PBRT学习笔记：光线跟踪中的景深算法

最新推荐文章于 2024-10-08 20:00:00 发布
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#算法 #图形 #游戏

本文介绍了景深效果在计算机图形学中的应用，特别是在光线跟踪中的实现方式。通过模拟光圈大小和光线投射，阐述了如何在光线跟踪算法中生成景深效果，讨论了采样策略对图像质量和效率的影响。

景深是人眼视觉系统中的一种自然现象。同样，相机里面也有景深的效果，这是由于相机的成像光圈的半径是有一定大小的，从而导致了成相平面中的某些点可以‘看到’镜头外面的一部分场景，而这些场景的共同作用，导致了一种模糊现象。
景深的效果在计算机图形学中被应用广泛，电影，游戏里面经常会利用景深特效来强调画面重点。相应的，已经有了很多成熟的算法在不同的渲染方法上，光栅化可以很高效的实现景深的算法。而本文将简单介绍景深效果在光线跟踪中的实现，以及一些基本原理。
首先，看看景深效果是什么样子，让我们对他有个直观的印象：

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光线追踪
探索之眼——无尽
11-09 2316
1.光线追踪基本原理 光线跟踪算法是真实感图形学中的主要算法之一，该算法具有原理简单、实现方便和能够生成各种逼真的视觉效果等突出的优点，综合考虑了光的反射、折射、阴影等。 2.光线追踪的基本过程 在这个场景中，有一个点光源L，两个透明体O1与O2，一个不透明体O3。 首先，从视点出发经过视屏一个像素点的视线E传播到达球体O1，交点为P1。从P1向光源L作一条阴影测试线S1，可以
光线追踪12 - Defocus Blur(虚焦模糊)
jiuzhouhi的专栏
03-07 1943
对于真实相机，如果需要更多光线，可以使光圈更大，并且远离焦距的物体将产生更多的模糊效果。对于我们的虚拟相机，我们可以拥有完美的传感器并且从不需要更多光线，因此只在需要虚化模糊时使用光圈。由于此圆盘的大小控制了我们获得的虚化模糊程度，这应该是相机类的一个参数。然而，在我们的模型中，这两个值将相等，因为我们将将像素网格放在焦平面上，距离摄像机中心焦距远。为了渲染相机外部的图像，我们不需要模拟相机内部的任何部分，这将增加不必要的复杂性。距离镜头焦距的位置），在那个平面上，3D世界中的所有物体都是完全聚焦的。
分布式光线追踪模拟景深效果
02-25 1588
本文为spanzhang（张友邦）原创，发布地址为：http://blog.youkuaiyun.com/spanzhang，转载请注明出处。如果你还不知道景深是什么意思，可以随便找本摄影的入门书籍看看。景深是在大光圈下显示的特别的摄影效果，它能把焦点前后的景物虚化（所谓的焦外成像，Out of Focus），虚化的形状和快门的孔形有关。当光圈孔很小的时候，景深很大，光圈大的时候景深小。这里有一个关于景深
【RayTracing】景深
qq_40947718的博客
03-30 631
光线追踪形成景深的原理其实就是：利用薄凸透镜，将场景中的物体投影到视平面上，当物体的深度不在焦平面上时，就会形成一个弥散圆（也就是一点呗模糊成一个圆）如下图： 上图的q就处于一种失焦的状态。 光线追踪形成景深的步骤： 针对每个像素内的采样点，由视点和采样点形成一个中心光线（中心光线只用于确定焦平面位置，不影响像素颜色） 如下图，先投射4条中心射线 针对每条中心射线，从视点所在...
基于光线追踪的渲染中景深（Depth of field）效果的实现
御坂御坂001的博客
05-27 2100
图形学离线渲染中常用的透视摄像机模型时根据小孔成像的原理建立的，其实现通常是从clip_image002向成像平面上发射ray，并把trace这条ray的结果作为成像平面上对应交点的采样结果。即： 现实中的镜头拍摄的图像有景深（Depth of field）的效果，譬如： 显然，上图中的耳机被放在摄像机的焦平面附近，成像很清晰；背景中的景物则离焦平面较远，呈现出模糊的效果。对离线渲染而言，这一...
pbrt:基于pbrt-v3的光线跟踪器
03-06
基于光线跟踪器。 建造 需要一个符合C ++ 20的编译器。 该项目通常以以下方式建造： MSVC 19.28 铛10.0 GCC 10.2 CMake 3.14或更高版本。 请注意，对于CMake构建，警告级别设置为错误， 因此，由于其他编译器...
pbrt-v4：pbrt的源代码，在即将出版的第四版“基于物理的渲染：从理论到实现”一书中描述了光线跟踪器
02-11
这是pbrt-v4的早期版本，该渲染系统将在（最终）即将出版的第四版《基于物理的渲染：从理论到实现》中进行介绍。 （我们希望能在2021年的几个月前发布该书的在线版本，并在2021年夏季发布印刷书籍。） 我们正在为...
pbrt-rust：PBRT在锈中的实现
02-17
PBRT的原始实现是用C++编写的，并包含了大量的算法和理论，为学习和研究图形学提供了宝贵的资源。 而“pbrt-rust”项目则是将PBRT的实现迁移到Rust编程语言中。Rust是一种系统级编程语言，强调安全、速度和并发性。...
pbrt-v3:pbrt的源代码，第三版“基于物理的渲染”中介绍的渲染器
