Sphere Raytracing - Glanzlichter

Question

Ich habe Probleme, das Beleuchtungsmodell für meine Sphären zu korrigieren. Genauer gesagt kann ich die Glanzlichter für Kugeln nicht korrekt erhalten. Hier ist, was ich zu sehen bin, wenn ich Sphären Raytracing:

Nun ist die Glanzlichter ein wenig mehr wie diese aussehen sollen:

Wie ich verstehe, das Beleuchtungsmodell (für diese diffusen Sphären) sieht wie folgt aus:

Wo c _r die Farbe der Kugel ist, c _ein ist die Ambie nt-Komponente von Licht, c _l ist die Farbe des Lichts, n die Normale an dem Schnittpunkt auf der Kugel ist, ist l die Richtung des Lichts, c _p wird die Farbe des Glanzlichtes, e ist Auge/Look From, r ist der Reflexionsvektor von der Oberfläche der Kugel, und im Exponenten bezieht sich auf die Phong Konstante/Exponent (wie eng/lose das Licht ist).

Hier ist mein Prozess:

public Color calculateIlluminationModel(Vector normal, Scene scene) 
{ 
    //c = cr * ca + cr * cl * max(0, n \dot l)) + cl * cp * max(0, e \dot r)^p 
    Vector lightSourceColor = getColorVector(scene.getLight().getLightColor()); //cl 
    Vector diffuseReflectanceColor = getColorVector(getMaterialColor()); //cr 
    Vector ambientColor = getColorVector(scene.getLight().getAmbientLightColor()); //ca 
    Vector specularHighlightColor = getColorVector(getSpecularHighlight()); //cp 
    Vector directionToLight = scene.getLight().getDirectionToLight(); //l 
    Vector reflectionVector = normal.multiply(2).multiply(normal.crossProduct(directionToLight)).subtract(directionToLight); //r = 2n(n \dot l) - l 

    Vector ambientTerm = diffuseReflectanceColor.multiply(ambientColor); 
    double angleBetweenLightAndNormal = directionToLight.dotProduct(normal); 
    Vector diffuseTerm = diffuseReflectanceColor.multiply(lightSourceColor).multiply(Math.max(0, angleBetweenLightAndNormal)); 
    Vector phongTerm = lightSourceColor.multiply(specularHighlightColor).multiply(Math.pow(Math.max(0, scene.getCameraSettings().getLookFrom().dotProduct(reflectionVector)), (double) getPhongConstant())); 
    return getVectorColor(ambientTerm.add(diffuseTerm).add(phongTerm)); 
} 

Beachten Sie, dass das Auge Komponente für den phong Begriff in diesem Fall die Optik der Kamera ist aus, das ist (0, 0, 1), und die Richtung des Licht ist (1, 0, 0).

Irgendwelche Ideen, warum meine specular Highlights auf der Spitze der Kugeln sind, anstatt in die Richtung des Lichts zu sehen?

Lassen Sie mich wissen, wenn ich irgendwelche wichtigen Details herauslassen, die Sie mir helfen müssen.

Answer 1

Das Problem ist mit dieser Zeile:

Vector reflectionVector = normal.multiply(2).multiply(normal.crossProduct(directionToLight)).subtract(directionToLight); //r = 2n(n \dot l) - l 

Statt des Punktprodukts zwischen der normalen und der Richtung auf das Licht nehmen, werden Sie stattdessen normal.crossProduct(directionToLight) nehmen, die Quer Produktion, die Sie würde einen Vektor senkrecht zu dem einen, den Sie wollen, geben Sie den Fehler, den Sie oben sehen.

Also statt, sollten Sie

Vector reflectionVector = normal.multiply(2).multiply(normal.dotProduct(directionToLight)).subtract(directionToLight); //r = 2n(n \dot l) - l 

Answer 2

Der Reflexionsvektor sollte basierend auf der Oberflächennormalen und eintreffenden Strahlrichtung berechnet werden, nicht auf Lichtrichtung, wie Sie es jetzt tun.