什么导致我的光线跟踪器中的工件？

Question

编辑:我现在已经解决了这个问题; 你可以在答案中看到我的解决方案.

我正在使用OpenGL(在GLSL计算着色器中)编写实时光线跟踪器,我遇到了一些线三角交叉点的问题(或者至少,我相信它们是罪魁祸首) .这是一张正在发生的事情的图片:

如您所见,一些像素在图像顶部附近的两个三角形的交叉点处被涂成黑色.它可能与我正在处理花车或其他东西的方式有关,我尝试在线搜索解决方案,但找不到类似的情况.也许我错过了一个重要的关键词？

无论如何,重要的代码是这一个:

#define EPSILON 0.001f
#define FAR_CLIP 10000.0f
float FindRayTriangleIntersection(Ray r, Triangle p)
{
    // Based on Moller-Trumbone paper
    vec3 E1 = p.v1 - p.v0;
    vec3 E2 = p.v2 - p.v0;
    vec3 T = r.origin - p.v0;
    vec3 D = r.dir;
    vec3 P = cross(D, E2);
    vec3 Q = cross(T, E1);

    float f = 1.0f / dot(P, E1);
    float t = f * dot(Q, E2);
    float u = f * dot(P, T);
    float v = f * dot(Q, D);

    if (u > -EPSILON && v > -EPSILON && u+v < 1.0f+EPSILON) return t;
    else return FAR_CLIP;
}

我尝试了各种值EPSILON,尝试使用+/-作为EPSILON值的变体,但无济于事.此外,将1.0f+EPSILONa 更改为a会1.0-EPSILON在整个过程中产生稳定的黑线.

另外要澄清的是,两个三角形之间肯定没有间隙.它们是紧密包装的(我也试过延伸它们使它们相交,但我仍然得到相同的黑点).

奇怪的是,底部交叉点没有显示出这种现象的迹象.

最后注意:如果需要更多我的代码,请询问,我会尝试隔离更多代码(或者只是链接到整个着色器).

更新:有人指出,"黑色文物"实际上是棕色的.所以我挖得更深一点,关掉了所有的反射,得到了这个结果:

棕色实际上来自顶部的铜材料,但更重要的是我想我知道问题的原因是什么,但我没有接近解决它.

似乎当射线被射出时,由于浮动算法中的非常轻微的缺陷,一些射线与顶部三角形相交,一些射线与底部相交.

所以我想现在问题就是这个问题:在这样的情况下,我怎样才能确定哪个三角形应该被击中？

Answer 1

事实证明,这不是我发布的导致问题的代码.感谢评论中的一些帮助,当我确定最近的摄像机对象时,我能够找到这个代码:

float nearest_t = FAR_CLIP;
int nearest_index = 0;
for (int j=0; j<NumObjects; j++)
{
    float t = FAR_CLIP;
    t = FindRayObjectIntersection(r, objects[j]);

    if (t < nearest_t && t > EPSILON && t < FAR_CLIP)
    {
        nearest_t = t;
        nearest_index = j;
    }
}

当确定t时,有时三角形如此靠近以至于t < nearest_t具有几乎概率的结果,因为交叉点与相机的距离大致相同.

我最初的解决方案是将内部if语句更改为:

if (t < nearest_t-EPSILON && t > EPSILON && t < FAR_CLIP)

这确保了如果两个交叉点非常靠近,它将始终选择要显示的第一个对象(除非第二个对象至少靠近EPSILON).这是一个结果图像(禁用反射):

现在仍然有一些小文物,所以很明显仍然存在一些小问题.因此,在评论中的一些讨论中,@ Snoon提出了混合三角形颜色的想法.这导致我必须进一步更改上面的代码,以便跟踪到两个三角形的距离:

if (t > EPSILON && t < FAR_CLIP && abs(nearest_t - t) < EPSILON)
{
    nearest_index2 = nearest_index;
    nearest_t2 = nearest_t;
}
if (t < nearest_t+EPSILON && t > EPSILON && t < FAR_CLIP)
{
    nearest_t = t;
    nearest_index = j;
}

我还添加了这个颜色混合代码:

OverallColor = mix(c1, c2, 0.5f * abs(T1 - T2) / EPSILON);

经过这两个步骤,老实说我认为这个效果更多来自逻辑变化而不是混合变化,我得到了这个结果:

我希望其他人认为这个解决方案很有帮助,或者至少它会激发一些想法来解决你自己的问题.作为最后一个例子,这里是美丽的结果,反射,更柔和的阴影和一些抗锯齿全部打开:

快乐的光线追踪!