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Github地址

• 我的练手Demo地址 https://github.com/sparkfengbo/RayTracer

• Ray Tracing in One Weekend

• RayTracing/raytracing.github.io

总结

写了demo，也有段时间了，需要总结一下知识点，以后再看也能快速想起。

文章一共分为14章节。

第2章介绍了PPM文件格式，以及通过cout将数据写到ppm文件里展示成图片，这个就是渲染引擎的展示”窗口“。

第3章写了vec3等基础类，包括叉积点积等，同样比较基础。

第4-5章主要定义了这个渲染引擎读光线的抽象表示，表示为A+tB，其中A是发光点，B是方向向量，A+tB代表的是光线和物体相交的点，将表达式带入球体坐标公式，是否相交转换成t是否有解，是否有解可以通过一元二次方程的求解b方-4ac获得。这样的话可以将空间的球体和光线转变成到某一个平面的映射，得到图片结果。

从第6章开始，逐步进入较深入的讲解，这才是光线追踪的”正菜“。

第6章首先介绍如何计算法向量，并将法向量的值转成RGB存储到圆中。然后将sphere进行抽象化为hittable和hittable_list。能够绘制多个球型。

第7章讲了抗锯齿，原来的方案是如何实现的呢？因为PPM记录的是w*h个像素值，原来计算每个坐标点，坐标是整数，每个坐标点只计算一次颜色，那么现在加了一个random方法，取值范围0-1，也就是当前的像素，会采样很多次，每次都是在这个像素的坐标的整数范围内将精度调整为double多采样几次，这样计算颜色的平均值，能够达到抗锯齿的效果。对比brensenham画线算法，发现都是类似在浮点数的范围内，求整数解导致的不连续的问题。

第8章讲述了漫反射的实现。漫反射和材质有关，是不确定方向的，但是不会越过切面进行反射。实际上，原文的实现是在法向量（切面）上找到一个单位的球体，然后随机的找到一个点，当做该次漫反射的方向，该漫反射光线仍旧会再次反射，所以定义max_depth，定义反射最多的次数。

第8章还讲述了gamma校正，对颜色的值采取计算根号的方式，后面其他的笔记会着重讲gamma校正是什么。除此之外，还简略的说了一下朗伯反射，这里建议详细看其他的笔记资料。

第9章介绍了金属材质，也就是镜面反射的实现。第9章先是将光照进行了抽象，material，然后hittable都具备一个material。镜面反射的一个特点就是入射角和反射角相等，通过这个特点，得到反射的方向，再定义反射率，得到反射光线的颜色和方向。

第9章的最后介绍了模糊反射的实现，也就是反射的最终的方向加上个了随机方向的单位向量的偏移。这里也需要是单位向量，因为最终映射到组中的像素是整型。

第10章介绍了玻璃材质，也就是折射的实现。首先介绍了Snell's Law，即入射角反射角的关系和运算，代码中传入的是入射角和折射角的比值，通过Snell's Law计算折射方向。注意到沿着折射方向的反方向观察，可能不能进行再次折射（介质不一样），代码通过反射进行模拟。文中还介绍了Schlick Approximation，此处暂时省略，后面会补上。

第11章介绍了Camera方位的实现，比较简单，可以参考TinyRenderer中对ViewMatrix的推导，一样的道理。

第12章介绍了失焦（模糊的实现），后面再补充具体原理。代码中定义了光圈的大小，实际上调整了光线origin的位置，在光圈大小范围内随机射出光线。代码还传入了一个焦距（eye-center）的距离，然后计算了投影面的宽高，实际上和lookat的矩阵推导比较相似。

第13章给了一个最终的较复杂的实现效果。渲染特别缓慢，没有BVH的计算，关于BVH请看我的其他的笔记。