光线追踪<1-1> 超详解《Ray Tracing in One Weekend》

Preface

从这一篇起，我们开始学光线追踪这门牛逼的技术。读了几天，一个字：强！

这一篇我们主要讲述技术入门和一些简单的案例。

我们先学这本：

Ready

这本书需要ppmview这个软件帮忙看效果图，不过下载也非常快。

其次，需要你会C/C++读写文件

最后需要你具备三维空间想象能力以及我对书中公式的讲述

Chapter1:　Output an image

先看一张图，秒懂一下它如何设置像素

话说，有这么一个文件，叫做.ppm文件。它以水平向右为x正方向，以垂直向下为y正方向。

它的文件存储内容解读如上，关于第一行的P3是指文件的type

P3下面那两个数指的是列数和行数，或者你可以理解为x轴的长度和y轴的长度，或者理解为图像的宽和高。

再下面一行有一个数为像素的最大值

之后有x*y个（r,g,b）三元组，它会按照顺序读取，并且在图像的左上角开始一行一行扫描设置像素值

所以我们现在开始写代码实现上面那个图像，但是我按照上面的输入到文件中，由于只有6个像素点，我几乎看不到任何图像，我不知道你们的情况，所以我自己设定一个例子：

我设定上面那个图像的每一个颜色方格为20*20尺寸的。然后每个方格对应自己的像素值。

代码如下：

#define stds std::
void build_1_1()
{
    const stds string s1[3] = { "255 0 0","0 255 0","0 0 255" };
    const stds string s2[3] = { "255 255 0","255 255 255","0 0 0" };

    stds ofstream file("graph1-1.ppm");
    if (file.is_open())
    {
        file << "P3\n" << 60 << " " << 40 << "\n255\n";
        for (int i = 0; i < 20; ++i)
            for (int j = 0; j < 60; ++j)
                file << s1[j / 20] << stds endl;

        for (int i = 0; i < 20; ++i)
            for (int j = 0; j < 60; ++j)
                file << s2[j / 20] << stds endl;
        file.close();
        stds cout << "complished" << stds endl;
    }
    else stds cerr << "error" << stds endl;
}

然后我们用ppmview打开就是这样的：

好了，大家估计明白了我们这个文件的使用

那我们来整一个好玩的。

这是书上的代码，如果你能够看懂，那固然很好，不过看不懂也没关系

它说了个啥意思呢？

它先设置三个量r,g,b，它们的值在[0，1)，然后通过乘255.99将值映射到[0，255]

好了我们可以看第一个像素：（0,255,0.2），应该是绿色的，如果觉得blue的0.2有点干扰，你可以设为0（建议这么做），第一行扫完之后，也就是内部for第一次跳出的时候，那个像素是（255,255,0.2），差不多是r和g组合，接近黄色，那么第一行就是r从0到255，绿色到黄色渐变。用同样的方法，我们可以知道，左下角这个点应该是近黑色，右下角应该是近红色。中间的内容是线性插值得到的像素值。

 Chapter 2：The vec3 class

此章节，以及后面的部分，数学部分直接引用现写的3D数学库

转到：https://www.cnblogs.com/lv-anchoret/p/10163085.html

这一章就是将上述rgb用三维向量表示：

#define LOWPRECISION

#include <fstream>
#include <lvgm\lvgm.h>
using namespace lvgm;

#define stds std::

void build_1_2()
{
    int X = 400, Y = 200;
    stds ofstream file("graph2-1.ppm");
    if (file.is_open())
    {
        file << "P3\n" << X << " " << Y << "\n255\n";
        for (int j = Y - 1; j >= 0; --j)
            for (int i = 0; i < X; ++i)
            {
                dvec3 col(double(i) / X, double(j) / Y, 0.0);
                int ir = int(255.99*col.r());
                int ig = int(255.99*col.g());
                int ib = int(255.99*col.b());
                file << ir << " " << ig << " " << ib << stds endl;
            }
        file.close();
        stds cout << "complished" << stds endl;
    }
    else
        stds cerr << "load file failed!" << stds endl;
}

int main()
{
    build_1_2();

}

把blue改为0，图像就清晰多了

由于今日天色已晚，咱们明天继续

感谢您的阅读，晚安~

原文地址：https://www.cnblogs.com/lv-anchoret/p/10163205.html