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Primary LanguageC++

RayTracer

根据 教程(Ray Tracing in a Weekend.pdf) 所给的代码和内容，写的RayTracer的初级版

下面是实验报告截取内容。详细内容见教程

摄像机

  1. 位置

    1. 和一般摄像机一样
      1. w向量： eye - target
      2. u向量：向量UP与向量w的叉乘
      3. v向量：向量w与向量u的叉乘
    2. 景深：人眼看到的不是一个点而是一个圆，半径为光圈/2
    3. 焦距：焦点到面镜中心点之间的距离。相当于缩放

  2. 模糊

    光线增加了一个随机偏移

光线

由三维直线公式L=A+t*B，其中A为起点，B为方向

碰撞

  1. 检测
    1. 通过线和球的联立，获得：$ttdot( B , B ) + 2tdot( B,A - C ) + dot( A-C,A - C ) - R*R = 0$
    2. 计算$\Delta$
  2. 获得碰撞点
    1. 通过上式求根
    2. 判断根是否在范围内
  3. 获得碰撞记录
    1. t为上式的根
    2. 碰撞点为射线上t为上式根的点
    3. 法向量为（碰撞点-中心点）/半径
    4. 材质为设定
  4. 获得最近的碰撞点
    1. 不断重复获取碰撞点，并将新一次获得碰撞的上限设为上一次获得的碰撞点

材质

  1. 散射材质
    1. 反射的方向向量：单位球内随机获取方向向量，再加上球心
    2. 反射的光线：以碰撞点为发射点，反射方向向量为方向的光线
  2. 金属材质
    1. 反射方向：由入射角=出射角可得
    2. 反射光线：以碰撞点为发射点，反射方向向量为方向的光线
    3. 模糊：再反射方向上增加随机方向。
  3. 玻璃材质
    1. 由于同时存在折射和反射，随机选择折射或者反射
    2. 判断来自于内部还是外部
    3. 菲涅尔现象：垂直观察时，任何物体或者材质表面都有一个基础反射率，以一定角度看时，所有反光都会明显起来。

抗锯齿

发射多条光线计算同一个像素点的值

光线追踪

通过递归每一光线，即当光线和物体碰撞经过一系列折射反射等后，获得出射光线再追踪这条光线，直到光线到达边界或者递归层数大于50