java - 光线追踪 - 通过像素构造光线

Question

我有一个任务是在 Java 中实现光线追踪。我并没有要求太多，只是想了解一些关于如何通过给定 x 和 y 的像素构造来自相机的光线的信息。我在互联网上找到了很多解释这一点的资源，但都是 2D 的，我需要如何在 3D 中做到这一点。

提前致谢

Answer 1

基本思想是这样的：您在给定位置（x，y，z）有一个具有给定分辨率的相机。你有一组光源。您有相机的方向（一个角度，想想您如何倾斜/旋转头部以向上/向下看等......）。现在您要做的基本上是针对每个相机像素，“延伸”垂直线（射线）直到它们接触几何体。然后你知道“要渲染什么”（即你刚刚找到的几何图形）。接下来是确定对象是否被阴影，您可以通过将光线“延伸”到光源直到它们接触几何体（对于给定的光源，您的点被几何体的另一位阴影）或直到它们到达光源（您的位置被给定的光源照亮）。

这是基础知识，当你考虑反射、光的漫射等问题时，它会变得更加困难。

Answer 2

问题是如何找到屏幕上某个点的空间坐标，该点的位置由屏幕坐标中的 (x,y) 给出。

我不知道您在屏幕上使用的是什么坐标系，所以我会做出一些有根据的猜测，您可以进行相应的调整。

屏幕中心在空间中具有已知位置 [X,Y,Z]_中心。我假设屏幕坐标系的原点在那里。我们有一个垂直于屏幕的“方向”向量d和一个“向上”向量u。我假设屏幕上的 +y 方向是u。我们可以取这些向量的叉积r = d x u，我将其作为屏幕上的 +x 方向。所以屏幕坐标为 (x, y) 的点的位置将是 [X, Y, Z] _center + x r + y u，我们就完成了。