采光与取样BRDF:强度的差异

Question

(可能重复)

我正在尝试实现多重重要性抽样，正如在PBRT簿中所描述的(还没有反弹，我想让管理信息系统首先工作)。

我的问题是，尽管BRDF采样看起来还不错，但是光采样要暗得多(但是根据书中的图片，它们的强度应该是一样的)。

我上传了(更新的) 可编译代码 (VS 2015)。相关部位可在multipleimportance.frag (SampleLightsExplicit)和pbr_common.head (ConeSampleSphere)中找到。

(请注意，我还没有应用MIS权重)

for (int k = 0; k < numLights; ++k) {
    SceneObject light = objects.data[k];

    center = vec3(light.toworld[3].xyz);
    radius = light.toworld[0][0];

    // importance sample light (xyz = direction, w = PDF)
    sample1 = ConeSampleSphere(p, center, radius, pixel, seed + float(k));

    // cast shadow ray
    vis = Visibility(p, sample1.xyz, k);
    ndotl = vis * max(0.0, dot(sample1.xyz, n));

    // evaluate BRDF
    fd = vec3(0.0); //obj.color.rgb * ONE_OVER_PI;
    fs = CookTorrance_General(sample1.xyz, v, n, vec3(0.04), roughness);

    sum += (light.color.rgb * (fd + fs) * ndotl) / sample1.w;
}

我的问题是为什么光取样看起来这么模糊？我有误解什么吗？

更新

看一看代码，我注意到一些不一致之处，这可能源于SIGGRAPH的一个旧的课程注释中的一个错误(不能区分哪一个)。

GGX发行版的PDF格式是：

PDF = D(h) * dot(n, h)

而一些实现(包括UE4)错误地将其写成

PDF = (D(h) * dot(n, h)) / (4 * dot(v, h))

这在本质上意味着它们在这个变量中包含了Cook-Torrance分母(ndotl抵消了)。用正确的PDF除法可以消除库克-托朗斯模型中的D，我忘记了这一点，而1/ (4 *点(v，h))项进入了Vis_Schlick函数。

因此，关于强度，第二张图片是“正确的”一张。昏暗仍然是一个问题。将菲涅耳F0改为0.11 (在书中应该是这样)，并应用管理信息系统权重，这幅图看起来更有希望，除了最上面的板，它几乎应该明确地反射光源：

所以现在几乎没问题了。我会更深入地研究MIS部分，看看为什么这些亮点会消失。

Answer 1

开枪打我..。在我上面发布的补丁之后，我开始调试三菱，看看它是否大规模地做了不同的事情。当然没有；我的代码是完全正确的，模糊是由于这个宏def：

#define EPSILON   1e-5

这是用于除法，以避免除以零。不幸的是，在计算过程中，它累积到了一个很大的值。将其更改为1e-9可以修复所有问题：

对于后代，我保留源代码(只需记住更改此值)。

更新：

我在计算中发现了另一个错误，但在这个场景中并不明显。基于微表面的BRDF通常根据微面正态分布函数(D(h，a)，在这种情况下是GGX)进行采样。

但是，不要忘记，你也有一个遮蔽函数(G(l，v，a))，它必须根据所选的微面分布进行评估。这意味着我不能只是混搭。GGX抽样和Smith-Schlick评估；我必须使用Smith-GGX解决方案：

float G_Smith_GGX(float ndotl, float ndotv, float roughness)
{
    float a = roughness * roughness;
    float a2 = a * a;

    float lambda_l = sqrt(a2 + (1.0 - a2) * ndotl * ndotl);
    float lambda_v = sqrt(a2 + (1.0 - a2) * ndotv * ndotv);

    return (2.0 * ndotl * ndotv) / (ndotv * lambda_l + ndotl * lambda_v);
}

它解释了UE4方法，如：

vec3 F = F_Schlick(F0, ldoth);
float G = G_Smith_GGX(ndotl, ndotv, roughness);

// PDF = (D(h) * dot(n, h)) / (4 * dot(v, h))
return (F * G * vdoth) / (ndotv * ndoth + EPSILON);

有关派生，请参见这篇文章。