Как реализовать глубину резкости в Ray Tracer?

Question

Может кто-нибудь помочь мне с реализацией глубины резкости в Ray Tracer, пожалуйста?

Я использую простую модель камеры с отверстиями, как показано ниже. Мне нужно знать, как мы можем генерировать эффект DOF, используя модель камеры с отверстиями? (Изображение взято из wikipedia)

Мой основной рэйтрэйсер в работе штрафа.

У меня глаза в (0,0,0,1) с направлением в точке (Dx, Dy, 1.0f, 0.0f), где

поплавка дх = (х * (1,0/Imgwidth)) - 0,5;
float dy = (y * (1.0/Imgheight)) - 0,5;

Теперь, где бы я ни читал, речь идет о взятии объектива, который должен быть расположен между плоскостью изображения и сценой. например, как показано ниже (изображение взято из википедии):

Как я могу представить объектив перед плоскостью изображения, если лучи исходят из одного положения точки (камеры или глаза)?

Если кто-то может помочь, это будет здорово!

спасибо

Answer 1

Есть 3 способа сделать это:

1. Физически-корректный DOF потребовал бы многократные рендеров сцены. Камеры имеют глубину поля, потому что они не являются моделью обскуры. Вместо этого они имеют диафрагму, которая допускает свет в пределах определенного диаметра. Это эквивалентно съемке камеры с отверстиями и съемке большого количества изображений внутри этой апертуры и усреднению их.

   Так что в основном вам нужно несколько раз вращать камеру вокруг своей точки фокусировки, отображать всю сцену, накапливать выходной цвет в буфере и делить все значения на количество рендерингов.

2. Простой эффект обработки сообщений - визуализирует не только цвет сцены, но и ее глубину, затем используйте эту глубину для управления силой размытия. Обратите внимание, что это техника требует некоторых трюков для получения плавных переходов между объектами на разных уровнях размытия.

3. Более сложный эффект пост-обработки - создайте буфер глубины, как и раньше, а затем используйте его для рендеринга частицы в форме диафрагмы для каждого пикселя исходной сцены. Используйте глубину, чтобы контролировать размер частиц так же, как вы использовали бы его для силы размытия.

(1) дает наилучшие результаты, но является самой дорогой техникой; (2) является самым дешевым, (3) довольно сложным, но обеспечивает хороший баланс затрат и затрат.

Answer 2

Вот код, который я написал для создания DOF.

void generateDOFfromEye(Image& img, const Camera& camera, Scene scene, float focusPoint) 
{ 
    float pixelWidth = 1.0f/(float) img.width; 
    float pixelHeight = 1.0f/(float) img.height; 

    for (int y = 0; y < img.height; ++y) 
     { 
     for (int x = 0; x < img.width; ++x) 
      { 
      Color output(0,0,0,0); 
      img(x, y) = Color(0,0,0,0); 

      //Center of the current pixel 
      float px = (x * pixelWidth) - 0.5; 
      float py = (y * pixelHeight) - 0.5; 

      Ray cameraSpaceRay = Ray(Vector(0,0,0,1), Vector(px, py, 1.0f, 0.0f)); 

      Ray ray = camera.Transform() * cameraSpaceRay; 

      int depth = 0; 
      int focaldistance = 2502; 
      Color blend(0,0,0,0); 



      //Stratified Sampling i.e. Random sampling (with 16 samples) inside each pixel to add DOF 
       for(int i = 0; i < 16; i++) 
       { 
       //random values between [-1,1] 
       float rw = (static_cast<float>(rand() % RAND_MAX)/RAND_MAX) * 2.0f - 1.0f; 
       float rh = (static_cast<float>(rand() % RAND_MAX)/RAND_MAX) * 2.0f - 1.0f; 
       // Since eye position is (0,0,0,1) I generate samples around that point with a 3x3 aperture size window. 
       float dx = ((rw) * 3 * pixelWidth) - 0.5; 
       float dy = ((rh) * 3 * pixelHeight) - 0.5; 

       //Now here I compute point P in the scene where I want to focus my scene 
       Vector P = Vector(0,0,0,1) + focusPoint * ray.Direction(); 
       Vector dir = P - Vector(dx, dy, 0.0f, 1.0f); 


       ray = Ray(Vector(dx,dy,0.0f,1.0f), dir); 
       ray = camera.Transform() * ray; 

       //Calling the phong shader to render the scene 
       blend += phongShader(scene, ray, depth, output); 

       } 
      blend /= 16.0f; 

      img(x, y) += blend; 
      } 
     } 
} 

Теперь я не вижу здесь ничего плохого в коде.Но результат я получаю просто размытое изображение для значения focuspoint > 500, как показано ниже:

Если вы можете сказать, что это неправильно в этом коде, то это будет очень полезно :) Спасибо!