How to use

mkdir build
cd build
cmake ..
make -j8
./SPPM --input ../testcases/testcasename.txt --output ../output/testcasename.png --samples 1000 --threads 8 --rendermode 1 --dof 1 --depth-of-field 1 --aperture 3 --focus-length 250 --depth 5

Points

分布式路径追踪: Distributed Path Tracing Developed based on smallpt.

反射
折射
纹理
- 纹理贴图
- 高光贴图
三角网格：obj文件读取
- wavefront mtl材质支持
- BVH加速
- PBR材质支持
光源
- 点光源
- 面光源采样
- 重要性采样,包括cosine采样与BRDF重要性采样
- 软阴影
- 抗锯齿
- 景深
参数曲面解析法求交和渲染

SPPM

焦散
因为渲染时间不足，所以只使用了简单球体的焦散

Structure & Honor Code

This project is developed based on the framework provided by the course. Mainly, I have implemented the following parts:

Codes developed by myself

bvh.hpp

BVH加速, 用于加速三角网格的求交

利用Bounding Box和递归的**, 将三角网格分割成一系列层级的Bounding Box, 从而加速求交

camera.hpp

相机, 用于生成光线

基于PA1提供的透视投影的相机，实现了景深代码如下：

randomly sample a point on the lens
//Generate ray from lens point
Vector3f rayOrigin = center + x * horizontal + y * up;
Vector3f rayDir = Vector3f((point.x() - cx) / fx, (point.y() - cy) / fy, 1).normalized();
// transform the ray to world space
Matrix3f R(horizontal, up, direction);
rayDir = R * rayDir;
//Compute focal point
Vector3f focalPoint = center + focalLength * rayDir;
rayDir = (focalPoint - rayOrigin).normalized();
return Ray(rayOrigin, rayDir);

classical_object.hpp

经典物体，包括球体和平面，复用了PA1的本人代码

curve.hpp

参数曲面，用于求交和渲染

实现了BezierCurve的渲染，与BSplineCurve旋转曲面的求交和渲染使用de Casteljau算法求曲线上的点使用Newton法求交

light.hpp

光源，包括点光源、面光源、环境光源、聚光灯光源和方向光源

为支持SPPM，实现了Photon的采样与发射同时支持原有框架中的getIllumination函数，用于光源的采样

material.hpp

材质，包括Lambertian材质、Phong材质与wavefront mtl材质，同时在类中包含Texture类，用于贴图。

实现了BRDF重要性采样，采用Cook-Torrance BRDF，包括Fresnel项、几何项和法线分布项

Smith's shadowing and masking function Beckmann distribution

mesh.hpp

三角网格，用于求交和渲染

实现了wavefront obj文件的读取，包括顶点、纹理坐标、法线、材质、光滑组等信息, 并支持mtl材质，包括纹理贴图、高光贴图、凹凸贴图基于tiny_obj_loader包装利用BVH加速求交实现了法线插值

render.hpp

渲染器，用于渲染场景

基于工厂模式，实现了多种渲染器，包括Ray Casting渲染器、Path Tracing渲染器、SPPM渲染器 Path Tracing基于smallpt SPPM渲染器基于PBRT-V4,并未实现HashGrid加速实现了抗锯齿、openmp多线程渲染、Sampler & Filter等功能，其中景深和抗锯齿基于多次采样求平均值抗锯齿代码如下：

for(int sy = 0; sy < 2; ++sy) {
    for(int sx = 0; sx < 2; ++sx) {
        Sample camera at (sx + x, sy + y)
        render the generated ray
    }
    Merge sample contribution into pixel
}

scene_parser.hpp

基于原有框架，实现了场景解析器，用于解析场景文件，新增了对参数曲面、光源、材质、纹理等等新参数的解析

sppm.hpp

SPPMIntegrator，用于SPPM渲染。基于PBRT-V4，实现了SPPMPixel与Photon类，未实现HashGrid加速。

SPPMPixel类用于存储摄像机可见点，存储了光通量、位置、统计半径、有贡献的光子数量等信息 Photon类用于存储光子，存储了光通量、位置、入射方向、入射光线等信息

image.hpp

封装了开源库stb_image, stb_image_write, 用于读取和写入图片

texture.hpp

纹理，用于纹理贴图、高光贴图、凹凸贴图

实现了mipmap采样支持获取纹理颜色、法线、高光系数等信息

utils.hpp

工具类，包括各种enum变量、预定义的常量、gamma校正、KDTree等

Codes provided by the course

group.hpp hit.hpp object3d.hpp ray.hpp transform.hpp triangle.hpp

Opensource Library Used

Vecmath库，用于向量、矩阵运算

Models downloaded from Morgan McGuire's Computer Graphics Archive

miloyip(2017)svpng v0.1.1

Ivandeve(2018)LodePNG

nothings(2016)stb syoyo(2016)tinyobjloader

Assassin-plus/micropt