《一周学完光线追踪》学习十一点五离焦模糊代码原理分析

蒙特卡洛光线追踪技术系列见蒙特卡洛光线追踪技术

首先分析一下生成随机Ray的程序：

vec3 random_in_unit_disk() {vec3 p;do {p = 2.0*vec3(rand() / (RAND_MAX + 1.0), rand() / (RAND_MAX + 1.0),0.0)-vec3(1,1,0);} while (dot(p, p) >= 1.0);return p;
}

rand() / (RAND_MAX + 1.0)用来产生 0-1之间的随机数，

2.0*vec3(rand() / (RAND_MAX + 1.0), rand() / (RAND_MAX + 1.0),0.0)-vec3(1,1,0); 就是为了产生 x在[-1,1]之间，并且 y也在[-1,1]之间的数据，并且还要让该数据在圆盘里（通过dot(p,p)>1.0来判断）。

然后是摄像机类：

 camera(vec3 lookfrom,vec3 lookat,vec3 vup,float vfov,float aspect,float aperture,float focus_dist) {lens_radius = aperture / 2;float theta = vfov*M_PI / 180.0;float half_height = tan(theta / 2);float half_width = aspect * half_height;origin = lookfrom;w = unitVector(lookfrom - lookat);u = unitVector(cross(vup, w));v = cross(w, u);//lower_left_corner = vec3(-half_width, -half_height, -1.0);lower_left_corner = origin - half_width*focus_dist*u -half_height*focus_dist*v - focus_dist*w;horizontal = 2*half_width*focus_dist*u;vertical = 2*half_height*focus_dist*v;}

首先设置了镜头的半径，然后计算出half_height和half_width，以及w,u,v

以及找到屏幕中最左下角的点。

其实，lower_left_corner = origin - half_width*focus_dist*u -half_height*focus_dist*v - focus_dist*w;这行代码中，

首先要记得我们传入的参数里，focus_dist= (lookfrom - lookat).length()

所以oringin-focus_dist*w 得到的是 lookat的坐标点。

然后是get_ray代码

 ray get_ray(float s, float t) {vec3 rd = lens_radius*random_in_unit_disk();vec3 offset = u*rd.x() + v*rd.y();return ray(origin+offset,lower_left_corner+s*horizontal+t*vertical-origin-offset);}

得到的是光圈里的采样射线。

这样就有一个聚焦的效果，比如我们的焦点（focus_dist）为如下图：

我们变动一下焦点距离：

注意，这只是在每个点采样范围变大来导致模糊，而不是整体图像会因此上下倒转。上图是侧面图，紫色线段表示的是每个像素点。

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