光线追踪相机 - 正交投影转透视投影

Question

我正在实现一个光线跟踪器，目前使用正交投影。我想将其转换为透视投影。我知道在正交投影中，你从每个像素发送光线并检查相交点。在透视投影中，光线的起始位置是固定的，而不是从每个像素开始。

因此，我认为在透视投影中，光线的起始位置应该是相机的位置。问题是，我不认为我曾经明确放置过相机，所以我不知道要将我的光线起始位置改变到哪里。

如何确定相机的位置？我尝试了(0, 0, 0)，但这只留下了一张空白图像，所以我认为它不正确。

- Ben Reilly

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如果您有一张空白的图像，那么您的相机没有对准您的对象。当您放置一个透视相机时，您是在放置所有光线起源的点。当您旋转相机或操作其缩放时，您正在操作像素网格，通过该网格将光线投射到场景中。尝试进行数学计算，找出您需要哪些相机参数才能使光线实际命中您的对象。除了这个通用建议外，我无法帮助您，因为我无法从您提供的少量信息中理解您的问题。 - cmaster - reinstate monica

Answer 1

在正交投影中，每个像素点通过的光线方向相同，就好像这些光线源自于一个放置在无限远处的屏幕后面的摄像机。

在透视投影中，摄像机必须放置在屏幕后面的有限距离处。每条光线都应该从摄像机出发，穿过屏幕上的每个像素点。屏幕和摄像机之间的距离取决于观察角度。

- Sufian Latif

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我相信你把术语搞反了。正交投影假定摄像机位置是无限的，因为视锥体的墙壁是平行的。 - Diniden

我的错误。非常感谢！ - Sufian Latif

Answer 2

你可以通过首先选择透视投影的角度来三角化从相机到物体的距离。一个简单的例子：选择垂直视野（FOV）为60度的角度，假设你的对象中心在（0,0,0），并且你想将相机放置在沿Z轴朝向物体中心的位置。这形成了一个三角形，在这个三角形中，你可以用三角函数公式三角化出距离：distance = (objectHeight/2) / tan(60/2)。因此，你将相机放置在(0,0,distance)处。你可以将这个概念应用于实际物体的位置。

- noOne