6、射线与球体相交：射线追踪的核心实现

射线与球体相交：射线追踪的核心实现

1. 射线追踪之旅开启

在完成了基础工作后，我们终于要开始构建真正的射线追踪器了。从现在起，每一步都会有具体且可视化的成果，为我们的视觉盛宴添砖加瓦。在本章中，我们的第一个可视化成果只是一个简单的填充圆，但它背后运用了射线追踪器最基础的操作：射线投射。

射线投射就是创建一条射线（或直线），并找出这条射线与场景中物体的交点。接下来，我们将详细探讨这个过程。

2. 创建射线

射线追踪器创建的每条射线都有一个起始点（称为原点）和一个指示方向的向量。我们可以通过以下测试来验证射线的创建和其主要属性：

Scenario: Creating and querying a ray
Given origin ←point(1, 2, 3)
And direction ←vector(4, 5, 6)
When r ←ray(origin, direction)
Then r.origin = origin
And r.direction = direction

通过射线的原点和方向，我们可以找到射线上任意距离 t 处的点。 t 在这里代表时间，当把射线的方向向量看作速度时，就很好理解了。例如，如果射线每秒移动一个单位，那么在 3.5 秒后，射线移动的距离就可以通过计算得出。

下面的测试引入了一个新函数 position(ray, t) ，用于计算射线上距离为 t 的点：