我目前正在开发一个光线追踪器，只是为了好玩，但我在折射处理方面遇到了麻烦。

整个光线追踪器的代码源可以找到on Github编辑:代码迁移 to Gitlab .

这是渲染的图像:

右侧球体的折射率设置为 1.5(玻璃)。

在折射之上，我想处理一个定义为这样的“透明度”系数:

• 0 --> 对象 100% 不透明
• 1 --> 对象 100% 透明(没有原始对象颜色的痕迹)

这个球体的透明度为 1。

这是处理折射部分的代码。可以找到on github here .

Color handleTransparency(const Scene& scene,
                         const Ray& ray,
                         const IntersectionData& data,
                         uint8 depth)
{
  Ray refracted(RayType::Transparency, data.point, ray.getDirection());
  Float_t eta = data.material->getRefraction();

  if (eta != 1 && eta > Globals::Epsilon)
    refracted.setDirection(Tools::Refract(ray.getDirection(), data.normal, eta));
  refracted.setOrigin(data.point + Globals::Epsilon * refracted.getDirection());
  return inter(scene, refracted, depth + 1);
}

// http://graphics.stanford.edu/courses/cs148-10-summer/docs/2006--degreve--reflection_refraction.pdf
Float_t getFresnelReflectance(const IntersectionData& data, const Ray& ray)
{
  Float_t n = data.material->getRefraction();
  Float_t cosI = -Tools::DotProduct(ray.getDirection(), data.normal);
  Float_t sin2T = n * n * (Float_t(1.0) - cosI * cosI);

  if (sin2T > 1.0)
    return 1.0;

  using std::sqrt;
  Float_t cosT = sqrt(1.0 - sin2T);
  Float_t rPer = (n * cosI - cosT) / (n * cosI + cosT);
  Float_t rPar = (cosI - n * cosT) / (cosI + n * cosT);
  return (rPer * rPer + rPar * rPar) / Float_t(2.0);
}

Color handleReflectionAndRefraction(const Scene& scene,
                                    const Ray& ray,
                                    const IntersectionData& data,
                                    uint8 depth)
{
  bool hasReflexion = data.material->getReflexion() > Globals::Epsilon;
  bool hasTransparency = data.material->getTransparency() > Globals::Epsilon;

  if (!(hasReflexion || hasTransparency) || depth >= MAX_DEPTH)
    return 0;

  Float_t reflectance = data.material->getReflexion();
  Float_t transmittance = data.material->getTransparency();

  Color reflexion;
  Color transparency;

  if (hasReflexion && hasTransparency)
  {
    reflectance = getFresnelReflectance(data, ray);
    transmittance = 1.0 - reflectance;
  }

  if (hasReflexion)
    reflexion = handleReflection(scene, ray, data, depth) * reflectance;

  if (hasTransparency)
    transparency = handleTransparency(scene, ray, data, depth) * transmittance;

  return reflexion + transparency;
}

Tools::Refract 只是在内部调用 glm::refract。 (这样我可以根据需要轻松更改)

我不处理 n1 和 n2 的概念:n2 被认为对于空气始终为 1。

我错过了什么明显的东西吗？

编辑

在添加了一种方法来了解光线是否在对象内部(如果是，则否定法线)我有这个:

在四处寻找帮助时，我偶然发现了 this发布，但我认为答案无法回答任何问题。通过阅读它，我根本不明白我应该做什么。

编辑 2

我已经尝试了很多东西，我目前处于这一点:

这更好，但我仍然不确定它是否正确。我用这张图片作为灵感:

但是这个使用了两个折射率(为了更接近现实)，而我想简化并始终将空气视为第二种(进出) Material 。

我在我的代码中进行了本质上的更改:

inline Vec_t Refract(Vec_t v, const IntersectionData& data, Float_t eta)
{
  Float_t n = eta;

  if (data.isInside)
    n = 1.0 / n;
  double cosI = Tools::DotProduct(v, data.normal);

  return v * n - data.normal * (-cosI + n * cosI);
}

这是相同领域的另一个 View :

最佳答案

编辑:我认为以前的版本并不完全正确，所以我编辑了答案。

在阅读了所有评论、新版本的问题并自己做了一些实验后，我制作了以下版本的 refract 例程:

float3 refract(float3 i, float3 n, float eta)
{
    eta = 2.0f - eta;
    float cosi = dot(n, i);
    float3 o = (i * eta - n * (-cosi + eta * cosi));
    return o;
}

这次调用它不需要任何额外的操作:

float3 refr = refract(rayDirection, normal, refrIdx);

我唯一不确定的是在进行内部光线相交时折射率的反转。在我的测试中，无论我是否反转索引，生成的图像都没有太大差异。

下面是一些不同索引的图片:

更 multimap 片见link ，因为该网站不允许我在这里放更多。

关于c++ - 如何正确处理光线追踪中的折射，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/42218704/