平面反射

什么是平面反射？

平面反射是指当光线与一块平面相遇并被反射时，光线呈现出按规律反射的现象。这种现象可以应用于多种场景，例如光的传输、成像等。

怎么实现平面反射？

在计算机图形学中，实现平面反射可以通过以下步骤：

1. 在三维空间中定义一个平面，记录平面的位置、大小、法向量等信息。

2. 设定视点和目标点，计算出视线与平面的交点（假设为P）。

3. 设定镜面反射光线与法向量的夹角（假设为θ1），计算出反射光线方向（假设为R）。

4. 从交点P沿着反射光线方向进行追踪，直到与光源相交或到达屏幕上某个点。

5. 计算出光线的光强，并根据光线颜色和纹理等信息绘制出像素点。

代码实现

以下是一段用Python实现平面反射的代码，假设平面为xoy平面，光源位于(0, 0, 1)处。

import numpy as np

def reflect_v3(v, n):
    """计算向量v关于法向量n的反射"""
    return v - 2 * np.dot(v, n) * n

def trace_ray(origin, direction, planes, lights):
    """追踪一条光线并计算其光强"""
    point, normal, material = find_intersection(origin, direction, planes)
    if point is not None:
        color = material.color
        if material.reflectivity > 0:
            # 计算反射光线
            reflection = reflect_v3(direction, normal)
            # 追踪反射光线
            reflection_color = trace_ray(point + reflection * EPSILON, reflection, planes, lights)
            color = mix_colors(color, reflection_color, material.reflectivity)
        intensity = 0
        for light in lights:
            # 计算光照强度
            intensity += calculate_intensity(point, normal, color, light)
        return intensity * color
    return None

以上代码中使用了向量计算的方法来求得反射光线的方向，同时也包含了光线追踪的主要逻辑。