射线弹跳：如何反转速度矢量来表示完美的弹跳？

Question

我正在用 JavaScript 开发体素光线追踪系统，这听起来很奇怪，但以简单的形式却是可行的。我正在尝试弄清楚如何制作虚拟光线反弹，但无法完全理解算法。

概念很简单：每条射线都是一个虚拟点，具有两个属性：位置和速度，两者都存储为

x, y, z

向量，即字典。每个刻度都会将速度添加到该位置，也会在该点搜索新点的体素。相关部分是以下内容：

for(let step = 0; step < dist_max; step++) {
    pos.x += vel.x;
    pos.y += vel.y;
    pos.z += vel.z;
    if(solid_at(pos)) {
        // A voxel was hit
    }
}

当成功命中时，我需要对

vel

做一些事情来反转射线的方向并使其像橡皮球一样弹跳。在不使其失去或增加速度的情况下，只需改变其方向即可。表面可以被认为没有角度，因此不需要考虑任何对撞机属性，它只需要弹起，就好像它撞击到面向光线的平面一样......如果介于 0 和 0 之间的值将很有用1 可以控制应用效果的程度，以便半透明体素可以相应地反射/折射。

显然，秘诀不是将所有速度乘以

-1

，因为这只会使其向后移动：我认为我只需要反转它的一个或两个轴，或者将一个轴的速度与另一个轴的速度交换其他。但是，当光线可以向任何方向传播并且在 X、Y 和 Z 上具有任意速度（正数或负数）时，我如何知道应该翻转哪一个？

Answer 1

我采用了一个简单但不完整的解决方案作为测试：要使地板充当镜子，您只需使用

+vel.x, -vel.y, +vel.z

。在我的引擎中，Y 轴是垂直的，而 X 和 Z 是水平位置：通过水平翻转光线，您可以让水平面像镜子一样工作。

可悲的是，这只是暂时的胜利，我将被迫恢复它：这个技巧在垂直的墙上不起作用。由于 X 和 Z 的速度不变，因此它们将直接穿过表面。

因此，我留下了一个不切实际的解决方案，即在给定的角度误差内将光线发送回相机：您只能看到身后的东西，而不是正常的前向反射，但至少使用

-vel.x, -vel.y, -vel.z

可以从任何角度进行预测并形成图像。

如果有人有更好的想法，请告诉我。我的光速是 1，这意味着速度矢量在至少一个轴上总是为 -1 或 +1，而另外两个轴可能有该范围内的任何值：我可以通过翻转轴来使其在任何地方都可以工作速度最高时，问题是如果光线突然在 X 方向而不是 Z 方向上移动得更快，例如它会立即捕捉到不同的反射指数。