编写 Raytracer，透视查看系统无法正常显示？

Question

在我正在编写的光线追踪器中，我刚刚尝试实现一个适当的透视查看系统，但是它似乎有问题，我似乎无法弄清楚发生了什么。

例如，在 (-150.0,0.0,0.0)、(0.0,0.0,0.0) 和 (-150.0,0.0,0.0) 具有三个球体、绿色、红色和蓝色的场景strong>(150.0,0.0,0.0) 和一个位于 (0.0,0.0,-600.0) 的相机，指向中心球我得到这个图像：

这似乎是对的。

如果我将相机移动到 (0.0, 600.0,-600.0)，仍然指向中心球体，我希望得到类似的图像，因为我没有向左或向右移动。然而，这就是呈现的内容：

这对我来说没有任何意义。

这是我的透视投影类：

public class PerspectiveProjector extends Projector{

public Point3D camera;
public Point3D sceneLocation;
public double distance;
public Vector3D u, v, w;

public PerspectiveProjector(Point3D camera, Point3D sceneLocation, double FOV){
    this.camera = new Point3D(camera);
    this.sceneLocation = new Point3D(sceneLocation);
    this.distance = RayTracer.world.viewPlane.height/2/Math.tan(Math.toRadians(FOV));   

    uvw();
}

private void uvw() {

    w = camera.subtractVector(sceneLocation);
    w.normalise();

    //prob
    u = new Vector3D(0.00424,1.0,0.00764).cross(w);
    u.normalise();

    v = w.cross(u);
    v.normalise();  
}


public Ray createRay(Point2D point) {

    Ray ray = new Ray(new Point3D(camera), u.multiply(point.x).add(v.multiply(point.y).subtract(w.multiply(distance))));

    ray.direction.normalise();

    return ray;
}


}

如果您想查看更多我的代码，请告诉我。

Answer 1

我真的不明白你在做什么来获得你的价值，所以我将如何解决这个问题。

为了使图像的x坐标水平，u向量需要位于xy平面，所以z坐标必须为零。为了保持 X 坐标与相机方向垂直，在您的代码中，相机方向是 w，它们的点积必须为零。像这样的向量必须有坐标：

u = Vector3D(w.y,-w.x,0) 或

u = Vector3D(-w.y,w.x,0)

这是可行的，因为两个向量的点积在代数上必须为零。

(x,y,z)*(y,-x,0) = xy + -yx + 0z = xy - xy + 0 = 0;因此，(y,-x,0) 必须是垂直于 (x,y,z) 的 xy 平面上的一个点。

替换那一行并告诉我它是否有效