基本概念

体渲染（Volume），是绘制类似烟、雾、云的效果。这种渲染和之前的表面渲染不同，光线可以在物体内部进行散射。

体渲染的主要特点

1. 可以在物体内部散射。

2. 从进入volume到发生散射的距离，与密度成反比。

3. 光线散射的方向，可以是任意方向。

实现

主要需要解决的问题：在什么位置发生碰撞（scatter），以及scatter ray的方向。

碰撞的问题在hitable中解决。散射的问题在material中解决。

class constant_medium : public hitable {

public:

	constant_medium(hitable *b, float d, texture *a) : boundary(b), density(d) {

		phase_function = new isotropic(a);

	}

	virtual bool hit(const ray& r, float t_min, float t_max, hit_record& rec) const;

	virtual bool bounding_box(float t0, float t1, aabb& box) const {

		return boundary->bounding_box(t0, t1, box);

	}

	hitable *boundary;

	float density;

	material *phase_function;

};

碰撞函数：

先和volume的轮廓求交，确定和轮廓的两个交点，这样体内的碰撞，将发生在两个交点的连线上。

其在volume内的distance，不会超过上述近交点和远交点的距离，并且与density成反比。

bool constant_medium::hit(const ray& r, float t_min, float t_max, hit_record& rec) const {

	hit_record rec1, rec2;

	//直线与盒子的近交点

	if (boundary->hit(r, -FLT_MAX, FLT_MAX, rec1)) {

		//直线与盒子的远交点

		if (boundary->hit(r, rec1.t + 0.0001, FLT_MAX, rec2)) {

			if (debugging) std::cerr << "\nt0 t1 " << rec1.t << " " << rec2.t << '\n';

			if (rec1.t < t_min) rec1.t = t_min;

			if (rec2.t > t_max) rec2.t = t_max;

			if (rec1.t >= rec2.t)

				return false;

			if (rec1.t < 0)

				rec1.t = 0;

			//近交点和远交点的距离

			float distance_inside_boundary = (rec2.t - rec1.t) * r.direction().length();

			//随机生成传输距离，与密度成反比

			float hit_distance = -(1 / density) * log(random_double());

			if (hit_distance < distance_inside_boundary) {

				//确定最终的碰撞位置

				rec.t = rec1.t + hit_distance / r.direction().length();

				rec.p = r.point_at_parameter(rec.t);

				rec.normal = vec3(1, 0, 0);  // arbitrary

				rec.normal = unit_vector(vec3(random_double(), random_double(), random_double()));

                                //决定scatter ray的材质

				rec.mat_ptr = phase_function;

				return true;

			}

		}

	}

	return false;

}

散射函数:

使用random_in_unit_sphere()表示散射光线为任意方向。

class isotropic : public material {

public:

	isotropic(texture *a) : albedo(a) {}

	virtual bool scatter(const ray& r_in, const hit_record& rec, vec3& attenuation, ray& scattered) const {

                //起点为碰撞点，方向为任意方向

		scattered = ray(rec.p, random_in_unit_sphere(), r_in.time());

		attenuation = albedo->value(rec.u, rec.v, rec.p);

		return true;

	}

	texture *albedo;

};

巴特西

体渲染——Volume

基本概念

体渲染的主要特点

实现

最新文章

热门文章