如何将光线追踪器中的光线从世界空间反向旋转到对象空间

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何将光线追踪器中的光线从世界空间反向旋转到对象空间

【英文标题】：How to inverse rotate a ray in a ray tracer from world space to object space

【发布时间】：2020-12-08 12:11:18

【问题描述】：

我目前正在 c# 中实现光线追踪器，我正在尝试将我的光线反向旋转到 3Dobject 的旋转以进行 intersectionDetection，但我似乎在这里做错了很多事情......

我的代码：

static internal Ray TranformRay(Ray r, Vector3 objectLocation, Vector3 objectRotation, float objectScale)

         //reverse location tranformation
        Vector3 newOrigin = r.origin - objectLocation;

        //reverse rotation transformation
        objectRotation = -1* objectRotation;
        Matrix4x4 ReverseRotation = Matrix4x4.CreateFromYawPitchRoll(Computations.ToRadians(objectRotation.X), Computations.ToRadians(objectRotation.Y), Computations.ToRadians(objectRotation.Z));
        newOrigin = Vector3.Transform(newOrigin, ReverseRotation);
        Vector3 newDirection = Vector3.Normalize(Vector3.TransformNormal(r.direction, ReverseRotation));

        //reverse scale
        newDirection /= objectScale;

        return new Ray(newOrigin, newDirection);
    

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my Ray r 是我当前需要转换的光线。 我的世界中的 3D 对象有位置、旋转、比例。

谁能告诉我我在这里做错了什么？

【参考方案1】：

我假设你想将你的光线从世界空间转换到物体空间。然后你应该计算你的对象到世界变换并调用Matrix4x4.Invert 来产生逆变换。并非所有变换都是可逆的，但正常的仿射变换应该没问题。

编辑： 您通常会通过调用 Matrix4x4 Create Scale/rotation/translation 方法生成对象到世界的变换，并将变换相乘。我还建议您使用四元数而不是欧拉角进行旋转。四元数应该更容易应用多次连续旋转。

假设您的光线是原点和方向，您将使用Vector3.Transform 转换原点并使用Vector3.TransformNormal 转换方向。后者不应用矩阵的平移部分。

这假设您使用的是 System.Numerics 库，但大多数矢量库应该具有等效功能。