射線追蹤 - 折射錯誤

我在寫射線追蹤器。到目前爲止，我有漫反射，布林照明和反射。我的折射出現問題，我不知道是什麼。我希望有人能幫助我。 enter image description here 射線追蹤 - 折射錯誤

我有一個很大的紅色diffuse + Blinn球體和一個折射率n = 1.5的小折射體。

小的只是真的搞砸了。

相關代碼：

ReflectiveSurface::ReflectiveSurface(const Color& _n, const Color& _k) : 
F0(Color(((_n - 1)*(_n - 1) + _k * _k)/((_n + 1)*(_n + 1) + _k * _k))) {} 

Color ReflectiveSurface::F(const Point& N, const Point& V) const { 
    float cosa = fabs(N * V); 
    return F0 + (F0 * (-1) + 1) * pow(1 - cosa, 5); 
} 

Color ReflectiveSurface::getColor(const Incidence& incidence, const Scene& scene, int traceDepth) const { 
    Point reflectedDir = reflect(incidence.normal, incidence.direction); 
    Ray ray = Ray(incidence.point + reflectedDir * epsilon, reflectedDir); 
    return F(incidence.normal, incidence.direction) * scene.rayTrace(ray, traceDepth + 1); 
} 

Point ReflectiveSurface::reflect(const Point& N, const Point& V) const { 
    return V - N * (2 * (N * V)); 
} 

bool RefractiveSurface::refractionDir(Point& T, Point& N, const Point& V) const { 
    float cosa = -(N * V), cn = n; 
    if (cosa < 0) { cosa = -cosa; N = N * (-1); cn = 1/n; } 
    float disc = 1 - (1 - cosa * cosa)/cn/cn; 
    if (disc < 0) return false; 
    T = V/cn + N * (cosa/cn - sqrt(disc)); 
    return true; 
} 

RefractiveSurface::RefractiveSurface(float _n, const Color& _k) : ReflectiveSurface(Color(1, 1, 1) * _n, _k) {} 

Surface* RefractiveSurface::copy() { return new RefractiveSurface(*this); } 

Color RefractiveSurface::getColor(const Incidence& incidence, const Scene& scene, int traceDepth) const { 
    Incidence I = Incidence(incidence); 
    Color reflectedColor, refractedColor; 
    Point direction = reflect(I.normal, I.direction); 
    Ray reflectedRay = Ray(I.point + direction * epsilon, direction); 
    if (refractionDir(direction, I.normal, I.direction)) { 
     Ray refractedRay = Ray(I.point + direction * epsilon, direction); 
     Color colorF = F(I.normal, I.direction); 
     reflectedColor = colorF * scene.rayTrace(reflectedRay, traceDepth + 1); 
     refractedColor = (Color(1, 1, 1) - colorF) * scene.rayTrace(refractedRay, traceDepth + 1); 
    } 
    else { 
     reflectedColor = scene.rayTrace(reflectedRay, traceDepth + 1); 
    } 
    return reflectedColor + refractedColor; 
}

的代碼是所有的地方，因爲這是一門功課，我不會允許包括額外的頭，我必須在發送一個CPP文件，所以我不得不將每一個課程分成前向申報，申報和實施。它讓我嘔吐，但我儘量保持清潔。有很多代碼，所以我只包括我認爲最相關的東西。 ReflectiveSurface是RefractiveSurface的父類。 N是表面法線，V是該法線的光線方向矢量，n是折射率。發生結構包含一個點，一個法線和一個方向向量。

公式爲Fersnel近似和分別折射向量： enter image description here

可以在我使用的ε*射線方向上的值，以避免由浮子不精確陰影粉刺代碼中看到。不過，類似的事情似乎也發生在小球體上。另一張截圖：

enter image description here

正如你所看到的，球沒有出現透明的，但它確實繼承漫球體的顏色。它通常也有一些白色像素。

無折射：

enter image description here

來源

2014-11-04 PEC

涉及什麼樣的數字？有可能你的數值變得太小，無法用「float」來準確表示，並且將變爲零。你可以/你嘗試過使用'double'嗎？ – 2014-11-04 16:56:37

在開始的幾次迭代中，當它在getColor函數的末尾以調試模式到達時，似乎處於20-100範圍內，然後將與攝像機的距離^ 2相除，飽和。 – PEC 2014-11-04 17:05:52

我們都在想。死星 – 2014-11-05 17:58:02

答案結果非常簡單，但我花了3天的時間盯着代碼來捕捉錯誤。我有一個Surface類，我從它派生了兩個類：RoughSurface（diffuse + blinn）和RelfectiveSurface。然後，RefractiveSurace來自RefleciveSurface。 ReflectiveSurface的構造函數以折射率（n）和消光值（k）爲參數，但不存儲它們。（F0）在施工期間由它們計算，然後它們丟失。另一方面，折射表面在折射角計算中使用（n）。

舊的構造函數：

RefractiveSurface::RefractiveSurface(float _n, const Color& _k) : 
    ReflectiveSurface(Color(1, 1, 1) * _n, _k) {}

新的構造：

RefractiveSurface::RefractiveSurface(float _n, const Color& _k) : 
    ReflectiveSurface(Color(1, 1, 1) * _n, _k), n(_n) {}

正如你所看到的，我忘了保存在構造函數RefractiveSurface的（n）的值。從背後攝像頭的兩邊點燃大玻璃球

紅色的小球：

enter image description here

它看起來運動d

謝謝您的時間，你們真棒！要完成這個作業，然後我會重寫整個事情並優化它。

來源

2014-11-06 01:21:59 PEC

RefractiveSurface::refractionDir取正常N通過（非const）參考，並且它可以倒轉。這看起來很危險。目前尚不清楚調用者是否需要翻轉正常值，因爲它用於進一步降低顏色計算。

此外，refracted_color並不總是初始化（除非Color構造函數使其變爲黑色）。

嘗試（暫時）簡化，看看折射光線是否達到您的預期。除去菲涅耳計算和反射分量，只需設置refracted_color即可得到折射光線的結果。這將有助於確定錯誤是在菲涅耳計算中還是在彎曲射線的幾何中。

一個調試提示：使用除黑色以外的其他東西不使用任何東西的像素着色。這可以很容易地區分陰影（表面痤瘡）的缺失。

來源

2014-11-05 18:45:45

射線追蹤 - 折射錯誤

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