c++ - Raytracer 折射错误

Question

我正在用 C++ 编写光线追踪器，但我遇到了一些折射问题。我正在渲染一个球体和一个地平面，球体应该会折射。然而，它看起来更像是一个球体中的一个球体:“外部”球体看起来被正确着色，但没有折射，而“内部”球体看起来像是被自身遮蔽了。这是它的外观链接:http://imgur.com/QVGkeBT .

这是相关代码。

//inside main raytrace function
     if(refraction > 0.0f){ //the surface is refractive
        //calculate refraction vector
        Ray refract(intersection,
          objList[bestObj]->refractedRay(
            ray.dir,intersection,&cos_theta,&R0));
        //recurse
        refrColor = raytrace(refract);
      }
      else{ //no refraction
        refrColor = background;
      }


//refractedRay(vec3,vec3,float*,float*)
  //...initialize variables, do geometric transforms
  //into air out of obj
  if(dot(ray,normal) < 0){
    n1 = ior;
    n2 = 1.0f;
    *cos = dot(ray,-normal);
  }
  //into obj out of air
  else{
    n1 = 1.0f;
    n2 = ior;
    *cos = dot(ray,normal);
    normal = -normal;
  }

  //check value under sqrt
  float n = n1/n2;
  float disc = 1-(pow(n,2)*(1-pow(*cos,2)));
  if(disc < 0){ //total internal reflection
    return ray - 2*-(*cos)*normal; //reflection vector
  }

  return (n*ray)+(((n*(*cos))-sqrt(disc))*normal);

球体过去看起来更糟，然后我记得对我的 vector 进行归一化，它看起来像这样。之前，它看起来就像是整个内球体。在主光线追踪函数中，我使用与反射相同的方式进行折射，只是使用折射光线代替。我还尝试使用 epsilon 修改入射交点和光线，以检查自折射，因为您可以进入阴影。

任何帮助将不胜感激:)

Answer 1

我没有检查你的折射公式，但这看起来是错误的:

//into air out of obj
if(dot(ray,normal) < 0){
  n1 = ior;
  n2 = 1.0f;
  *cos = dot(ray,-normal);
}

如果入射光线与法线的点积小于零，并假设法线指向物体的外部(它可能应该指向)，那么这种情况对应于 air -> inside , 所以你的折射率应该交换。现在，您正在使用 ior 1/ior 渲染一个球体，并且由于该折射率小于 1，您将观察到边缘上的全内反射。

Here is one of my implementations您可以查看其中是否缺少任何内容(它具有更多功能，但您应该能够识别您感兴趣的部分并检查您的计算是否匹配)。对我来说它看起来没问题，所以我认为固定折射率应该可以。

不过，球体中心的非确定性图案看起来确实像自相交。确保在反射的情况下，将反射光线稍微推到相交表面之外，在折射的情况下，将折射光线稍微推到内部，以避免自相交。