问题六十八： 着色模型（shading model）（0）——《Ray Tracing from the Ground Up》代码的移植

用ray tracing的方式来生成图形，主要是分两步：

1，几何建模。即为“光线撞击物体”，求得撞击点。

2，给撞击点着色。我们之前的做法是：根据被撞击物体的材质（材质的颜色、材质对光线的反射和折射）来设置撞击点的颜色。用到的反射、折射是：理想漫反射、理想镜面反射、理想镜面折射。至于“光源”，只是环境光（ambient light），没有特定的光源。

 

接下来，我们要做的是：

1，考虑材质的更为实际的反射、折射模型

2，考虑特定光源：平行光光源、面光源（含点光源）

 

主要参考的书籍为《Ray Tracing from the Ground Up》。所以，我们先将该部分的主要代码移植到Codeblocksproject上（纯属个人爱好，更习惯用Codeblocks）。

 

移植后的Codeblocks项目保存的文件名是“raytracegroundup_transplant1_chapter14_20170217”，网络链接如下：

http://download.youkuaiyun.com/detail/libing_zeng/9756504

 

68.0.1 代码移植后生成的图形

这个图形由两部分组成：

1，最后灰色的是一个垂直的plane；

2，35个不同颜色的球。

 

其中物体是理想漫反射模型的材质；有两部分光照：环境光（ambient light）和平行光光源。

 

68.0.2 模块图

需要学习的新的东西是：“2，给撞击点着色”。

其中又包含两大部分内容：

2.1， 材质的反射、折射模型：涉及影响反射折射光的比例及其方向的物理属性

2.2， 光照模型：涉及到达撞击点的光照的强度和方向

 

（光照的强度和方向）+（材质影响反射折射光的比例及其方向的物理属性）=（反射到相机的光的强度）

 

这里先说明一下：考虑光的频率，光就呈现不同的颜色。（频率对应颜色）

68.0.3 主要文件层级图

World：

就是“世界”，所有的物体、所有的光源、相机（眼睛）、生成图像的屏幕等等都是在World里面初始化的。可以将World看作程序的入口。

 

初始化完成后，则是“发出光线撞击物体了”。

“发出光线”：相机（pinhole）发出光线，经追踪器（ray_cast）

“撞击