# games101_05

**Repository Path**: mo-si/games101_05

## Basic Information

- **Project Name**: games101_05
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2022-02-22
- **Last Updated**: 2022-03-02

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# games101_05

首先简单的说明以下光线追踪：考虑在一个针孔摄像机前面有一个成像平面，在成像平面前面就是场景。从针孔摄像机出发，连接在成像平面上的每一个像素中心点，形成一条射线，然后打出每一条射线，和场景中的物体相交，然后依据物体的材质考虑光线的下一步，如果是玻璃材质的物体，那么光线就会发生反射和折射，然后在打出这些新求出来的光线，重复上面的操作。对于光线和物体的交点，从这个点出发，连向光源，求解颜色值。在这个过程中也可通过判断该连线上有没有物体，来考虑是否需要生成阴影。对于光线上的这些颜色值，加权求和，得到的就是该像素点的颜色值。

Whitted-Style 的光线追踪。对于漫反射材质的物体，直接求解颜色，而不进行光线的多次弹射。对于像玻璃球这种材质的物体，考虑光线进行了多次弹射。当光线打到玻璃球上的时候，会发生折射和反射，此时在依据这些光线，递归的进行下去，直到打到漫反射材质的物体上或者递归的深度达到设定的一个值。在光线的弹射过程中，为了保证能量守恒，应用了菲涅尔项，来将光线分为透射部分（折射），和反射部分。

接下来说一几个问题：

- 如何生成光线。
- 如何求光线和物体相交

#### 如何生成光线

我们知道摄像机的位置，我们只要知道成像平面上像素点的位置，我们就可以求出每一条射线。因此我们要做的就是求出屏幕上的像素点在世界坐标下的空间。首先我们在x，y加上0.5，因为我们要的是像素点的中心，之后进行缩放到（0，1）的范围内（就是除以长宽），接着在变换到（-1，1）的范围内去，这里要注意y轴是倒转过来的。还有一个问题要注意的就是，如果成像平面不是正方形，那么进行缩放之后，会导致像素点变成长方形而不是正方形，所以还要重新进行矫正，变回正方形。最后考虑一下视野的问题，也就是FOV就ok了。

#### 光线求交

这里分为两种情况，隐式平面，显示平面。隐式，就是直接用函数来表示的。在此代码中，球就是用函数直接表示的，此时求交就是解球和直线相交的问题，直接求出坐标就可以了。显示平面，就是用三角形面来直接表示的，这样的求交用 Moller Trumbore 算法，就行了。

这里有一个问题就是，我们必须遍历场景中所有的物体，才能知道光线到底和哪一个物体相交，因为该场景很简单可以直接这样做，但是如果场景变得复杂了，就必须要用到加速结构了。