真实感图像渲染系列：相机(Camera)与景深效果(Field of Depth)

这是真实感图像渲染系列的第九篇文章。

普通相机模型

不同的相机模型中，有一个人眼位置和一个屏幕，对于屏幕中每一个像素，连接人眼和该像素位置得到一条射出光线。其2D示意图如下：

首先，一直屏幕像素坐标，以及屏幕本身在场景中的位置，我们可以计算出该像素的位置，如图中红点所述。接着，连接人眼和像素的光线就可以用于计算该光线的颜色。这一部分挺容易理解的。

带景深的相机模型

在普通相机模型的屏幕和人眼位置之外，带景深的相机模型额外存在一个焦平面。如下图所示

通过普通的相机模型，我们可以求得普通相机的光线的方向。

普通相机的光线一定会和焦平面在某个位置碰撞，为了达到景深效果，一方面，我们需要保证同一个像素对应的光线一定会击打到焦平面上的同一个点，另一方面，在焦平面之外的其他位置，同一个像素对应的光线应该击打到不同的点。

解决方案如下：我们求得在普通相机模型中，光线和焦平面的焦点，将该焦点景深相机模型的焦点。接下来，我们对光线的起始位置做一个微小扰动，并且修改光线方向使得光线恒定过焦平面上的点。这样，无论初始光线如何扰动，焦平面上的点都可以最清晰的表现出来。而不在焦平面上的点，会产生随机的模糊效果。