《Ray Tracing in One Weekend》阅读笔记 - 3、ray类

定义三维空间中的射线方程：P(t)=A+tb，这里的A表示射线的原点，b表示射线的方向，P表示这条射线所在的直线上的位置。t是一个实数（在代码中是double），加上不同的t的值，可以表示直线上的不同位置的点。（下面是书上的图片）

（1）类中用orig表示原点A，dir表示方向b，类中拥有的方法是：

• 初始化函数
• 获得A，b
• 获得某一t对应的坐标

（2）射线与场景求交

• 计算从眼睛到像素的射线
• 找出相交的物体
• 计算射线与物体交点处的颜色

作者说，当第一次开发的时候，他总是做一个简单的摄像头来启动和运行代码；还创建了一个简单的ray_color(ray)函数，它返回背景颜色（一个简单的渐变，从白色vec3(0, 0, 0)过渡到蓝色vec3(0.5, 0.7, 1.0)）。

ray_color(ray)伪代码：{ 获得r的方向向量并转化为单位向量（此时向量的范围为[-1.0, 1.0]）；
将r的y方向上的向量归一化到[0.0, 1.0]，用以线性插值；
利用线性插值函数：blendedValue=(1−t)⋅startValue+t⋅endValue， 从 t = 0.0 输出白色，渐变到 t = 1.0输出蓝色；}

这里作者将相机的位置设在了origin =（0，0，0）位置，x轴水平向右，y轴垂直向上，z轴垂直向屏幕外，坐标是一个右手系坐标。屏幕垂直于z轴并交z轴于负半轴(0, 0, -1)。
从屏幕的左下角（这里是lower_left_corner = origin - horizontal/2 - vetical/2 - = (-2, -1, -1)）开始遍历屏幕，并使用沿屏幕两侧的两个偏移矢量u、v在屏幕上移动射线端点。这里作者使用的方向向量（r = (终点坐标 - 起点坐标) = (终点坐标) = (origin + u + v)）并不是单位向量，以简化代码、加快运行速度。

这里，分别设有【图片宽高】与【屏幕宽高】，两者并不一样，但是宽高比一样。 在代码中，射线r接近像素的中心。（不用担心精确度，之后会添加抗锯齿）
（本来想放上我的代码的，但是因为是从我的onenote上复制过来，格式乱了，就不放了）

// 网站上的代码 main.cpp#include "ray.h"#include <iostream>color ray_color(const ray& r) {
    vec3 unit_direction = unit_vector(r.direction());
    auto t = 0.5*(unit_direction.y() + 1.0);
    return (1.0-t)*color(1.0, 1.0, 1.0) + t*color(0.5, 0.7, 1.0);
}
int main() {
    const auto aspect_ratio = 16.0 / 9.0;
    const int image_width = 384;
    const int image_height = static_cast<int>(image_width / aspect_ratio);std::cout << "P3\n" << image_width << " " << image_height << "\n255\n";auto viewport_height = 2.0;
    auto viewport_width = aspect_ratio * viewport_height;
    auto focal_length = 1.0;auto origin = point3(0, 0, 0);
    auto horizontal = vec3(viewport_width, 0, 0);
    auto vertical = vec3(0, viewport_height, 0);
    auto lower_left_corner = origin - horizontal/2 - vertical/2 - vec3(0, 0, focal_length);for (int j = image_height-1; j >= 0; --j) {
        std::cerr << "\rScanlines remaining: " << j << ' ' << std::flush;
        for (int i = 0; i < image_width; ++i) {                      auto u = double(i) / (image_width-1);
            auto v = double(j) / (image_height-1);
            ray r(origin, lower_left_corner + u*horizontal + v*vertical - origin);
            color pixel_color = ray_color(r);write_color(std::cout, pixel_color);
        }
    }std::cerr << "\nDone.\n";
} 
// 来自 <https://raytracing.github.io/books/RayTracingInOneWeekend.html#outputanimage/creatinganimagefile>