光线追踪：带有区域光的水平伪影

Posted 2023-02-16

【中文标题】光线追踪：带有区域光的水平伪影

【英文标题】：ray tracing: horizontal artifacts with Area lights

【发布时间】：2013-11-14 14:50:31

【问题描述】：

嗨，这些水平线的原因是什么？区域光是绿色平面上方的黄色方块。线的图案会随着平面上方区域光的距离而变化，但它们仍然是水平线。

我有 4 个点光源均匀分布在区域光的表面（黄色方形贴片）。

您可以看到它的样子 here（16 倍超级采样）。

【问题讨论】：

看起来像阴影粉刺（A.K.A. 不正确的自我阴影）。您是否正在采取措施避免阴影光线与起源它们的表面相交？您可以使用表面法线偏移阴影光线的原点，或检查相交的形状是否不同于发出光线的形状。

【参考方案1】：

这看起来像阴影痤疮：由于近似误差而产生的不希望的自阴影，图案化。请注意，完全阴影区域没有线条，这表明问题在于阴影系统错误地“认为”绿色平面在那里处于阴影中。

编辑：由于您是光线追踪，问题可能是您错误地与“发射”它们的平面的出射阴影光线相交。以下建议适用于使用阴影贴图的光栅化，而不是光线追踪，但它们可能仍然具有指导意义...

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阴影映射的工作原理是首先从每个灯光的角度绘制深度图，记录阴影对象的“阴影图”。然后，在绘制实际图像时，每个像素从阴影贴图中采样阴影深度，并将其与从该像素位置的该光线计算的深度进行比较：如果像素深度大于阴影深度，则它被阴影。

请注意，如果要绘制的对象是距离灯光最近的阴影对象，则像素深度应该与阴影深度相同。但是，由于采样和浮点计算并不精确，因此比较只是大约相等。所以，部分时间（基于采样和浮点误差的奇思妙想），它认为像素深度比同一个物体造成的阴影深度更远：物体本身会产生阴影。

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有几种方法可以避免暗疮。最简单的选项（也是您场景的明显选择）是从阴影投射器列表中删除对象。由于您的飞机似乎打算用作“地板”，因此无论如何它不应该遮蔽任何东西。这样做的另一个好处是节省了将地板绘制到所有阴影贴图上的时间......

根据同样的原则，如果一个对象是“不漏水的”，单边三角形始终朝外，则应该反转阴影贴图的三角形方向测试。这将从对象的黑暗面获取阴影深度（无论如何它都处于全阴影中，因为它背对光线），所以它不会在明亮的一面造成粉刺。

如果您有一个必须从两侧可见的平面物体，您可以对阴影深度应用偏置；图形软件和硬件通常对此有规定。不幸的是，这可能有点繁琐：偏差必须足够大以隐藏采样/计算错误，但又必须足够小以至于不会导致其他伪影。