c++ - 如何在 Ray Tracer 中实现景深？

Question

有人可以帮我在 Ray Tracer 中实现景深吗？

我正在使用一个简单的针孔相机模型，如下所示。我需要知道我们如何使用针孔相机模型生成 DOF 效果？ (图片来自wikipedia)

我的基本光线追踪器工作正常。

我的眼睛在 (0,0,0,1)，方向在 (dx, dy, 1.0f, 0.0f)，其中

float dx = (x * (1.0 / Imgwidth) ) - 0.5;
float dy = (y * (1.0 / Imgheight) ) - 0.5;

现在，无论我读到什么，他们都在谈论对应该放置在图像平面和场景之间的镜头进行采样。例如如下所示(图片来自维基百科):

如果光线来自一个单点位置(相机或眼睛)，我如何在图像平面前面引入一个镜头？

如果有人能提供帮助那就太好了!

谢谢

Answer 1

有 3 种方法可以做到这一点:

1. 物理上正确的 DOF 需要对场景进行多次渲染。相机具有景深，因为它们并不是真正的针孔模型。相反，它们有一个孔径，允许光线在一定直径范围内进入。这相当于使用针孔相机并在该孔径内拍摄大量照片并取平均。

   所以基本上，您需要围绕焦点稍微旋转相机多次，渲染整个场景，在缓冲区中累积输出颜色，然后将所有值除以渲染次数。

2. 一个简单的后期处理效果 - 不仅渲染场景颜色，还渲染它的深度，然后使用这个深度来控制模糊效果强度。请注意，此技术需要一些技巧才能在不同模糊级别的对象之间实现无缝过渡。

3. 更复杂的后期处理效果 - 像以前一样创建一个深度缓冲区，然后使用它为原始场景的每个像素渲染一个光圈形状的粒子。使用深度来控制粒子大小，就像使用它来控制模糊效果强度一样。

(1) 给出最好的结果，但是是最昂贵的技术； (2) 最便宜，(3) 比较棘手，但提供了良好的成本效益平衡。