问题十二：怎么用ray tracing画第一张图

ray 类：（位于ray.h中。ray.cpp为空）

#ifndef RAY_H
#define RAY_H
#include "vec3.h"class ray
{public:ray() {}ray(const vec3& a, const vec3& b) { A = a; B = b; }vec3 orgin() const     { return A; }vec3 direction() const { return B; }vec3 point_at_parameter(float t) const { return A + t*B; }//已知t时，可以获得光线上该点的坐标（向量）vec3 A;vec3 B;/*virtual ~ray();protected:private:
*/
};#endif // RAY_H

ray类中其实主要是定义两个向量：起点向量（坐标）A和方向向量B。

从ray的方程R(t)=A+t*B可以得知A，B两个向量即可决定一条光线。

    #include <iostream>#include <fstream>#include "ray.h"using namespace std;vec3 color(const ray& r){vec3 unit_direction = unit_vector(r.direction());float t = 0.5*(unit_direction.y() + 1.0);return (1.0-t)*vec3(1.0, 1.0, 1.0) + t*vec3(0.5, 0.7, 1.0);}int main(){int nx = 200;int ny = 100;ofstream outfile( ".\\results\\RaysBackgroundY.txt", ios_base::out);outfile << "P3\n" << nx << " " << ny << "\n255\n";std::cout << "P3\n" << nx << " " << ny << "\n255\n";vec3 lower_left_corner(-2.0, -1.0, -1.0);vec3 horizontal(4.0, 0.0, 0.0);vec3 vertical(0.0, 2.0, 0.0);vec3 origin(0.0, 0.0, 0.0);for (int j = ny-1; j >= 0; j--){for (int i = 0; i < nx; i++){float u = float(i) / float(nx);float v = float(j) / float(ny);ray r(origin, lower_left_corner + u*horizontal + v*vertical);vec3 col = color(r);int ir = int (255.99*col[0]);int ig = int (255.99*col[1]);int ib = int (255.99*col[2]);outfile << ir << " " << ig << " " << ib << "\n";std::cout << ir << " " << ig << " " << ib << "\n";}}}

原理分析：

光线起点（也就是eye或者camera）固定的情况下，光线的方向向量的变动范围既形成光线束。光线束即是eye或者camera看到画面。

也就意味着：方向向量的变动范围决定着所能看到画面的范围。

另外，光线中每个光子的频率（颜色）决定这画面的内容。

所以，如果我们要通过光线追踪来画图的话，只需要做两件事情：

第一步，确定光线的方向向量的活动范围函数，从而确定画面的范围、大小（一条光线对应这画面上的一个像素点）。

第二步，对每一条光线（像素点）设置颜色，（高质量图的每个像素点上可能对应多个采样）从而确定画面上的内容。

如下图，光线的起点为（0，0，0），要求在黑框内作图（即光线和黑框平面的交点落在黑框内）

        vec3 lower_left_corner(-2.0, -1.0, -1.0);vec3 horizontal(4.0, 0.0, 0.0);vec3 vertical(0.0, 2.0, 0.0);

