现代计算机图形学 作业7 解析

现代计算机图形学 作业7 解析

吐个槽，现在又进入了很迷的状态，基本上一天都在忙，但是也都不知道在忙什么，也没有花出很大的时间去读书或者写文章，要找时间去调整一下

这篇文章解析一下实现path tracing的最基本的内容，下篇文章将会讲解多线程和微表面模型相关的实现

此外这篇文章就不会再去深入解读之前已经讲过的东西了，我们把重心放在path tracing

看到Render，我们会对每一个像素进行采样，发出若干条光线，并最后把这些光线得到的结果平均起来。课上老师有提过，我们最后得到的光线其实并不能直接的转化成颜色，而是要通过伽马校正来得到真实的颜色，我猜测（注意是猜测），在代码中，应该体现到的就是最后生成图片的时候，我们会对每一个像素的值进行clamp，然后再取0.6次方。但是很具体的原理我这里还不是很清楚。

然后我们来到castRay中，这里就是我们要实现path tracing的地方。这里我的实现是按照ppt中给的伪代码来的，也就是我具体的实现在自己定义的一个函数shade中，大家如果有兴趣可以来我的github看

首先我们投射光线到场景中，判断求交，没交点就直接返回背景色就行

有交点的话我们就要进行shade了，首先判断这个交点是光源么，如果是光源就要直接返回光源对应的光就行。

不是光源的话，我们就要进行直接光照的计算，首先对光源采样，然后取到对应采样点的信息和对应的pdf。然后我们从交点向采样点打一条光线过去，判断中间是否有障碍物。然后注意记得蒙特卡洛积分的规则，对谁采样就要对谁积分，我们对光源采样，就要对光源积分。但是我们实际上需要的是对交点的半球积分，所以我们要把光源的面积转化成对应半球上的立体角。这个在ppt中有我就不多说了。

然后根据渲染方程写出代码，记得要调整入射光线的方向，最好两个方向都和法线方向都是同向的，这样在后面实现微表面模型比较方便。

然后就是间接光照。首先我们要进行俄罗斯轮盘赌，判断这个光线是否还能继续递归下去。

然后根据我们投射的方向，在这个交点上采样另一个方向的光线。这里采样的概率就和我们的材质有关了，比如是个镜子，那么肯定就是反射要多。但是代码中只给了漫反射的材质，之后我们会说其他材质的实现。

然后就是判断新的光线是否有打到物体，同时还不能是光源，因为对于这个点，光源的贡献已经上面的直接光照中计算过了。同样的根据渲染方程写代码即可，这里就会涉及到递归调用shade函数。同时别忘了最后除以俄罗斯轮盘赌的概率，以保证我们的期望是正确的。

最后返回对应两种光照的累加和就行。还有几点要说的就是有关eval和sample以及pdf，这个是材质相关的三个函数，其实也是path tracing中很关键的三个函数，因为外面的shade实现好了以后基本上就不用动了，后面调整我们的模型都是根据这三个函数来实现的。

sample就是采样一个光线，这里就是在一个半球上均匀的采样一条光线，然后对应的pdf就是采样这个光线对应的概率，因为我们是均匀的采样，所以概率就是\frac{1}{2\pi}

eval就是这个反射的BRDF，代码中的漫反射对应的BRDF就是一个常数，这个常数就是之前漫反射模型中的那个，但是这里多除了个\pi，有关这个\pi我目前了解的也不是很多，据说是因为渲染方程放缩了光线。

ok那这篇文章就先到这里。