带有 phong 着色和光线跟踪溢出的“镜面”颜色

Question

我在光线追踪器上实现了 phong 着色。不幸的是，我在运行它时收到了分段错误。可能的原因与“specular_color”Vec3f 变量有关（其中是由三个浮点数组成的对象）。当我打印它的值时，我收到：

specular_color: inf inf inf

找出原因并不复杂：

是这样计算的：

specular_color += light_intensity * std::pow (reflected*camera_dir,mat.ns);

其中 mat.ns 是镜面反射指数，它展示了预期值。

reflected*camera_dir 是原因，因为它总是以一个很大的值结束。在我的四个测试用例中，有三个是一个五位数的值。另一个是六位数的值（接近七）。因此，任何不接近 1 的指数的五位或六位数值都可能会溢出浮点变量。

现在的问题是，为什么这些值如此之大，是否可以这样。如果他们不能，那么之前的代码中可能存在错误。如果可以，所缺少的只是对反射向量进行归一化（camera_dir 已经是单一的）

反射向量是这样计算的：

 Vec3f reflected = light_ray_dir - 2 * (light_ray_dir * hit_normal) * hit_normal;

其中 light_ray_dir 的计算公式为：

Vec3f light_ray_dir (current.pos - intersection);

当前是光源的名称，交点是光线与三角形的交点。

当它只做漫射光时，它总是能正常工作。

但是，hit_normal 是新代码，计算如下：

Vec3f hit_normal = (1 - u - v) * vert1 + u * vert2 + v * vert3;

u 和 v 是重心坐标，vertX 是三角形的顶点。

那么看起来更有可能的是什么？上述代码中可能存在更复杂的错误，或者只是缺少对反射向量的规范化。或者也许是别的什么？感谢您的宝贵时间。

Answer 1

是的，phong 反射模型使用归一化向量来计算反射光的强度。注意表达式中的帽子：

来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Phong_reflection_model

R 表示反射向量，L 表示光的方向，N 表示要渲染的点的表面法线，还要注意你已经转置了表达式的两个部分 - 如果你期望两者都出现，这可能是一个问题指向远离表面的光矢量和反射矢量，但根据您的模型，您可能计算方式不同。

我查看了您的代码，您的光线方向远离光线，而不是远离表面，所以我想主要要注意的是您的方向向量可能指向或指向表面，即符合或反对法线。我认为这不会导致 NaN。我会确保相机方向也归一化，并在各处检查零长度向量，因为当你除以零时，这些向量会破坏你的正常计算。

我还看了你的正常计算。您的意思是从三角形顶点计算法线吗？或者你的意思是每个顶点的法线？

希望对你有帮助