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该存储库包含pbrt版本的源代码，该版本在 ， 和Greg Humphreys的第三版《基于物理的渲染：从理论到实现》中进行了描述。 和以前一样，该代码在BSD许可下可用。 有有关基于物理的渲染书以及pbrt的许多其他资源的...
【Ray-Tracing In One Weekend】第11章 景深
一切皆可视
05-20 943
【简介与代码】 本文将实现景深的效果，也即给相机定义一个焦距，在这个焦距范围外的就模糊，在这个焦距处就清晰。 效果如下： 代码使用VS2015编译从如下下载： 链接：https://pan.baidu.com/s/1807dLqlfisxJO3Q9mNNdBQ 提取码：xwbw 【实现原理】 首先一改之前的由eye发出射线精准求交的方式： 这样求出来的光线非常准确。那...
【Ray Tracing in One Weekend 超详解】 光线追踪1-9 景深
weixin_30319153的博客
01-05 372
今天我们来学最后一章 Chapter11：Defocus Blur Preface 散焦模糊 也称 景深 首先，我们来了解一下散焦模糊，我们在真实相机中散焦模糊的原因是因为它们需要一个大圈（而不仅仅是一个针孔）来聚光。这会使所有东西都散焦，但是如果用小孔的话，那么通过前后调整相机镜头，就会使得一切景色都会聚焦到相机镜头中，也就是会汇聚到那个孔内。...
景深算法改进
weixin_34244102的博客
05-29 499
昨天我们把算法又做了改进，连夜赶了出来，终于开始看到明显的景深效果了，很是激动！毕竟是第一张真正意义上的景深图，有纪念价值，在此特发，与大家共享。 单帧散斑图的景深计算时间为72s，想要做到实时性，看来还一段路要走啊！ 散斑图 景深图 转载于:https://www.cnblogs.com/clickgroup/archive/2012/05/29/2523806.html...
图形学基础|景深效果（Depth of Field/DOF）
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光线追踪算法
茶向
08-14 824
https://wenku.baidu.com/view/113ba77b6f1aff00bed51ecc.html
成像基础 -- 景深计算
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sz66cm 学习随笔
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在这个例子中，当使用 50mm 焦距、f/2.8 光圈值，并对焦在 2 米远的物体上时，总景深约为45.92米前景深（最近清晰的距离）为12.08米后景深（最远清晰的距离）为58米。
RT(光线追踪)
l1987021的专栏
04-28 1405
光线追踪应该算是终极显卡杀手了，尽管拥有高端的画质，但是对性能的要求实时渲染的领域始终是望而生畏。不过，很多全局光照的算法都是基于光线追踪的基础上简化而来的，了解光线追踪还是有必要的。   1.光线的描述： r(t) = o + t d，o是起点，d是单位方向向量，t是时间也可以说是变量，r(t)就是射线。 2.光线和物体求交： 光线和物体的交点，就是这根光线的可见点。如果物体的表面...
14光线追踪（加速结构）
Mr_Dongzheng的博客
12-13 1261
先对A求交，发现与A有交点，那么就要对A的子节点也进行求交，因为1没有继续划分，所以对1内的物体进行求交，再对B节点求交，然后沿着子节点依次这么做，最后对C节点的子节点3内的物体求交时成功找到了光线与物体的交点。当然BVH也有它的问题，如这些重新划分的包围盒之间会有重合，当然重合的影响并不是致命的，只要划分的重合度导致的误差过大不至于发生错误。光线与BVH求交的伪代码，原理和KDtree差不多，如果与父节点有交点，则递归计算与其它两个子节点的求交，如果与子节点有交点则计算光线与叶子节点内物体的求交，
镜头景深的计算
qq_27353621的博客
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在视频监控领域经常会用到定焦镜头，相对于变焦镜头，它的成本更低，因为不用对焦，现场安装和使用也更加方便。定焦镜头产品在出厂时需要事先对焦，那么如何对焦才能使不同焦距的镜头获得远近都清晰的图像?这就涉及到对焦距离和最大景深的问题。 一、基本概念 首先，先来明确几个镜头的基本概念： 1、 焦点(focus) 与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。 2、 弥散圆(circle of confusion) 在焦点前后，光线开始
跨平台路径跟踪器ChameleonRT：多光线跟踪后端实例
- **DXR**（DirectX Raytracing）是微软在DirectX 12中引入的光线跟踪API。 - **OptiX** 是NVIDIA提供的一个高性能光线跟踪引擎。 - **Vulkan** 是一个跨平台的2D和3D图形应用程序接口。 - **Metal** 是苹果公司提供...
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