Python 光线追踪

Question

我正在用纯 Python 构建一个简单的 Python 光线追踪器（只是为了好玩），但我遇到了障碍。

目前我的场景设置是这样的：

1. 相机位于 0, -10, 0 ，沿着 y 轴指向。
2. 半径 1 位于 0, 0, 0 的球体。
3. 成像平面物体距离相机1，宽度和高度为0.5。

我在成像平面上以均匀随机分布的方式拍摄光子，如果光子碰巧与物体相交，我会在图像画布上画一个红点，对应于图像平面上光线穿过的点。

我的交集代码（我只有球体）：

def intersection(self, ray):
  cp = self.pos - ray.origin
  v = cp.dot(ray.direction)
  discriminant = self.radius**2  - cp.dot(cp) + v * v

  if discriminant < 0:
    return False
  else:
    return ray.position(v - sqrt(discriminant)) # Position of ray at time t

和我的渲染代码（它渲染一定数量的光子，而不是逐像素）：

def bake(self, rays):
  self.image = Image.new('RGB', [int(self.camera.focalplane.width * 800), int(self.camera.focalplane.height * 800)])
  canvas = ImageDraw.Draw(self.image)

  for i in xrange(rays):
    x = random.uniform(-camera.focalplane.width / 2.0, camera.focalplane.width / 2.0)
    z = random.uniform(-camera.focalplane.height / 2.0, camera.focalplane.height / 2.0)

    ray = Ray(camera.pos, Vector(x, 1, z))

    for name in scene.objects.keys():
      result = scene.objects[name].intersection(ray)

      if result:
        n = Vector(0, 1, 0)
        d = ((ray.origin - Point(self.camera.pos.x, self.camera.pos.y + self.camera.focalplane.offset, self.camera.pos.z)).dot(n)) / (ray.direction.dot(n))
        pos = ray.position(d)

        x = pos.x
        y = pos.y

        canvas.point([int(self.camera.focalplane.width * 800) * (self.camera.focalplane.width / 2 + x) / self.camera.focalplane.width,
                      int(self.camera.focalplane.height * 800) * (self.camera.focalplane.height / 2 + z) / self.camera.focalplane.height],
                      fill = 128)

它应该正常工作，但是当我渲染测试图像时，我没有得到任何看起来像的东西球体的轮廓：

我期待这样的内容：

有人知道为什么我的代码无法正常运行吗？我已经调整和重写这一部分太久了......

Answer 1

您正在标准化光线的方向矢量吗？