光线跟踪算法描述—计算机图形学

光线跟踪算法原理： 步骤一： 从视点出发通过该像素中心向场景发出一条光线 R ，并求出 R 与场景中物体的全部交点；获得离视点最近交点 P ；并依据局部光照明模型计算 P 处颜色值 Ic ( 光线投射 )。 步骤二： 在 P 处沿着 R 镜面反射方向和透射方向各衍生一条光线  （注：若点P所在表面非镜面或不透明体，则无需衍生出相应光线） 步骤三： 分别对衍生出的光线递归地执行前面步骤，计算来自镜面反射和透射方向上周围环境对点 P 光亮度的贡献 I s 和 I t。 步骤四： 依据 Whitted 光照明模型即可计算出点 P 处的光亮度，并将计算出的光亮度赋给该像素。 最终，当所有屏幕像素都处理完毕时，即得到一幅真实感图形。 （光线跟踪树示意图） 光线跟踪递归过程终止条件 1.  光线与环境中任何物体均不相交，或交于纯漫射面 2.  被跟踪光线返回的光亮度值对像素颜色的贡献很小 3.   已递归到给定深度 光线跟踪算法的伪语言描述

main ( )  //主函数

{

  for(需要计算颜色的每一像素pixel) {

  确定通过视点V和像素pixel的光线R;

  depth =0;  // 递归深度

  ratio =1.0;  //当前光线的衰减系数，1.0表示无衰减

  // color是经计算后返回的颜色值

  RayTrace(R, ratio, depth, color); 

  置当前像素pixel的颜色为color;

  }

} // 主函数main( )结束

RayTrace(R, ratio, depth, color)//说明：光线跟踪子函数

{

  if(ratio< THRESHOLD) {              //终止条件2

  置color为黑色；

  return;

  }

  if(depth> MAXDEPTH){             //终止条件3

  置color为黑色；

  return;

  }

  // to be continued

光线R与场景中的所有物体求交。若存在交点，找出离R起始点最近的交点P；

  if(交点不存在){                       //终止条件1

  置color为黑色；

  return;

  }

  用局部光照明模型计算交点P处的颜色值，并将其存入local_color；

  // to be continued

  if(交点P所在的表面为光滑镜面) {

  计算反射光线Rr;

  //递归调用！

  RayTrace(Rr, ks*ratio, depth+1,reflected_color);

  }

  if(交点P所在的表面为透明表面) {

  计算透射光线Rt;

      //递归调用！

  RayTrace(Rt,kt*ratio, depth+1,transmitted_color);

  }

  // to be continued

  依照Whitted模型合成最终的颜色值，即：

  color = local_color+ ks*reflected_color+ 

                kt*transmitted_color；

  return;

}  // 光线跟踪子函数RayTrace( )结束