目錄:之前鋪墊了那麼久,現在終於開始進入正題了。本節將會是乙個重大的轉折點,我們將會看到光線在漫反射材質表面反射的效果。《用兩天學習光線追蹤》1.專案介紹和ppm輸出
《用兩天學習光線追蹤》2.射線、簡單相機和背景輸出
《用兩天學習光線追蹤》3.球體和表面法向量
《用兩天學習光線追蹤》4.封裝成類
《用兩天學習光線追蹤》5.抗鋸齒
《用兩天學習光線追蹤》6.漫反射材質
《用兩天學習光線追蹤》7.反射向量和金屬材質
《用兩天學習光線追蹤》8.折射向量和電介質
《用兩天學習光線追蹤》9.可放置相機
《用兩天學習光線追蹤》10.散焦模糊
《用一周學習光線追蹤》1.動態模糊
《用一周學習光線追蹤》2.bvh樹、aabb相交檢測
《用一周學習光線追蹤》3.純色紋理和棋盤紋理
《用一周學習光線追蹤》4.柏林雜訊
《用一周學習光線追蹤》5.球面紋理貼圖
《用一周學習光線追蹤》6.光照和軸對齊矩形
《用一周學習光線追蹤》7.長方體和平移旋轉
本節**:main6.cpp
如果光線射向漫反射材質物體(表面不規則),則反射光線具有隨機的方向。以剛剛的場景為例,乙個大球上面有個小球,材質均為漫反射材質。下面的三條射線,具有不同的隨機反射行為:
隨機反射行為:
假設某條射線(即下圖中綠色的射線)命中了我們場景中的球,命中點為p,則我們可以人為地定義乙個跟p點相切的單位球,在球體內部隨機找乙個點s,則p指向s的向量就是我們想要的反射向量。其中,n為p點上的單位法向量,可得單位球球心的座標為p+n
第一步:在乙個x,y,z的範圍為-1到1的單位立方體裡面,隨機取乙個點
第二步:判斷該點到立方體中心的距離是否<1,若是,則該點在單位球體內,演算法結束。否則,重複第一步和第二步。
**如下:
vec3 random_in_unit_sphere()
while
(p.squared_length()
>=
1.0)
;return p;
}
此時我們可以通過random_in_unit_sphere()
得到單位球區域性座標內的乙個隨機點s了。
但我們還需要將s轉換到場景所在的世界座標,只需加上該單位球的球心座標p+n
p+np+
n即可,寫成**就是:
vec3 s_world = p + normal +
random_in_unit_sphere()
;
接下來開始用遞迴實現反射射線的取樣。漫反射材質本身不發光,我們發射的射線取樣到其表面的顏色,本質上,就是射線命中其表面後,反射射線取樣到的顏色,而反射射線可能會進一步命中其他物體,繼續反射下去。
我們繼續用兩個漫反射材質的球體為例:
上圖的藍色射線,到達a點後開始反射,反射後到達b點繼續反射,最後沒有命中其他物體了,才會取樣到遠處某點的顏色,例如我們定義的天空的藍色。
可以用遞迴來實現這種行為,假設每次反射會被吸收一半的光線能量,則每次的反射取樣的返回值要減半,只需增加兩行**:
//發射一條射線,並取樣該射線最終輸出到螢幕的顏色值值
vec3 color
(const ray &r, hittable *world)
else
}
如果光線一直反射,則上述遞迴會一直進行下去,直到射線沒有命中物體,則取樣天空的顏色並返回。
效果如下:
由於我們沒有定義材質本身的顏色,也沒有實現顏色的混合,所以目前看到的兩個球體都呈現出暗藍色,也就是射線在球體表面反射後,取樣到的天空淡藍色衰減後的顏色。
目前影象的顏色非常地暗,因為沒有進行伽馬校正,現在簡單粗暴地對顏色值開方,實現類似伽馬校正的效果。只需在入口函式中新增一行**:
void
raytracing()
col /
=float
(ns)
; col =
vec3
(sqrt
(col[0]
),sqrt
(col[1]
),sqrt
(col[2]
));//new}}
}
伽馬校正後效果如下:
參考資料:《ray tracing in one weekend》
《用兩天學習光線追蹤》10 散焦模糊
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《用兩天學習光線追蹤》5 混合密度函式取樣
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這兩天的學習
系統學習了控制系統計算機輔助設計 matlab語言與應用,包括無約束 有約束最優化問題的求解,曲線擬合的最小二乘求解函式,高階微分方程或微分方程組轉化為一階微分方程組的一般方法,不同系統數學模型之間的相互轉換,s變換 z變換,連續轉離散,離散轉連續,模型降階演算法,各種基於狀態空間的模型降階方法,多...