问题三十六:ray tracing中的Inverse Mapping(4)——圆柱面Inverse Mapping

36.4 圆柱面Inverse Mapping

36.4.1 数学推导



36.4.2 看C++代码实现

----------------------------------------------quadratic.cpp ------------------------------------------

quadratic.cpp

 

#include "quadratic.h"

#include <iostream>
using namespace std;

bool quadratic::hit(const ray& r, float t_min, float t_max, hit_record& rec) const {
#if QUADRATIC_LOG == 1
        std::cout << "-------------quadratic::hit----------------" << endl;
#endif // QUADRATIC_LOG
        float ab_square = intercept_x*intercept_x*intercept_y*intercept_y;
        float bc_square = intercept_y*intercept_y*intercept_z*intercept_z;
        float ac_square = sign1*intercept_x*intercept_x*intercept_z*intercept_z;
        float abc_square = sign2*intercept_x*intercept_x*intercept_y*intercept_y*intercept_z*intercept_z;

        vec3 inter_square = vec3(bc_square, ac_square, ab_square);
        vec3 rd_square = vec3(r.direction().x()*r.direction().x(),
                              r.direction().y()*r.direction().y(),
                              r.direction().z()*r.direction().z());
        float A = dot(inter_square, rd_square);
        vec3 r0_c = r.origin() - center;
        vec3 r0_c_rd = vec3(r0_c.x()*r.direction().x(),
                            r0_c.y()*r.direction().y(),
                            r0_c.z()*r.direction().z());
        float B = 2*dot(r0_c_rd, inter_square);
        vec3 r0_c_square = vec3(r0_c.x()*r0_c.x(),
                                r0_c.y()*r0_c.y(),
                    
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Ray Tracing(光线追踪)是一种在计算机图形学中使用的技术,用于生成高度逼真的图像。它通过跟踪光线从视点开始的路径,来模拟光在场景中的运动,计算出光线与物体的交点以及光线在经过物体时的反射、折射等效果,并最终生成图像。 以下是光线追踪的基本步骤[^1]: 1. 从相机位置发出一条光线。 2. 确定该光线与场景中物体的交点。 3. 计算该交点处的光照强度,包括直接光照和间接光照。 4. 根据物体的表面特性,计算反射或折射光线的方向和强度。 5. 递归计算反射或折射光线的路径,直到达到最大递归深度或光线不再与物体相交。 6. 将所有光线的颜色值组合在一起,得到最终的图像。 下面是一个简单的 Python 代码示例,演示了如何使用 Pygame 和 PyOpenGL 库实现简单的光线追踪效果[^2]: ```python import pygame from OpenGL.GL import * # 初始化 Pygame 和 PyOpenGL pygame.init() display = (800, 600) pygame.display.set_mode(display, pygame.DOUBLEBUF | pygame.OPENGL) # 设置相机位置和方向 glMatrixMode(GL_MODELVIEW) glLoadIdentity() gluLookAt(0, 0, 0, 0, 0, -1, 0, 1, 0) # 设置场景中的物体 glColor3f(1, 1, 1) glBegin(GL_TRIANGLES) glVertex3f(-1, -1, -5) glVertex3f(1, -1, -5) glVertex3f(0, 1, -5) glEnd() # 定义光线追踪函数 def raytrace(x, y): glReadBuffer(GL_BACK) color = glReadPixels(x, y, 1, 1, GL_RGB, GL_FLOAT) return color # 创建主循环 while True: for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: pygame.quit() quit() # 绘制场景和光线 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT) glBegin(GL_LINES) glVertex3f(0, 0, 0) glVertex3f(0, 0, -5) glEnd() # 调用光线追踪函数 x, y = pygame.mouse.get_pos() w, h = display color = raytrace(w - x, h - y) # 输出光线追踪结果 print("Color at (%d, %d): %s" % (x, y, color)) # 更新 Pygame 显示窗口 pygame.display.flip() ```
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