构建渲染器准备¶

1.输出格式¶

使用最简单的格式ppm（几行、几列、像素最大颜色、像素点）

实现方式非常简单，两层循环遍历即可 https://www.cs.rhodes.edu/welshc/COMP141_F16/ppmReader.html

2.cmake构建文件¶

使用优化的构建，将exe重定向到iamge.ppm文件中

3.进度指示器¶

clog

4.向量运算类vec3¶

using取别名，区分point3和color
默认构造
带参构造
x、y、z获取
重载负号、下标获取、下标修改
+=,* =, /=
模长length()
输出<<
加减
向量点乘(内积)
标量乘向量(左右两种情况)
标量/
点积dot()
叉积cross()
单位向量

5.颜色实用程序函数¶

可以引用向量类后新建个color.h
using取color别名
写颜色（将rgb的0_1转换为0255）

光追器准备¶

1.光线Ray类¶

起点p、方向v、长度t

2.渲染图像设置¶

通过设置aspect_radio来设置图像宽高比，注意高度至少为1

3.光线创建¶

相机中心，了解焦距，uv
坐标轴(右手系：y上，x右、z负)
由于y图像应该与轴方向相反(左上(0,0)),使用边缘向量和像素增量 从左到右，从上到小扫描像素
创建场景光线：对场景中的每一个像素点，发送一条光线。

添加球体¶

1.射线球交点¶

推导：

求交：利用

可以获得三种求交情况

2.曲面法线和多对象¶

最近表面光线 = 判别式负号的那一个法线 = 表面-圆中心

3.区分正面和背面¶

使用光线和向外的法向量进行计算，若点乘之和小于0，则为异方向，为正面 * 设计一个类来记录相交hit * 设计可命中对象列表

4.可命中的抽象¶

hittable作为父类，提供常用命中抽象
先使用一个球体作为基类

4.可命中对象列表¶

需要用到我们的只能指针了

6.新的一些C++特性¶

vector
sharedPtr

7.常用常量和实用函数类¶

rtweekend.h 公共标头
最后改一下主文件，删去一些重复的引用就可以了
设置一些无穷大、pi、角度转弧度、随机数[0,1)，两值间的随机数等两个球的效果

8.An Interval Class 区间类¶

将之前代码中的min，max（光线）用interval类来表示
size = max-min
contains包含
surround 包围
empty
universe

9.移动相机到类 camera.h¶

几乎所有代码都转移到camera，主函数留下世界构造 * 把ray_color放在相机中

抗锯齿¶

吐槽，这么计算采样不是每个像素算了100次？

1.添加随机数方法¶

用于设置采样点

2.添加区间类的Clamp方法¶

防止超出界限的代码造成抗锯齿颜色的错误计算

3.修改颜色代码¶

确保颜色被限制

4.相机实现采样¶

多次取平均值

漫反射¶

1. 生成随机矢量的方法¶

2. rejection method使用拒绝方法生成理想向量¶

1.在单位球体内生成一个随机向量 2. 归一化此向量 3.如果归一化向量落在错误的半球上，则反转它

3.将输出的法线改为输出颜色¶

4.限制递归次数¶

无限反弹极有可能炸毁堆栈

5.修复阴影痤疮Shadow acne¶

if(world.hit(r, interval(0.0001, infinity), rec)){ 如果光线的原点就在表面下方，0有可能导致再次光线相交 0变成0.001

6.True Lambertian Reflection 兰伯特反射模型¶

normal再加随机射出方向，可以比较明显的看出来画面的提亮（偏天空蓝色），而阴影处更加明显

伽马测试（从0到1，颜色逐渐提升）

反射率0.1的gamma图像前后对比

材质--金属¶

1.材质抽象类¶

先定义hittable类，等待后面实现

2.hittable类，描述射线-物体交集的数据结构¶

描述射线-物体交集的数据结构
子类sphere也要添加上材质了（智能指针）

3.Scatter&Reflectance散射与反射¶

albedo反照率：描述部分反射（会随着颜色和入射发生变化）
构建新的lambertion材料类

4.临界处理¶

和法线相反方向时，光线投射矢量会逼近于0，这会导致临意外的错误
新增方向，逼近于0时，向量默认为法线向量

5.镜面反射¶

* 反射向量计算函数reflect() * 添加新的金属材质，并进行光线反射计算 * 修改RayColor，可以根据材质提供散射反射率 * 修改sphere构造，可以传入材质

6.金属球的场景¶

添加四个材质，再添加到4个球上

7.模糊反射 Fuzzy Reflection¶

原理很简单，在反射光线处再加一个随机向量，并乘以模糊因子来控制反射。 1. 构造增添模糊度（金属度） 2. 原金属反射向量归一化（方便控制fuzz） 3. 加上fuzz计算新的反射向量 4. 给金属材质传入（模糊）金属度实际上，当fuzz为一的时候，金属模型就很接近lambertain模型了

模糊度0.3，0.9

材质-电介质Dielectrics（Water、Glass、Diamond）¶

1.Refraction 折射¶

由Snell 定律描述

* 将折射光拆分成平面方向和法向 * 那么我们可以求解得到 Pasted image 20240730221324.png * cosθ怎么计算？ -R·n（限制为单位向量） * 将整个计算工时作为向量vec3.h的一个公式 * 新增材料子类，添加新的透明材质。 * * Pasted image 20240730225015.png

2.全内反射 Total Internal Reflection¶

棘手的问题是，存在无法使用斯涅尔定律解决的射线角
当光线以足够的掠视角度进入折射率较低的介质时，它可以以大于 90° 的角度折射。
算出来的折射角会大于90度，sinθ’的值也不能大于1。因此等式两边之间的等式就被打破了，不存在则必须反射光线
1.00/1.33(水里)比较

3. Schlick Approximation 斯科利近似¶

真正的玻璃具有随角度变化的反射率，但是方程非常丑陋且复杂 * Schlick的廉价方程能有有效的模拟近似这种效果

static double reflectance(double cosine, double refraction_idx) {  
    // Use Schlick's approximation for reflectance.  
    auto r0 = (1 - refraction_idx) / (1 + refraction_idx);  
    r0 = r0 * r0;  
    return r0 + (1 - r0) * pow((1 - cosine), 5);  
}