2D 光线追踪

Question

我正在开发一个程序来演示各种镜头的工作原理以及我所需要的 2D 光线追踪库或算法。

我搜索了光线追踪，主要找到了用于创建 3D 场景的东西，而我的要求是简单的交互式镜头模拟。

因此，任何有关 2D 光线追踪算法或库的观点都是受欢迎的。我正在使用Python。

Answer 1

我创建这个小组是因为我对这种事情感兴趣，

http://groups.google.com/group/python-ray-tracing-community/web/list-of-python-statistical-ray-tracers 。

在这里，您将找到一个（非详尽的）Python 光线追踪器列表，它应该为您指明正确的方向。我还有一个用 Python 编写的光线追踪器，可以满足您的需求，但尚未发布！

Answer 2

这个问题有两个部分：

1. 找出光线击中的物体
2. 计算折射后的光线

为了找出光线击中的物体，我将离散透镜的形状。所以你只需要针对直线进行测试。

找到第一个命中的伪代码：

Line hitLine=null;
double minA=+Infinity;
foreach(line in Lines)
{
  Solve (Ray.Start + a*Ray.Direction) == (line.P1+b*(line.P2-line.P1)) for a and b
  if(0<=b<=1) //hit the line-piece
  {
    if(0<=a<minA)
    {
      minA=a;
      hitLine=line;
    }
  }
}

在命中时，将矢量版本 snellius-law 应用于射线方向，并将新的起点设置为事件点。然后从该点再次开始光线追踪。

您还需要注意光线不要立即再次击中同一个线段。通过将该一条线段列入黑名单或仅将位置设置为线段之外一点（位置+=ε*方向）来实现这一点，

重复直到不再有命中，即光线离开框。

Answer 3

不确定这是否能解决您的问题，但至少对于“找出光线击中的内容”，您始终可以通过将每条线 (x0,y0)-(x1,y0) 制作为四边形 (x0,y0,z=0)-(x1,y1,z=1)，然后将所有光线 (ex,ey)+r*(dx,dy) 更改为“3D”光线 (ex,ey, z=0.5)+r*(dx,dy,0.f)。然后，您可以使用任何 3D 光线追踪库（如 embree 或 optix）来追踪这些光线并找到被击中的“四边形”。