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【Ray Tracing The Next Week 超详解】 光线追踪2-5

林-兮 2019-01-20 15:46:00 阅读数:214 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

 

Chapter 5:Image Texture Mapping

先看效果:

 

我们之前的纹理是利用的是撞击点p处的位置信息,比如大理石纹理

而我们今天的图片映射纹理采用2D(u,v)纹理坐标来进行。

在图像中使用缩放(u,v)的直接方法是将u和v四舍五入为整数,并将其作用于(i,j)像素。而,我们的纹理和物体的尺寸并不一致,所以我们需要将其规格化,然后再放大适应至物体尺寸。即,我们采用某个点在当前图像中的比例,而不是具体的位置,例如,对于nx乘ny图像中的像素(i,j),图像纹理位置为:

u = i / (nx - 1)

v = j / (ny - 1)

对于intersect,我们还需要在相交碰撞记录中返回u和v。对于球体,我们采用球面坐标。即:

 

如上坐标系采用光线追踪惯用坐标系,设P点为单位球上一点

∠θ 为xOz平面与线段OP之间的夹角,θ∈0~π

∠φ 为线段OP在xOz平面的映射线与x轴正方向之间的夹角,φ∈0~2π

则:

x = cosφ· cosθ

z = sinφ· cosθ
y = sinθ

 

将θ和φ规格化到【0,1】,则如下:

u = φ/(2π)

v = θ/π

 

 过程:

我们先将撞击点的坐标映射到单位球面上(规格化),得到纹理坐标

然后材质纹理反射的时候将此规格化坐标带入

根据图片的规格展开得到图片对应的位置,返回图片对应处的rgb

 

可见,撞击点处应该存储关于图片纹理坐标的信息

所以,我们先将撞击点信息更新:

 

获取纹理坐标

 

反射求取图片对应出的像素值

 

我们来解决图片纹理对应的value函数

下面是图片纹理类

 

/// image_tex.hpp
// -----------------------------------------------------
// [author] lv
// [begin ] 2019.1
// [brief ] the image_texture-class for the ray-tracing project
// from the 《ray tracing the next week》
// -----------------------------------------------------
#pragma once
namespace rt
{
class image_texture: public texture
{
public:
image_texture() { }
image_texture(unsigned char* image, size_t a, size_t b);
inline unsigned char* image()const { return _image; }
inline size_t sizeX()const { return _sizeX; }
inline size_t sizeY()const { return _sizeY; }
public:
virtual rtvec value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const override;
private:
unsigned char* _image;
size_t _sizeX;
size_t _sizeY;
};
image_texture::image_texture(unsigned char* image, size_t a, size_t b)
:_image(image)
,_sizeX(a)
,_sizeY(b)
{
}
rtvec image_texture::value(rtvar u, rtvar v, const rtvec& p)const
{
int i = u*_sizeX;
int j = (1 - v)*_sizeY - 0.001;
if (i < 0)i = 0;
if (j < 0)j = 0;
if (i > _sizeX - 1)i = _sizeX - 1;
if (j > _sizeY - 1)j = _sizeY - 1;
rtvar r = int(_image[3 * i + 3 * _sizeX*j]) / 255.0;
rtvar g = int(_image[3 * i + 3 * _sizeX*j + 1]) / 255.0;
rtvar b = int(_image[3 * i + 3 * _sizeX*j + 2]) / 255.0;
return rtvec(r, g, b);
}
}
image_texture.hpp

 

因为图片信息是有一维数组存储的,每个元素的rgb是顺序存储的,所以每个像素点有三个值,所以求取对应位置索引的时候要用3乘

 

现在我们需要的是读取并存储图像文件

我们采用stb图片读取处理库,我们就用一个函数

我们要在库引用之前先定义一个宏

#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION

然后#include “stb_image.h”

如果你们找不到地球图,就去我相册中下载一下吧

或者随便找一个也行

 

 然后就可以得到第一张图

第二章图的话,就是下面那个是金属材质的球,可以采用下面函数

 

 

如果有什么代码不完整的可以在下面留言

我们的代码,一般情况下会在每本书的后面做统一的整理公布

 

感谢您的阅读,生活愉快~

 

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本文为[林-兮]所创,转载请带上原文链接,感谢
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