Блог

Я не собираюсь публиковать какой-либо код для этого вопроса, потому что это потребовало бы слишком большого контекста, но я объясню концептуально, что я делаю.

Я создаю простой трассировщик лучей, который использует аффинные преобразования. Я имею в виду, что я пересекаю все лучи из координат камеры с общими формами. Все фигуры имеют связанные аффинные преобразования, и лучи сначала умножаются на обратные значения этих преобразований, прежде чем пересекаться с объектами сцены.

Итак, допустим, я хотел, чтобы сфера радиусом 3 располагалась в (10,10,10). Я создаю сферу и даю ей матрицу преобразования, представляющую это преобразование.

Я создаю луч в координатах камеры. Я умножаю луч на обратную матрицу преобразования сферы и пересекаю его с общей сферой (r = 1 при (0,0,0)). Я беру расстояние вдоль этого общего луча в точке пересечения и, используя его, нахожу общую нормаль и точку вдоль исходного луча и сохраняю их в объекте преобразования (вместе с расстоянием (t) и фактическим преобразованием).

Когда приходит время определить цвет этой точки пересечения, я беру обратную транспонировку преобразования и умножаю ее на общую нормаль, чтобы найти нормаль. Точка пересечения — это просто точка вдоль исходного нетрансформированного луча, если я использую значение t из пересечения обратного преобразованного луча.

Проблема в том, что когда я делаю что-то таким образом, преобразования имеют странные эффекты. Основной эффект заключается в том, что преобразования, похоже, уводят источники света со сцены вместе с ними. Если я создаю кучу изображений и применяю к сфере немного больший поворот с каждым кадром, кажется, что это перемещает источники света в сцене вместе с ними. Вот пример

Честно говоря, я не могу понять, что я здесь делаю не так, но я рву на себе волосы. Я не могу придумать ни одной веской причины для того, чтобы это происходило. Я был бы очень признателен за любую помощь.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: я не эксперт в трассировке лучей, и я также неправильно понял транспонирование для транспозиции в описании проблемы.

В частности, когда вы вычисляете нормаль в точке пересечения, вы находитесь в «преобразованном координатном пространстве», верно? Таким образом, нормальное значение также будет в этом координатном пространстве. Позже вы только переносите этот вектор в реальную точку пересечения, но нормаль все равно поворачивается.

Предположим, у вас есть общая сфера, которая является красной при положительном x и синей при отрицательном x. Давайте рассмотрим, что камера установлена на 20,0,0, а ваша 1-сфера расположена всего на 180 градусов вокруг оси y (без переноса). Тогда луч (1,0,0) будет преобразованным лучом -1,0,0 и попадет в сферу из отрицательного x при (-1,0,0) и t = 9. Нормальным должно быть (-1,0,0). Когда вы перенесете эту нормаль в реальную точку пересечения, нормаль все равно будет (-1,0,0). Итак, следуя этому правилу, вы должны получить правильный цвет, а также свет с «обратной стороны» сферы.

Вы приняли решение выполнять пересечения в координатах объекта, а не в мировых координатах. ИМХО, это ошибка (если только вы не создаете много экземпляров). Однако, учитывая это, вы должны вычислить точку пересечения в пространстве объектов, а также нормаль в пространстве объектов. Их необходимо преобразовать обратно в мировые координаты, используя преобразование объектов, а не обратное ему. Вот как объект попадает в мировое пространство, и как все в пространстве объектов попадает в мировое пространство. С другой стороны, я не уверен, как преобразовать параметр t, поэтому я бы сначала преобразовал точку пересечения, пока вы не получите правильные результаты.