双向路径跟踪

Question

我在做双向路径追踪器我有一些麻烦。

要清楚的是: 1)一点光2)所有物体都是扩散的3)所有物体都是球体，甚至墙壁(它们很大) 4)没有MIS重量

光发射是一个三维矢量。球面的BRDF是三维矢量。硬编码。

在下面的主要函数中，我生成EyePath和LightPath，然后连接它们。至少我尽力了。

在这篇文章中，我将讨论主要函数，然后是EyePath，然后是LightPath。关于连接功能的讨论将在EyePath和Light很好的时候出现。

1. 第一个问题：
   • 第一个光点的产生好吗？
   • 我需要根据光源的发射量来计算这一点吗？还是仅仅是排放？在填充顶点结构的地方，对这一行进行了注释。
   • 我需要从光中翻译吗？为了把它放在球体上

​

下面的代码是在主函数中采样的。在它上面有两个for循环，遍历所有像素。凯美拉诺是眼睛。CameraRayDir是指向当前像素的方向。

//The path light starting point is at the same position as the light Ray fromLight(Vec(0, 24.3, 0), Vec()); Sphere light = spheres[7];

#define PDF 0.15915494309 // 1 / (2 * PI)    

for(int i = 0; i < samps; ++i)
{
    std::vector<Vertices> PathEye;
    std::vector<Vertices> PathLight;

    Vec cameraRayDir = cx * (double(x) / w - .5) + cy * (double(y) / h - .5) + camera.d;

    Ray rayEye(camera.o, cameraRayDir.norm());              

    // Hemisphere oriented towards the top
    fromLight.d = generateRayInHemisphere(fromLight.o,Vec(0,1,0)).d;

    double f = clamp(n.dot(fromLight.d.norm()));

    Vertices vert;
    vert.d = fromLight.d;           
    vert.x = fromLight.o;
    vert.id = 7;
    vert.cos = f;
    vert.n = Vec(0,1,0).norm();

    // this one ?
    //vert.couleur = spheres[7].e * f / PDF;

    // Or this one ?
    vert.couleur = spheres[7].e;

    PathLight.push_back(vert);

    int sizeEye = generateEyePath(PathEye, rayEye, maxDepth);
    int sizeLight = generateLightPath(PathLight, fromLight, maxDepth);

    for (int s = 0; s < sizeLight; ++s)
    {
        for (int t = 1; t < sizeEye; ++t)
        {
          int depth = t + s - 1;
          if ((s == 0 && t == 0) || depth < 0 || depth > maxDepth)
            continue;

          pixelValue = pixelValue + connectPaths(PathEye, PathLight, s, t);
        }
     }
}

对于EyePath，我与几何相交，然后根据与光的距离计算光照。如果点在阴影中，颜色是黑色的。

第二个问题:对于眼路和直接照明，计算好吗？我在许多代码中见过，人们使用pdf甚至在直接照明。但我只使用点光和球体。

int generateEyePath(std::vector<Vertices>& v, Ray eye, int maxDepth)
{
  double t;
  int id = 0;

  Vertices vert;

  int RussianRoulette;

  while(v.size() <= maxDepth)
  {

    if(distribRREye(generatorRREye) < 10)
      break;

    // Intersect all the geometry
    // id is the id of the intersected geometry in an array
    intersect(eye, t, id);

    const Sphere& obj = spheres[id];

    // Intersection point
    Vec x = eye.o + eye.d * t;

    // normal
    Vec n = (x - obj.p).norm();  

    Vec direction = light.p - x;   

    // Shadow ray
    Ray RaytoLight = Ray(x, direction.norm());        

    const float distance = direction.length();

    // shadow
    const bool visibility = intersect(RaytoLight, t, id);

    const Sphere &lumiere = spheres[id];

    float degree = clamp(n.dot((lumiere.p - x).norm()));

    // If the intersected geometry is not a light, then in shadow
    if(lumiere.e.x == 0)
    {
      vert.couleur = Vec(); 
    }
    else // else we compute the colour
       // obj.c is the brdf, lumiere.e is the emission
       vert.couleur = (obj.c).mult(lumiere.e / (distance * distance)) * degree;    

    vert.x = x;
    vert.id = id;
    vert.n = n;
    vert.d = eye.d.normn();
    vert.cos = degree;

    v.push_back(vert);

    eye = generateRayInHemisphere(x,n);
  }

  return v.size();
 }

对于LightPath，对于给定的点，我根据前一个点和此时的值计算它。就像在公共路径跟踪中一样。\n

第三个问题:颜色计算好吗？

int generateLightPath(std::vector<Vertices>& v, Ray fromLight, int maxDepth)
{
   double t;
   int id = 0;

   Vertices vert;

   Vec previous;

   while(v.size() <= maxDepth)
   {
    if(distribRRLight(generatorRRLight) < 10)
      break;

    previous = v.back().couleur;

    intersect(fromLight, t, id);

    // intersected geometry
    const Sphere& obj = spheres[id];

    // Intersection point
    Vec x = fromLight.o + fromLight.d * t;

    // normal
    Vec n = (x - obj.p).norm();   

    double f = clamp(n.dot(fromLight.d.norm()));

    // obj.c is the brdf
    vert.couleur = previous.mult(((obj.c / M_PI) * f) / PDF);  

    vert.x = x;
    vert.id = id;
    vert.n = n;
    vert.d = fromLight.d.norm();
    vert.cos = f;

    v.push_back(vert);

    fromLight = generateRayInHemisphere(x,n);
  }

  return v.size();
 }

现在我得到了这个结果。

在这里输入图像描述

一旦EyePath和LightPath良好，连接功能就会出现。

谢谢大家

Answer 1

尝试本文中提到的球面参考场景。我想你可以自己解决大部分问题，因为它有一个分析性的解决方案。

场景

它将节省您的时间来实现和验证您的理解与路径跟踪和光跟踪，然后尝试结合他们与权重。