路径跟踪遮蔽错误

Question

我真的不知道还能做什么来解决这个问题。我在c++中写了一个使用显式光线采样的路径跟踪器，我一直得到这个奇怪的、真正的黑色阴影，我知道这是错误的。我已经做了所有的事情来解决它，但我仍然得到它，即使在更高的samples.What上，我做错了吗？下面是场景的图像。

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和Radiance主代码

RGB Radiance(Ray PixRay,std::vector<Primitive*> sceneObjects,int depth,std::vector<AreaLight> AreaLights,unsigned short *XI,int E)
{
    int MaxDepth = 10;

    if(depth > MaxDepth) return RGB();

    double nearest_t = INFINITY;
    Primitive* nearestObject = NULL;

    for(int i=0;i<sceneObjects.size();i++)
    {
        double root = sceneObjects[i]->intersect(PixRay);
        if(root > 0)
        {
            if(root < nearest_t)
            {
                nearest_t = root;
                nearestObject = sceneObjects[i];
            }
        }
    }

    RGB EstimatedRadiance;

    if(nearestObject)
    {    
        EstimatedRadiance = nearestObject->getEmission() * E;    
        Point intersectPoint = nearestObject->intersectPoint(PixRay,nearest_t);
        Vector intersectNormal = nearestObject->surfacePointNormal(intersectPoint).Normalize();

        if(nearestObject->getBRDF().Type == 1)
        {    
            for(int x=0;x<AreaLights.size();x++)
            {

                Point pointOnTriangle = RandomPointOnTriangle(AreaLights[x].shape,XI);
                Vector pointOnTriangleNormal = AreaLights[x].shape.surfacePointNormal(pointOnTriangle).Normalize();
                Vector LightDistance = (pointOnTriangle - intersectPoint).Normalize();

                //Geometric Term
                RGB Geometric_Term = GeometricTerm(intersectPoint,pointOnTriangle,sceneObjects);
                //Lambertian BRDF
                RGB LambertianBRDF =  nearestObject->getColor() * (1. / M_PI);
                //Emitted Light Power
                RGB Emission = AreaLights[x].emission;

                double MagnitudeOfXandY = (pointOnTriangle - intersectPoint).Magnitude() * (pointOnTriangle - intersectPoint).Magnitude();
                RGB DirectLight = Emission * LambertianBRDF  * Dot(intersectNormal,-LightDistance) * 
                    Dot(pointOnTriangleNormal,LightDistance) * (1./MagnitudeOfXandY) * AreaLights[x].shape.Area() * Geometric_Term;

                EstimatedRadiance = EstimatedRadiance + DirectLight;
            }
            //
            Vector diffDir = CosWeightedRandHemiDirection(intersectNormal,XI);
            Ray diffRay = Ray(intersectPoint,diffDir);    
            EstimatedRadiance = EstimatedRadiance + ( Radiance(diffRay,sceneObjects,depth+1,AreaLights,XI,0) * nearestObject->getColor() * (1. / M_PI) * M_PI );    
        }

        //Mirror
        else if(nearestObject->getBRDF().Type == 2)
        {
            Vector reflDir = PixRay.d-intersectNormal*2*Dot(intersectNormal,PixRay.d);
            Ray reflRay = Ray(intersectPoint,reflDir);

            return nearestObject->getColor() *Radiance(reflRay,sceneObjects,depth+1,AreaLights,XI,0);
        }
    }

    return EstimatedRadiance;    
}

Answer 1

我还没有调试过你的代码，所以当然可能有很多bug，但我可以给你一些提示:首先，去看看SmallPT，看看它做了什么，你没有做什么。它很小，但仍然很容易阅读。

从外观上看，似乎在采样和/或伽马校正方面存在问题。最简单的是gamma:将范围为0..1的RGB强度转换为范围为0..255的RGB时，请记住始终进行gamma校正。使用2.2的gamma

R = r^(1.0/gamma)
G = g^(1.0/gamma)
B = b^(1.0/gamma)

使用错误的gamma将使任何路径跟踪图像看起来都很糟糕。第二:抽样。从代码中看不出采样是如何加权的。我只熟悉使用俄罗斯轮盘赌采样的路径跟踪。在RR中，辐射基本上是这样工作的：

  if (depth > MaxDepth)
     return RGB();

  RGB color = mat.Emission;

  // Russian roulette:
  float survival = 1.0f;
  float pContinue = material.Albedo();
  survival = 1.0f / pContinue;
  if (Rand.Next() > pContinue)
     return color;

  color += DirectIllumination(sceneIntersection);
  color += Radiance(sceneIntersection, depth+1) * survival;

RR基本上是一种随机终止光线的方法，但仍然保持对真实辐射度的无偏估计。由于它增加了间接项的权重，而speheres的阴影和底部只是间接照明，我怀疑这与它有关(如果不只是gamma)。