C# 光线跟踪器光反射错误

我正试图把它移植到C#上，当光线反射到漫反射表面时，我发现了一个奇怪的错误。有人知道问题可能来自哪里吗

这是我的漫反射曲面代码：

if(sphere.Reflection == Sphere.ReflectionType.DIFFUSE)
        {
            double angleRand = random.NextDouble(seed) *2f*Math.PI;
            double distanceRand = random.NextDouble(seed);
            double distanceRandSqtr = Math.Sqrt(distanceRand);

            Vector3 w = surfaceNormal;
            Vector3 u = Vector3.Normalize(Vector3.Cross(Math.Abs(w.X) > .1 ? new Vector3(0f, 1f, 0f) : new Vector3(1f, 0f, 0f), w));
            Vector3 v = Vector3.Cross(w, u);

            Vector3 ref1 = Vector3.Multiply(u, (float)Math.Cos(angleRand));
            ref1 = Vector3.Multiply(ref1, (float)distanceRandSqtr);
            Vector3 ref2 = Vector3.Multiply(v, (float)Math.Sin(angleRand));
            ref2 = Vector3.Multiply(ref2, (float)distanceRandSqtr);
            Vector3 ref3 = Vector3.Multiply(w, (float)Math.Sqrt(1 - distanceRand));
            Vector3 ref4 = Vector3.Add(ref1, ref2);
            ref4 = Vector3.Add(ref4, ref3);

            Vector3 reflectionRayRand = Vector3.Normalize(ref4);

            Vector3 nextRadiance = ComputeRadiance(new Ray(intersectionPoint, reflectionRayRand), depth, seed);

            Vector3 result = Vector3.Multiply(color, nextRadiance);
            result = Vector3.Add(sphere.Emission, result);

            if (float.IsNaN(result.X) || float.IsNaN(result.Y) || float.IsNaN(result.Z))
            {
                throw new Exception();
            } 

            return result;
        }

这是原件：

if (obj.refl == DIFF){                  // Ideal DIFFUSE reflection
double r1=2*M_PI*erand48(Xi), r2=erand48(Xi), r2s=sqrt(r2);
Vec w=nl, u=((fabs(w.x)>.1?Vec(0,1):Vec(1))%w).norm(), v=w%u;
Vec d = (u*cos(r1)*r2s + v*sin(r1)*r2s + w*sqrt(1-r2)).norm();
return obj.e + f.mult(radiance(Ray(x,d),depth,Xi));}

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你得到的效果让我想起了一点暗影粉刺。通常这是一种更为圆形的图案，这就是我不确定的原因。 暗影痤疮的发生是由于浮标不准确。散射或反射时，从曲面上的某个原点沿某个方向生成新光线。根据浮动精度，原点有时会在曲面下方/上方移动。这就是为什么经常在法线方向上用一个小的ε偏移光线。 因此，新原点为：交点+交点.normal*EPSILON。你应该测试不同的epsilon值，但通常是0.01到0.02左右。 在您的代码中，您仍然使用intersectionpoint，我假设它没有偏移量。

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我不确定这是否有效，因为您的结果看起来与我以前使用的阴影痤疮有点不同，但值得一试，对吗？

我放弃了Vector3，使用了一个自定义类，该类可以使用双精度而不是浮点数。这就解决了问题。谢谢@Amberleferink的帮助

class Vec
{
    public double X { get; set; }
    public double Y { get; set; }

    public double Z { get; set; }

    public Vec(double x=0, double y=0, double z=0)
    {
        X = x;
        Y = y;
        Z = z;
    }

    public static Vec Normalize(Vec vec) { return vec.GetNormal(); }

    public static Vec Cross(Vec right, Vec left) { return right.CrossWith(left); }

    public static double Dot(Vec right, Vec left) { return right.DotWith(left); }

    public static Vec Multiply(Vec right, Vec left) { return right * left; }

    public static Vec Multiply(Vec right, double left) { return right * left; }

    public static Vec Add(Vec right, Vec left) { return right + left; }

    public static Vec Subtract(Vec right, Vec left) { return right - left; }

    public static Vec operator+(Vec right, Vec left) { return new Vec(right.X + left.X, right.Y + left.Y, right.Z + left.Z); }
    public static Vec operator-(Vec right, Vec left) { return new Vec(right.X - left.X, right.Y - left.Y, right.Z - left.Z); }

    public static Vec operator *(Vec right, Vec left) { return new Vec(right.X * left.X, right.Y * left.Y, right.Z * left.Z); }

    public static Vec operator *(Vec right, double left) { return new Vec(right.X * left, right.Y * left, right.Z * left); }

    public Vec GetNormal() { return this * (1 / Math.Sqrt(X * X + Y * Y + Z * Z)); }

    public double DotWith(Vec b) { return X * b.X + Y * b.Y + Z * b.Z; }

    public Vec CrossWith(Vec b) { return new Vec(Y * b.Z - Z * b.Y, Z * b.X - X * b.Z, X * b.Y - Y * b.X); }
}

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这就是我如何计算交点‘Vector3 intersectionPoint=ray.Origin+Vector3.Multiply（ray.Direction，（float）distance to intersection）；intersectionPoint=intersectionPoint+Vector3.乘法（Vector3.规格化（intersectionPoint），0.00000000 1F）；'我刚刚添加了第二部分，结果是same@PavelPavlov，0.00000001f太小了。尝试使用大约0.01的值进行测试。也许更大一点。浮点误差发生在大约3位小数后。所以这太精确了。我试过用0.1:0.01:0.001:很高兴听到你在@Pavel修复了它。请注意，光线追踪者不使用双打的原因是双打的性能更差，更糟糕的是，尤其是因为光线跟踪速度通常是内存绑定的（你的缓存一直是满的，这会导致从内存中检索东西的延迟时间）。使用双打可能会降低性能，但只要速度明显变慢对您来说无关紧要，您就可以：）