《学一辈子光线追踪》 四点五 代码对比分析

本文主要是介绍《学一辈子光线追踪》 四点五 代码对比分析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

蒙特卡洛光线追踪技术系列 见 蒙特卡洛光线追踪技术

先粘贴一下以前的lambertian代码：

class lambertian :public material {
public:lambertian(texture*a):albedo(a){}virtual bool scatter(const ray& r_in, const hit_record& rec, vec3& attenuation, ray& scattered)const {vec3 target = rec.p + rec.normal + random_in_unit_sphere();scattered = ray(rec.p, target - rec.p);attenuation = albedo->value(rec.u,rec.v,rec.p);return true;}texture* albedo;
};vec3 color(const ray&r, hitable *world, int depth) {hit_record rec;if (world->hit(r, 0.001, MAXFLOAT, rec)) {ray scattered;vec3 attenuation;vec3 emitted = rec.mat_ptr->emitted(rec.u, rec.v, rec.p);if (depth < 50 && rec.mat_ptr->scatter(r, rec, attenuation, scattered)) {return emitted + attenuation*color(scattered, world, depth + 1);//}else {return emitted;}}else {return vec3(0, 0, 0);}
}

再放一下现在的代码：

class lambertian :public material {
public:lambertian(texture*a):albedo(a){}virtual float scattering_pdf(const ray& r_in, const hit_record& rec, const ray& scattered)const {float cosine = dot(rec.normal, unitVector(scattered.direction()));if (cosine < 0)cosine = 0;return cosine / M_PI;}virtual bool scatter(const ray& r_in, const hit_record& rec, vec3& alb, ray& scattered, float &pdf)const {/*vec3 direction;do {direction = random_in_unit_sphere();} while (dot(direction, rec.normal) < 0);scattered = ray(rec.p, unitVector(direction), r_in.time());alb = albedo->value(rec.u, rec.v, rec.p);pdf = 0.5 / M_PI;return true;*/vec3 target = rec.p + rec.normal + random_in_unit_sphere();scattered = ray(rec.p, unitVector(target - rec.p),r_in.time());alb = albedo->value(rec.u, rec.v, rec.p);pdf = dot(rec.normal, unitVector(scattered.direction())) / M_PI;return true;}texture* albedo;
};vec3 color(const ray&r, hitable *world, int depth) {hit_record rec;if (world->hit(r, 0.001, MAXFLOAT, rec)) {ray scattered;vec3 emitted = rec.mat_ptr->emitted(rec.u, rec.v, rec.p);float pdf;vec3 albedo;if (depth < 50 && rec.mat_ptr->scatter(r, rec, albedo, scattered,pdf)) {return emitted + albedo * rec.mat_ptr->scattering_pdf(r,rec,scattered) *color(scattered, world, depth + 1);//}else {return emitted;}}else {return vec3(0, 0, 0);}
}

首先我想解决一个问题，为什么我的图片这么暗？

一开始我认为自己的代码是没有什么问题的，结果跟踪检查，发现原来是

return emitted + albedo* rec.mat_ptr->scattering_pdf(r,rec,scattered)  *color(scattered, world, depth + 1) / pdf;

最后面少了一个除以pdf。

这是我们p(direction) = cos(theta) / Pi的结果：

这是我们p(direction) = 1/(2*Pi)的结果

Color = (A * s(direction) * color(direction)) / p(direction)

对于lambertian 材料来说，散射pdf为 s(direction) = cos(theta) / Pi 。

为什么这两幅图我们分析应该产生的是一样的结果？（虽然最后结果不一样）

因为，我们两个图都是在发射出了不同pdf的光线后，又除以了各自的比重，所以都不会过采样也不会欠采样。

首先，对于朗伯材料来说，它的BRDF我们可以认为是固定的，即给定某根已经产生的scatter Ray，该Ray不管用什么pdf采样技术采样到的，计算scattering_pdf得到的值一定是一样的。

我们采用了某种技术来产生光线，我们假定该技术产生光线及其对应的PDF是正确的，所以当我们计算的帧数足够多了以后，按理来说是应该生成相同的图像才对。但是这里并没有生成相同的图像，有一个比较均匀，一个明暗对比比较明显。

这说明了一个问题：我们的生成随机方向的Ray并不符合我们理想中它的PDF，要么是产生半球方向的随机方向PDF不符，要么是产生朗伯随机方向的PDF不符，要么两者都不符。

 

这篇关于《学一辈子光线追踪》 四点五 代码对比分析的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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