光线追踪器中实现发光物体的算法咨询

1. 扩展物体的发光属性 #

给所有可渲染物体（球体、三角形、线条等）的数据结构新增emission字段，包含发光颜色和发光强度两个核心参数。只要强度大于0，就判定该物体为发光体。

2. 调整相机光线的渲染逻辑 #

相机发射的光线命中物体时，优先判断是否为发光体：

• 若直接命中发光体，直接返回该物体的emission颜色（无需再计算后续反射/折射，除非是半透明发光体，需要叠加透射效果）；
• 若命中非发光体，继续执行原有光照计算（漫反射、反射、折射等）。

3. 全局光照下的发光体采样（可选，用于真实感渲染） #

如果你的追踪器支持路径追踪这类全局光照算法，需要把发光体作为光源进行采样，替代或补充原来的点光源：

• 对于漫反射表面，除了向点光源发射阴影光线，还要随机采样场景中所有发光体的表面点：
  • 球体：随机采样球面上的点；
  • 三角形：随机采样三角形内部的点；
  • 线条：可将其视为细长圆柱采样，或直接在线段上取随机点；
• 计算采样点到当前着色点的距离、夹角，结合发光强度算出该发光体对当前点的光照贡献，叠加到最终颜色中。

4. 发光体的阴影处理 #

发光体作为面光源时，会产生软阴影：

• 不再像点光源那样只发射一条阴影光线，而是从着色点向发光体的多个采样点发射阴影光线，根据被遮挡的比例计算阴影的柔和程度。

5. 特殊场景处理 #

• 半透明发光体：比如发光玻璃球，需要将发光颜色与透射/反射颜色混合，光线穿过时同时叠加发光色和背景透射色；
• 无面积的线条类发光体：因为线条本身没有面积，光线相交时直接返回发光色，采样时则根据线段长度和发光强度加权计算光照贡献。

简单实现伪代码 #

Color trace_ray(Ray ray, int depth) {
    HitResult hit = scene.intersect(ray);
    if (!hit.is_valid) return sky_color;

    // 命中发光物体直接返回发光色
    if (hit.obj.emission_intensity > 0.0f) {
        return hit.obj.emission_color * hit.obj.emission_intensity;
    }

    // 原有光照计算逻辑
    Color final_color = calculate_diffuse(hit);
    if (depth < MAX_TRACE_DEPTH) {
        final_color += calculate_reflection(ray, hit, depth + 1);
        final_color += calculate_refraction(ray, hit, depth + 1);
    }

    return final_color;
}

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