光线追踪和光线

Question

我想实现一个物理光线追踪器（即使用具有给定波长的实际光子），将我自己限制在小场景（如两个球体和一个封闭盒子）中进行实验。这并不意味着速度很快，但我会在稍后优化它。我正在收集我所知道的关于光子如何与表面相互作用的所有知识，即它们要么反射（吸收，然后再发射），要么折射的概率是基于表面的吸收光谱和反射率/折射率指数，以及折射是依赖于波长（这自然导致色散）等...

我明白如何从发射材料（如“灯”）射出光子，并使它们在场景中反弹，直到它们碰巧进入相机产生一个准确的结果，但是速度慢得不能接受，因此需要做反向拍摄（从相机拍摄光子）

但是我有无法理解如何将“表面相互作用”建模为“向后” - 例如，如果来自相机的光子碰到红色盒子的一侧，如果光子具有与红色相对应的波长，则它将被反射，并且所有其他波长将被吸收，这会产生红色。但是，通过拍摄很多非常接近的光子样本来确定颜色的强度，然后检查哪一个最终与光线发生碰撞，哪些不会？因为最终，无论是光子碰到光还是光（没有经过给定次数的反弹），都没有局部碰撞的概念。

所以基本上我的问题是 - 一个像素接收的光的强度是该像素的光子样本的数量的函数，它实际上是光源，还是还有其他一些参与？

Answer 1

听起来好像你想做一些叫做http://en.wikipedia.org/wiki/Path_tracing的东西，就像光线追踪一样，只是当相机的直接光线撞击到一个表面时它不会直接采样光源（导致它非常慢，但速度不如射线从光源“向前”）。

然而，你似乎通过考虑来自相机的“逆光子”，你认为它已经具有属性（“光子具有对应于红色的波长”），你实际上试图在第一个地点。为了解决这个问题，您可能需要先阅读“常规”光线跟踪。因此，想想照相机发出的光线在场景中跳动到某个弹跳深度，或者直到它们碰到物体，然后直接采样光源，看它们是否照亮物体。

关于您的最终问题“像素接收到的光的强度是该像素的光子样本数量的函数，它实际上是光源，还是还有其他内容？我会向您推荐http://en.wikipedia.org/wiki/Rendering_equation，您可以在其中找到渲染方程（所有3D图形算法（如光线追踪试图解决的一般数学问题））和一个列表及其限制，这些列表在负面（即光源除外）这些效果也参与决定的像素的最终颜色和强度）：

• 磷光，当光在一个时刻在时间吸收并在不同的时间发射的发生，
• 荧光，其中吸收和发射的光具有不同的波长，干涉，其中e表现出光的波特性，并且其中入射光和出射光的空间位置不同，其中子表面散射是地下散射，其中入射光和出射光的空间位置是不同的。不考虑次表面散射的表面可能显得不自然不透明。