[從零開始計算機圖形學]之四陰影
陰影
我們追蹤一條光線，考慮它碰到的物體，考慮光碰到物體表面發生的漫反射和鏡面反射。
在考慮了這些問題以上，我們還有並沒有考慮到的問題--影。
影子說起來也很容易考慮，就是如果在某點與光之間有物體阻礙的話，那麼這點將是沒有光的，否則這點是被點亮的。
方向光
我們依舊用L來指向光源，考慮我們想研究的P點狀況：
對於P點來說，由它出髮指向方向光的路上如果碰到阻礙，那麼就說明P點應該為暗，否則P點為亮。
這裡實際上我們依舊有工具來計算一條射線與球的最近相交點了，所以工具可以繼續使用，這裡的
點光源
對於點光源來說
指向光源的L我們很容易我們也容易求得，是 ， 不過這裡對應的
，因為別忘了我們的L是用來指向光源的，
就是物體本身所處位置，
就是點光源所在位置。
這裡我們還需要注意一點，那就是我們需要當 t = 0 時，實際上物體會在它本身上留下陰影，所以我們取一個極小的t值，比如 t = 0.001 來處理這種狀況。
環境光
至於環境管，它是均勻分布的，就不用考慮它了。
至此の偽碼
ClosestIntersection
這是提取出來，我們用來算從某點射出射線D在給定 t_min, t_max 的情況下跟球的相交和最近的交點。
ClosestIntersection(O, D, t_min, t_max){
closest_t = inf
closest_sphere = NULL
for sphere in scene.Spheres {
t1, t2 = IntersectRaySphere(O, D, sphere)
if t1 in [t_min, t_max] and t1 < closest_t
closest_t = t1
closest_sphere = sphere
if t2 in [t_min, t_max] and t2 < closest_t
closest_t = t2
closest_sphere = sphere
}
return closest_sphere, closest_t
}
TraceRay
TraceRay依舊不變，依舊是算的這條光線應該看到的顏色。
TraceRay(O, D, t_min, t_max){
closest_sphere , closest_t = ClosestIntersection(O, D, t_min, t_max)
if closest_sphere == NULL
return BACKGROUND_COLOR
P = O + closest_t * D #交點P的位置
N = P - closest_sphere.center #計算P處的法向量
N = N / length(N) #normalize 法向量
return closest_sphere.color * ComputeLighting(P, N, -D, sphere.specular)
}
ComputeLighting
在這裡我們增加了檢查陰影的部分，如果我們中間碰到了阻礙，那麼我們就不用計算光了，它就是暗色 i = 0,否則我們才計算響應的顏色，這裡還採用了 0.001 來避免物體在其自身的表面形成陰影。
ComputeLighting(P, N, V, s) {
i = 0.0
for light in scene.Lights {
if light.type == ambient {
i += light.intensity
} else {
if light.type == point {
L = light.position - P
t_max = 1
}
else {
L = light.direction
t_max = inf
}
# shadow check
shadow_sphere, shadow_t = ClosestIntersection(P, L, 0.001, t_max)
if shadow_sphere != NULL
continue
# diffuse
n_dot_l = dot(N, L)
if n_dot_l > 0
i += light.intensity*n_dot_l/(length(N)*length(L))
# specular
if s!= -1 {
R = 2*N*dot(N,L) -L
r_dot_v = dot(R, V)
if r_dot_v > 0
i += light.intensity*pow(r_dot_v/length(R)*length(V)),s)
}
}
}
return i
}
畫到畫布上
看結果：
KrisYu/computer-graphics-from-scratch-Notes
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