点光源聚焦zemax 点光源追踪

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编程之翼 2024-06-17 10:30:41

文章标签 点光源聚焦zemax 光线追踪连线类反射 文章分类 机器学习人工智能

0.简介

目前，还有个问题没有解决，就是在场景中，所有光线的反射折射都对其余物体有影响，这些影响可以考虑处理。

1.反射折射

比如一个光源照到了镜面反射物体，那么此时镜面反射物体就相当于一个光源，再次对其余物体反射光线，此时，这类反射物体就可以被认为是一个光源，透镜并不只是对光源方向产生折射效果，对任何方向都有，只是因为有光照一面光线强，导致阴影产生，别的方向没有强光源，所以看不出来有阴影效果，但是实际上各个方向都有阴影的，也都有折射后投影效果的，只是不明显而已。所以要对每个物体再设置一个光线吸收系数。

2.实现

这次将反射和折射物体当做光源去处理了。

vector<Ray> findLights(vector<Polygon*> s,Ray & r,int times)
{
	vector<Ray> lightsRay;
	for (auto obj : s)
	{
		Ray lightRay;
		//能发光的话,单个物体
		if (obj->m != nullptr && (obj->m->light > 0.0f))
		{
			if (((Polygon*)(r.polygon))->m != nullptr && ((Polygon*)(r.polygon))->m->light > 0 && (r.polygon != obj))
				break;
			//获取光源上随机一点
			vec3 point = obj->getLightCenter();
			//构造光线,光源与当前物体的直接连线
			lightRay = Ray(normalize(point - r.end.position), r.end.position, r.intensity, r.color, nullptr);
			//计算光碰撞的物体,
			lightRay = findMinDistanceRay(s, lightRay);
			//如果物体是直接对着光源,获取光源的信息
			if (lightRay.polygon == obj)
				lightsRay.push_back(lightRay);
			else
			{
				//这里是处理阴影部分,如果是透明材质的阴影，则继续计算
				if (lightRay.polygon != nullptr && ((Polygon*)(lightRay.polygon))->m != nullptr && ((Polygon*)(lightRay.polygon))->m->transparent > 0)
				{
					Ray tranRay;
					int count = 0;
					//如果自身是透镜就不用计算了
					for (int j = 0; j < 2 && lightRay.polygon != r.polygon; j++)
					{
						//获取光源上随机一点
						vec3 point = ((Polygon*)(lightRay.polygon))->getRandomPoint();
						//构造光线,光源与当前物体的直接连线
						tranRay = Ray(normalize(point - r.end.position), r.end.position, r.intensity, r.color, nullptr);
						//计算光碰撞的颜色,
						tranRay = findMinDistanceRay(s, tranRay);
						//如果物体是直接对着透明物体，累计光线结果
						//上面的条件是如果物体与光源之间有其他物体遮挡，并且这个遮挡物体还是透明物体的时候
						//由于前面计算的是与光源中心的方向，所以当计算此物体与中间透明物体之间是否有其余物体的时候，是有可能有别的物体
						//因为光线方向不同了
						if (lightRay.polygon == tranRay.polygon)
						{
							Ray rt = rayTrac(tranRay, s, times);
							lightRay.intensity += rt.intensity;
							lightRay.color += rt.color;
							count++;
						}
					}
					if (count != 0)
					{
						lightRay.intensity /= count;
						lightRay.color /= (count * 1.0f);
						lightsRay.push_back(lightRay);
					}
				}
			}
		}
		//如果是透镜则进行光线追踪
		else if (obj->m != nullptr && (obj->m->specular > 0.0f|| obj->m->transparent>0))
		{
			Ray tranRay;
			int count = 0;
			float intensity = 0;
			vec3 color = vec3(0,0,0);
			//如果自身是透镜就不用计算了
			for (int j = 0; j < 2 && obj != r.polygon; j++)
			{
				//获取光源上随机一点
				vec3 point = obj->getRandomPoint();
				//构造光线,光源与当前物体的直接连线
				tranRay = Ray(normalize(point - r.end.position), r.end.position, r.intensity, r.color, nullptr);
				//计算光碰撞的颜色,
				tranRay = findMinDistanceRay(s, tranRay);
				//是透明物体本身就累加
				if (*obj == tranRay.polygon)
				{
					Ray rt = rayTrac(tranRay, s, times);
					//lightsRay.push_back(rt);
					intensity += rt.intensity;
					color += rt.color;
					count++;
				}
			}
			if (count != 0)
			{
				lightRay = tranRay;
				lightRay.intensity = intensity/count;
				lightRay.color = color/(count * 1.0f);
				lightsRay.push_back(lightRay);
			}
		}
	}
	return lightsRay;
}

将光源计算独立成了一个函数，这里需要多次采样，我大概计算了200次然后得到了一个结果。