【Ray Tracing The Next Week 超詳解】光線追蹤2-3

棋盤紋理簡單

Preface

終于到了激動人心的紋理章節(jié)了

然鵝，看了下，并不激動

因為我們之前就接觸過

當(dāng)初有一個 attenuation 嗎?

對了，這就是我們的rgb分量過濾器，我們畫出的紅色、藍(lán)色、綠色等等，都是通過它來控制的

專業(yè)點(diǎn)的詞語叫做rgb衰減比例，比如rtvec(1.,0.,0.),最后呈現(xiàn)出來的是紅色，因為r保留了100%

它是怎么控制的呢，我們來回顧一下這個過程

首先，我們創(chuàng)建一個材質(zhì)球

后面那個rtvec(0.4,0.2,0.1)就是衰減比例（衰減到原來的百分之。。）

之后

進(jìn)入數(shù)據(jù)成員中，之后主函數(shù)調(diào)用lerp的時候

info.materialp->scatter(sight, info, attenuation, scattered))

球體的材質(zhì)調(diào)用scatter函數(shù)

即：

沒有絲毫改動地有數(shù)據(jù)成員傳遞到了attenuation 中

然后用attenuation 做乘法進(jìn)行rgb衰減，遞歸就不用說了吧，最后遞歸到深處為黑色，不然為背景色

為什么要在前言將這個東東，因為

attenuation 所控制形成的物體表面顏色就是最簡單的紋理

說白了這章比較簡單，因為下一章是這本書的另外一個高難度章節(jié)（分別分布于第二章和第四章）

所以，中間第三章來點(diǎn)簡單好玩的，過渡一下

先看效果

Chapter 3：Solid Textures

廢話不多說，先寫一個紋理類

/// texture.hpp

// -----------------------------------------------------
// [author]        lv
// [begin ]        2019.1
// [brief ]        the texture-class for the ray-tracing project
//                from the 《ray tracing the next week》

#pragma once

namespace rt
{

class texture
    {
public:
    
    virtual rtvec value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const = 0;
    
    };

}

u 和 v后面用到再講，p就是衰減向量

然后寫一個常量紋理（基礎(chǔ)紋理）

/// constant_tex.hpp

// -----------------------------------------------------
// [author]        lv
// [begin ]        2019.1
// [brief ]        the constant_texture-class for the ray-tracing project
//                from the 《ray tracing the next week》
// -----------------------------------------------------

#pragma once


namespace rt
{
    
class constant_texture :public texture
    {
    public:

        constant_texture() {  }

        constant_texture(const rtvec& color);

        virtual rtvec value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const override;

    public:

        inline const rtvec& color()const { return _color; }

    private:

        rtvec _color;

    };



inline constant_texture::constant_texture(const rtvec& color)
    :_color(color)
    {
    }

rtvec constant_texture::value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const
    {
    return _color;
    }

}

之后，我們把材質(zhì)中的rtvec向量改為紋理指針

/// diffuse.hpp
// http://www.rzrgm.cn/lv-anchoret/p/10198423.html

// -----------------------------------------------------
// [author]        lv
// [begin ]        2018.12
// [brief ]        one of the materials
// -----------------------------------------------------

#pragma once


namespace rt
{

class texture;

//diffuse material
class lambertian : public material
    {
public:
    lambertian(texture* _tex);

    virtual bool scatter(const ray& rIn, const hitInfo& info, rtvec& attenuation, ray& scattered)const override;

protected:

    texture* _albedo;
    };



inline lambertian::lambertian(texture* _tex)
    :_albedo(_tex) 
    {
    }

bool lambertian::scatter(const ray& rIn, const hitInfo& info, rtvec& attenuation, ray& scattered)const
    {
    rtvec target = info._p + info._n + lvgm::random_unit_sphere();
    scattered = ray{ info._p, target - info._p };
    attenuation = _albedo->value(0.,0.,info._p);
    return true;
    }

}

之前我們創(chuàng)建的材質(zhì)球代碼就要改一種風(fēng)格了

把其他的材質(zhì)類也做相應(yīng)的改動

我們今天最重要的是弄棋盤（checkerboard）紋理

棋盤紋理就是交錯的雙色格子，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性

所以我們想象一下利用某些映射函數(shù)來實現(xiàn)這種類似二值性，且呈現(xiàn)周期性

我們比較容易想到利用正余弦函數(shù)，呈現(xiàn)周期性，且值域為【-1,1】是個有界函數(shù)

如何體現(xiàn)二值呢，正負(fù)嘛，正余弦函數(shù)一定關(guān)于x軸對稱

如何將物體表面和正余弦函數(shù)聯(lián)系在一起形成雙色交錯的格子呢

我們采用每個點(diǎn)在3D空間中的位置來將兩者聯(lián)系在一起

綜上，如果我們在所有三個維度中相乘某個正余弦函數(shù)，那么該公式的符號形成一個棋盤形式

即：rtvar sines = sin(10 * p.x()) * sin(10 * p.y()) * sin(10 * p.z());

當(dāng)然，你也可以試一下sgnx函數(shù)，設(shè)置一個相關(guān)的判別式

/// checker_tex.hpp

// -----------------------------------------------------
// [author]        lv
// [begin ]        2019.1
// [brief ]        the checker_texture-class for the ray-tracing project
//                from the 《ray tracing the next week》
// -----------------------------------------------------


#pragma once


namespace rt
{

class checker_texture :public texture
    {
    public:
        checker_texture() {  }

        checker_texture(texture* t1, texture* t2);

        virtual rtvec value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const override;

    private:

        texture* _even;

        texture* _odd;

    };



inline checker_texture::checker_texture(texture * t1, texture * t2)
        :_even(t1)
        , _odd(t2)
    {
    }

rtvec checker_texture::value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const
    {
    rtvar sines = sin(30 * p.x()) * sin(30 * p.y()) * sin(30 * p.z());
    if (sines < 0)
        return _odd->value(u, v, p);
    else
        return _even->value(u, v, p);
    }

}