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Chapter 6：Rectangles and Lights

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今天，我們來學習長方形區域光照

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?先看效果

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?light

首先我們需要設計一個發光的材質

/// light.hpp// ----------------------------------------------------- // [author] lv // [begin ] 2019.1 // [brief ] the areaLight-class for the ray-tracing project // from the 《ray tracing the next week》 // -----------------------------------------------------#pragma oncenamespace rt {//the statement of areaLight classclass areaLight :public material{ public:areaLight() { }areaLight(texture* mat) :_emit(mat) { }virtual bool scatter(const ray& InRay, const hitInfo& info, rtvec& attenuation, ray& scattered)const { return false; }virtual rtvec emitted(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const { return _emit->value(u, v, p); }private:texture* _emit;};} // rt namespace

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關于設計方面，我們需要把發光函數設為可繼承虛函數，基類也要添加，但是不是所有的材質都需要發光，所以，基類中的發光函數并不需要設置為純虛

/// material.hpp// ----------------------------------------------------- // [author] lv // [begin ] 2018.12 // [brief ] the material-class for the ray-tracing project // from the 《ray tracing in one week》 // -----------------------------------------------------#pragma oncenamespace rt {// the statement of material classclass material{ public:/*@brief: produce a scattered ray@param: InRay -> Incident lightinfo -> the information of intersect-point(hit-point)attenuation -> when scattered, how much the ray should be attenuated by tis reflectance Rscattered -> as we talk, it is a new sight; orit is the scattered ray with the intersect-point@retur: the function calculate a scattered ray or not*/virtual bool scatter(const ray& InRay, const hitInfo& info, rtvec& attenuation, ray& scattered)const = 0;/*@brief: 自發光@param: 紋理所需信息@retur: 紋理像素值*/virtual rtvec emitted(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const { return rtvec(); }};}

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這樣的話，一般的材質繼承之后，發光為黑色即不發光，較為合理

我們既然添加了光照，那么計算插值函數時候也要將它加進去

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到此，我們的發光材質就設置妥當了

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?rectangle

我們定義的長方形均為平行于軸的

（引用書上一張圖）

假設長方形位于 z = k 平面，x和y邊界如上，交點為P(x,y,k)

我們如何確定光線參數t？

已知：

光線：p(t) = eye + t * direction

則，z方向的方程為：z(t) = eye.z + t * direction.z

那么，若滿足z = k，則

t = (k - eye.z) / direction.z

同理可得x和y的等式

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如果，得到的x坐標或者y坐標不在邊界之內，那么就沒有相交，反之則光線和長方形相交

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上面的代碼都比較簡單，那個 hit 呢，就是，根據已知的一個分量求出t，然后，把這個解帶入求出對應的其他兩個分量，如果其他兩個分量不在邊界內，那么返回false

反之，我們求取該點的紋理坐標，以及其他碰撞點信息記錄之

獲取包圍盒嘛，理論上面無厚薄，線無粗細，但是實際中面有厚薄，我們可以將厚度設置為0.0002，以此模擬理論厚度

同理寫出其他兩個平面類即可。

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這個沒什么問題，我們就往下進行

我們來做Cornell box

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相機參數設置：

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得到的圖如下：

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有幾個面是黑色的？？也就是根本沒畫出來

我們細細看一下，發現，長方形的法向量是關鍵

比如畫出來的紅墻，對面與之平行的面的法線是朝左邊的，展現在我們視線中的是背面

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所以，我們有時候需要反轉一下法向量

/// flip_normal.hpp// ----------------------------------------------------- // [author] lv // [begin ] 2019.1 // [brief ] the flip_normal-class for the ray-tracing project // from the 《ray tracing the next week》 // -----------------------------------------------------#pragma oncenamespace rt {class flip_normal: public intersect{ public:flip_normal(intersect * p) :_p(p) { }virtual bool hit(const ray& sight, rtvar t_min, rtvar t_max, hitInfo& info)const override{if (_p->hit(sight, t_min, t_max, info)){info._n = -info._n;return true;}return false;}virtual aabb getbox()const override{return _p->getbox();}private:intersect* _p;};} // rt namespace

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這樣就可以了，我們改一下場景

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如下：

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?此外，我們還需要注意的是，light對應的紋理中的數值越大光強越強

我們可以試一下

material * light = new areaLight(new constant_texture(rtvec(20, 20, 20)));

如下：

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可以看出來兩張圖對比之下，第二張亮多了

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但是我們依舊看著很不舒服，好多黑點點，太難受了

我想啊想，為什么這么多黑點？？可能是因為背景是黑色的，畢竟是漫反射，如果隨機反射失敗那就是黑色，所以隨機反射點可能產生好多黑色小點，你千萬別想著換成鏡面材質，那個更無語

所以啊，我想了下，把背景改為白色，那樣更好，畢竟色彩中摻雜一點白色，無傷大雅

如是，我改了下，效果可觀

此法只適用于Cornell box本身，具體場景下的畫面優化請見下一篇

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感謝您的閱讀，生活愉快~

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轉載于:https://www.cnblogs.com/lv-anchoret/p/10303112.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Ray Tracing The Next Week 超详解】 光线追踪2-6 Cornell box的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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