graphics - 光线追踪折射看起来 "fake"

Question

因此，在我正在构建的光线追踪器中，我已经获得了适用于球体的折射以及焦散效果，但是玻璃球看起来并不是特别好。我相信折射数学是正确的，因为光线似乎在以您期望的方式反转时弯曲，但它看起来不像玻璃，它只是看起来像纸或其他东西。

我读到全内反射是造成玻璃看起来像它的大部分原因，但是当我测试看我的折射光线是否超过临界角时，没有一个超过临界角，所以我的玻璃球体没有全内反射。我不确定这是正常现象还是我做错了什么。我已经在下面发布了我的折射代码，所以如果有人有任何建议，我很乐意听取他们的意见。

/*
 * Parameter 'dir' lets you know whether the ray is starting
 * from outside the sphere going in (0) or from in the sphere
 * going back out (1).
 */
void Ray::Refract(Intersection *hit, int dir)
{

    float n1, n2;
    if(dir == 0){ n1 = 1.0; n2 = hit->mat->GetRefract(); }
    if(dir == 1){ n1 = hit->mat->GetRefract(); n2 = 1.0; }

    STVector3 N = hit->normal/hit->normal.Length();
    if(dir == 1) N = -N;
    STVector3 V = D/D.Length();
    double c1 = -STVector3::Dot(N, V);
    double n = n1/n2;

    double c2 = sqrt(1.0f - (n*n)*(1.0f - (c1*c1))); 

    STVector3 Rr = (n * V) + (n * c1 - c2) * N;

    /*These are the parameters of the current ray being updated*/
    E = hit->point;  //Starting point
    D = Rr;          //Direction
}

此方法在递归运行的主要光线追踪方法 RayTrace() 期间被调用。下面是它的一小部分，负责折射:

    if (hit->mat->IsRefractive())
    {    
        temp.Refract(hit, dir); //Temp is my ray that is being refracted
        dir++;
        result += RayTrace(temp, dir); //Result is the return RGB value.
    } 

Answer 1

你是对的，你永远不会在球体中获得全内反射(从外面看)。这是因为对称性:球体内的光线会在两端以相同的角度撞击表面，这意味着，如果它在一端超过临界角，它也必须在另一端超过临界角(因此一开始就无法从外面进入球体)。

但是，根据 Fresnel's law，您仍然会得到很多部分反射.看起来您的代码并没有说明这一点，这可能就是为什么您的玻璃看起来是假的。尝试包括它，看看它是否有帮助。

(是的，这意味着您的光线在碰到折射表面时会一分为二。这在现实中会发生，所以您只能接受它。您可以追踪两条路径，或者，如果您无论如何，如果我们使用随机光线追踪算法，只需使用适当的权重随机抽取其中一个。)

附言。如果你不想处理像光偏振这样的东西，你可能只想使用 Schlick's approximation到菲涅尔方程。