GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（6）作业5

前言

由于上个月CSDN无故告诉我我的原创文章侵权（原创也侵权？），且我多日内多次申诉无效，于是我没有再更新自己的博客。今天我上CSDN的时候自己的文章（没有任何更改，莫名其妙就不侵权了？）又突然通过了，想着还是把这个系列更新完吧，不能半途而废。

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我的源码

作业5简述

使用光线追踪渲染图像

作业5相关知识笔记

Whitted-Style Ray Tracing(Soft shadows、Glossy reflection、Indirect illumination）
克拉默法则
Axis-Aligned Bounding Box(AABB)

作业5思路

1.main函数梳理

可以看到main函数中新建了1280*960的场景以及定义两个sphere、一个mesh以及它们的材质颜色和两个光源。至于它们怎么实现的，分别写在了对应的c++文件中。

关于std::move(),我觉得知乎上这篇讲右值引用很好，或者参照《C++Premier》进行理解。

2.实现Reder()

首先要实现光线的生成，注意这里要对应到每个像素。而原Reder()中对应i,j为每个单位高度/宽度，我们要将i,j转化到单位像素上去。

原来scene内width应为（0，width-1），height应为（height -1,0）(从左上角开始遍历)，而且在上面我们将scene进行了压缩到了[-1,1]的范围空间，所以这里i,j也要进行压缩，还原时也要乘上相应系数。查看原理

void Renderer::Render(const Scene& scene)
{std::vector<Vector3f> framebuffer(scene.width * scene.height);float scale = std::tan(deg2rad(scene.fov * 0.5f));float imageAspectRatio = scene.width / (float)scene.height;// Use this variable as the eye position to start your rays.Vector3f eye_pos(0);int m = 0;for (int j = 0; j < scene.height; ++j){for (int i = 0; i < scene.width; ++i){// generate primary ray directionfloat x;float y;// TODO: Find the x and y positions of the current pixel to get the direction// vector that passes through it.// Also, don't forget to multiply both of them with the variable *scale*, and// x (horizontal) variable with the *imageAspectRatio*            x = (((i + 0.5) / ((float)scene.width) * 2)-1) * imageAspectRatio * scale;y = (1 - (j + 0.5) / (float)scene.height * 2 )* scale ;Vector3f dir = normalize(Vector3f(x, y, -1)); // Don't forget to normalize this direction!framebuffer[m++] = castRay(eye_pos, dir, scene, 0);}UpdateProgress(j / (float)scene.height);}// save framebuffer to fileFILE* fp = fopen("binary.ppm", "wb");(void)fprintf(fp, "P6\n%d %d\n255\n", scene.width, scene.height);for (auto i = 0; i < scene.height * scene.width; ++i) {static unsigned char color[3];color[0] = (char)(255 * clamp(0, 1, framebuffer[i].x));color[1] = (char)(255 * clamp(0, 1, framebuffer[i].y));color[2] = (char)(255 * clamp(0, 1, framebuffer[i].z));fwrite(color, 1, 3, fp);}fclose(fp);
}

3.实现 rayTriangleIntersect()

这个公式课程中已经推导过了。

值得注意的是，在判断条件那里，如果用1-u-v >=0 ，会出现蓝点，当你打印出来蓝点坐标时，会发现其正好为最大的负值浮点数，这是因为u，v正好在三角形交界与射线交点处。所以这里我更改了判断条件。

bool rayTriangleIntersect(const Vector3f& v0, const Vector3f& v1, const Vector3f& v2, const Vector3f& orig,const Vector3f& dir, float& tnear, float& u, float& v)
{// TODO: Implement this function that tests whether the triangle// that's specified bt v0, v1 and v2 intersects with the ray (whose// origin is *orig* and direction is *dir*)// Also don't forget to update tnear, u and v.Vector3f E1 = v1 - v0;Vector3f E2 = v2 - v0;Vector3f S = orig - v0;Vector3f S1 = crossProduct(dir,E2);Vector3f S2 = crossProduct(S,E1);float temp = dotProduct(E1,S1);if(temp == 0 || temp <0)return false;u = dotProduct(S1,S)/temp;v = dotProduct(dir,S2)/temp;tnear = dotProduct(S2,E2)/temp;if(u >= 0 && v >= 0 && tnear >= 0 && (1 - u -v) >= -__FLT_EPSILON__){return true;}else{//if(u >= 0 && v >= 0 && tnear >= 0 &&(1 - u -v) < 0)//std::cout << u << v << tnear << std::endl;return false;}}

结果

如果不做特殊处理，会出现蓝点：

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