光线追踪阴影问题

Question

我的光线追踪器中的阴影光线出现问题。

请看下面两张

3D sMax 图片：

alt text http://neo.cycovery.com/ Shadow_problem.gif

我的光线追踪器：

替代文本 http://neo.cycovery.com/shadow_problem2。 jpg

场景被非常明亮的光线照亮，从后面照射过来。它是如此明亮，以至于阴影中没有渐变，只有白色或黑色（由于曝光过度）。

两个图像都是使用 3DStudioMax 渲染的，并且都使用完全相同的几何图形，只是在一种情况下，法线是在三角形上插值的。

现在考虑表面上的红点。对于未平滑的版本，它位于黑暗区域。这意味着从这个三角形看不到光源，因为它背对着三角形。 然而，在平滑版本中，它位于照亮区域，因为插值法线表明，光在该点是可见的（尽管三角形的实际几何形状背向光源）。

我现在的问题是当光线追踪阴影出现时。如果将阴影光线从红点射入场景中，以测试光源是否可见（以确定阴影），则阴影光线将返回一个交集，与是否对法线进行插值（因为相交仅取决于几何形状）。因此，像素将变暗。

3dsamx 正确处理这种情况 - 渲染图像是在打开光线追踪阴影的情况下生成的。然而，当我打开光线追踪阴影时，我自己的光线追踪器恰好遇到了这个问题（在我的光线追踪器中，在两种情况下该点都是暗的，因为光线追踪阴影确定了位于阴影中的点），并且我不知道如何解决它。

我希望有人知道这个问题以及如何处理它..

谢谢！

Answer 1

“正确”的解决方案是对三角形进行细分，或者求解三角形所属表面的方程。我只看到了镶嵌。曲面细分为您提供可控的精度等等...
否则，您应该在该点测试法线（我相信“3DStudio”会这样做），并且在法线不面向光线的情况下，只需将该点设置为不亮即可。它与“自阴影”无关。这个问题只能通过曲面细分轻松解决。祝你好运！

Answer 2

我不确定我是否正确理解了你的问题。
很难知道您通过哪种方法获得了哪个版本/结果以及什么结果
认为正确。

当您需要威胁阴影射线与其上的三角形相交时，不是这种情况吗？
红点;-)属于特例。
你不需要像任何其他三角形那样进行几何交集，
但仅在插值法线和阴影光线之间进行方向检查。

或者从更一般的意义上来说，当以下情况时，您会说阴影光线停止在三角形（任何三角形）处：
a) 它们相交并且
b) 交点处三角形插值法线的方向与阴影射线相反。

Answer 3

如何做到这一点：
如果该点处的插值法线面向光线，则该表面可能面向光线。如果背对着你，你就处于阴影之中。

在第一种情况下，引起阴影的两个因素是其他物体，如果你是凹面物体，那就是你自己。在另一个对象中这很容易。

现在就您自己而言，当您将光线投射到光源时，如果您确实是“内凸点”，那么您在进入时会击中自己两次，然后离开物体，从而处于阴影中。

如果你击中自己一次，那么你一定位于光线照射的边缘，但正如我们所知，此时我们面对光线（通过平滑的法线），这意味着我们没有被阴影。

Answer 4

垫子，我相信你的问题可能是你的阴影光线击中了它起源的同一个三角形，因为它非常接近切向（请注意，它发生在光影过渡的边界上）。有两种方法可以解决这个问题：一种方法是使用“偏差”来测试距射线原点的距离，但我认为更好的解决方案是存储对带有射线的原始三角形的引用。如果您对这个三角形进行测试，请忽略它。

如果您碰巧使用像 BVH 这样的空间索引，那么您可以在进行任何相交测试之前尝试跳出包含三角形的“盒子”，但这不像前面提到的方法那么简单，必须更加小心。

Answer 5

发射阴影光线时，交叉点向光源方向移动少量是正常的。

即shadowRay.dir = ShadowRay.dir * 0.0001

这可以避免阴影光线与主光线/反射光线/折射光线一样与同一图元相交。

也许你的问题是因为你没有这样做？

Answer 6

我遇到了同样的问题，在我的例子中，如果光线方向和法线的点刺为正，则有一个 if 语句，就可以解决问题。

伪代码是：

bool shadow_hit(light, shader_ctx){
   ....
   if(dot(light.dir, shader_ctx.normal) > 0) return false
   ...
   return true;
}