所以，交点坐标可以表示为向量：lower_left_corner + u*horizontal + v*vertical

光线的方向向量 = 交点的向量 - 起点向量，由于起点为原点，所以方向向量=交点向量。

每个交点的u，v的值即为该像素点在整个画面中的位置。

        int nx = 200;int ny = 100;for (int j = ny-1; j >= 0; j--){for (int i = 0; i < nx; i++){float u = float(i) / float(nx);float v = float(j) / float(ny);
    ray r(origin, lower_left_corner + u*horizontal + v*vertical);
    /*由画面中每个像素点在画面中的相对位置每个像素点对应的光线的方向向量从而确定画面的范围/大小。（完成第一步）*/vec3 col = color(r);
    //根据光线对每一个像素点上色。（完成第二步）
    }}vec3 color(const ray& r){vec3 unit_direction = unit_vector(r.direction());
//对方向向量进行标准化。float t = 0.5*(unit_direction.y() + 1.0);
//标准化之后的y值在[-1,1]中y+1在[0,2]中0.5*(y+1)在[0,1]中return (1.0-t)*vec3(1.0, 1.0, 1.0) + t*vec3(0.5, 0.7, 1.0);//t=0时，color=vec3(1,1,1)，乘以255后对应的RGB为（255，255，255）//t=1时，color=vec3(0.5,0.7,1)，乘以255后对应的RGB为（127.5，178.5，255）//如上两个颜色分别对应着“白色”和“浅蓝色”。
/*画面颜色=(1-t)*“白色”+ t*“浅蓝色”，即画面颜色为“白色”和“浅蓝色”（沿着Y方向）的线性插值的结果。如果要换成X或者Z方向，将上面的.y()改成.x()或者.z()即可。
若要换其他颜色，设置对应的RGB值即可。RGB值和颜色的对应可参考word中“字体颜色设置”“ 其他颜色”“自定义”*/
}

通过“XnView”将结果的.txt转换成.jpg后的图片：

白色、浅蓝色沿着Y轴线性插值：

白色、浅蓝色沿着X轴线性插值：

白色、浅蓝色沿着Z轴线性插值：

白色、粉红色沿着Y轴线性插值：

问题十二：怎么用ray tracing画第一张图相关推荐

问题五十：怎么用ray tracing画blobs
这一节,画这个: 参考文献: Blinn, J.F., A generalization of algebraic surfacedrawing. ACM Trans. Graph. 1(3) , 2 ...
问题六十：怎么用ray tracing画回旋体（rotational sweeping / revolution）
60.1 概述回旋体,大概是长这个样子: 回旋体是指曲线(称为"基本曲线")围绕y轴转一圈得到的图形. (基本曲线是由多段b-spline曲线段连接而成) 这里先强调一下: 上图 ...
问题十三：怎么用ray tracing画个球
当然这个球是画在之前的背景图上. 通过画第一张图,已经直到画图有两个步骤:其一,确定位置(范围.大小):其二,设置颜色. 画球也不例外. 第一步:确定球的位置.球上每个像素点的位置即为光线与球的交点, ...
问题五十三：怎么用ray tracing画参数方程表示的曲面（1）
首先,以球面为例学习怎么用ray tracing画参数方程表示的曲面:然后,再画一个牛角面. 特别说明:这一章节所画的曲面只是示意性的,所以先不care图片上的瑕疵. 53.1 数学推导球面的参数方 ...
问题三十三：怎么用ray tracing画特殊长方体（box）
33.1 怎么用ray tracing画特殊长方体在光线追踪中被用到的一种常见形态是长方体盒子.这种基本物体被用于可见物体和包围盒,包围盒被用于加速复杂物体的相交测试. 吐槽:单词都认识,就是不知道 ...
python plt.subplot_Python plt 利用subplot 实现在一张画布同时画多张图
subplot(arg1, arg2, arg3) arg1: 在垂直方向同时画几张图 arg2: 在水平方向同时画几张图 arg3: 当前命令修改的是第几张图 plt.figure()另起一张新的画 ...
php 图片画图片格式,php 用图片处理函数画一张图
一起来看看下面有一张图: 我们该怎么把这张图给画出来呢. 我们按照步骤能够分析出来: 1.画图 2.准备好画这张图需要的颜色 3.填充背景颜色 4.画两条对角线 5.在上面画一个圆 6.在圆上面画一个 ...
python matplotlib画多个图_python matplotlib模块如何画两张图出来
展开全部 python matplotlib模块如何画两张图出2113来的方法:5261 代码如下所示: import numpy as np import matplotlib.pyplot as ...

问题十二：怎么用ray tracing画第一张图

问题十二：怎么用ray tracing画第一张图相关推荐

最新文章

热门文章