射线漫游:用适当的法线渲染Voxel网格

Question

亲爱的计算机图形学SE

我有一个RAYMARCHING渲染器，它从三维纹理中查找体素数据。纹理中的每个单元格可以是0或1。

我有一个非常简单的算法来计算空间中给定点p的符号距离。这是一些伪码

Let p be some vec3(x,y,z)
Let v = value of the 3D texture at point p (0 or 1)
If v == 1:
    sdf=0.0
If v == 0:
    sdf = cell_width/2.0

这可以很好地找到射线和体素网格之间的交点，但这完全扰乱了法线。更具体地说，+x，+y，+z方向中的法线可以正常工作，但是应该在-x、-y、-z方向上的法线显示为vec3(0.0)。

以下是我的正常算法(glsl)：

vec3 get_normal(vec3 intersection){


    vec3 axis1 = intersection+vec3(1.0,0.0,0.0)*normal_epsilon;
    vec3 axis2 = intersection+vec3(0.0,1.0,0.0)*normal_epsilon;
    vec3 axis3 = intersection+vec3(0.0,0.0,1.0)*normal_epsilon;

    float d1 = primary_sdf(axis1);
    float d2 = primary_sdf(axis2);
    float d3 = primary_sdf(axis3);


    vec3 n = normalize(vec3(d1,d2,d3));

    return n;



}

什么是最好的方式得到一个好的自卫队为我的体素场，这不会打破正常值？

Answer 1

要估计点处的法线值，需要在点附近找到距离场的梯度。你需要的是变化的速度，而不是实际值。

vec3 getNormal(vec3 p) {
   return normalize(vec3(
       getSDF(vec3(p.x + EPSILON, p.y, p.z)) - getSDF(vec3(p.x - EPSILON, p.y, p.z)),
       getSDF(vec3(p.x, p.y + EPSILON, p.z)) - getSDF(vec3(p.x, p.y - EPSILON, p.z)),
       getSDF(vec3(p.x, p.y, p.z + EPSILON)) - getSDF(vec3(p.x, p.y, p.z - EPSILON))
   ));
}

然而，一组1和0的值并不是一个正确的有符号距离字段，因此不清楚这是否有效。