{

return GVector3(m_Ka[0]*_material_Ka[0],

m_Ka[1]*_material_Ka[1],

m_Ka[2]*_material_Ka[2]);

}

漫反射的計(jì)算稍微比環(huán)境光復(fù)雜，漫反射的計(jì)算公式為

diffuse = Id•Kd• (N•L)

其中，Id是光源的漫反射成分，Kd是物體的漫反射系數(shù)，N是法線，L是入射光向量。

GVector3 CDirectionalLight::EvalDiffuse(const GVector3 _N, const GVector3 _L, constGVector3 _material_Kd)

{

GVector3 IdKd = GVector3( m_Kd[0]*_material_Kd[0],

m_Kd[1]*_material_Kd[1],

m_Kd[2]*_material_Kd[2]);

double NdotL = MAX(_N*_L, 0.0);

return IdKd*NdotL;

}

鏡面反射的計(jì)算又比環(huán)境光要復(fù)雜，鏡面反射的計(jì)算公式為

specular = Is•Ks• (V·R)n

其中

R = 2(L•N) •N-L

Is是光源鏡面反射成分，Ks是物體的鏡面反射系數(shù)，V是相機(jī)方向向量，R是反射向量，­n­就反射強(qiáng)度Shininess。為了提高計(jì)算效率，也可以利用HalfVector H來(lái)計(jì)算鏡面反射。

specular = Is•Ks• (N•H)n

其中

H=(L+V)/2

計(jì)算H要比計(jì)算反射向量R要快得多。

GVector3 CDirectionalLight::EvalSpecluar(const GVector3 _N, const GVector3 _L, constGVector3 _V,

const GVector3 _material_Ks,const double _shininess)

{

GVector3 IsKs = GVector3( m_Ks[0]*_material_Ks[0],

m_Ks[1]*_material_Ks[1],

m_Ks[2]*_material_Ks[2]);

GVector3 H = (_L+_V).Normalize();

double NdotL = MAX(_N*_L, 0.0);

double NdotH = pow(MAX(_N*H, 0.0), _shininess);

if(NdotL=0.0)

NdotH = 0.0;

return IsKs*NdotH;

}

分別計(jì)算出射線和物體交點(diǎn)處的環(huán)境光，漫反射和鏡面反射后，那么該射線對(duì)應(yīng)像素的顏色c為

C = ambient + diffuse + specular

于是，我們可以在代碼中添加一個(gè)方法叫Tracer()，該方法就是遍歷場(chǎng)景中的每個(gè)物體，判斷射線和物體的交點(diǎn)，然后計(jì)算交點(diǎn)的顏色。

GVector3 Tracer(CRay R)

{

GVector3 color;

for(/*遍歷每一個(gè)物體*/)

{

if(/*如果有交點(diǎn)*/)

{

GVector3 p = R.getPoint(dist);

GVector3 N = m_pObj[k]->getNormal(p);

N.Normalize();

for(/*遍歷每一個(gè)光源*/)

{

GVector3 ambient = m_pLight[m]->EvalAmbient(m_pObj[k]->getKa());

GVector3 L = m_pLight[m]->getPosition()-p;

L.Normalize();

GVector3 diffuse = m_pLight[m]->EvalDiffuse(N, L, m_pObj[k]->getKd());

GVector3 V = m_CameraPosition - p;

V.Normalize();

GVector3 specular = m_pLight[m]->EvalSpecluar(N, L, V, m_pObj[k]->getKs(), m_pObj[k]->getShininess());

color = ambient + diffuse + specular;

}

}

}

}

如果要渲染可以反射周?chē)h(huán)境的物體，就需要稍微修改上面的Tracer()方法，因?yàn)榉瓷涫且粋€(gè)遞歸的過(guò)程，一但一條射線被物體反射，那么同樣的Tracer()方法就要被執(zhí)行一次來(lái)計(jì)算被反射光線和其他物體是否還有交點(diǎn)。于是，在Tracer()方法中再傳入一個(gè)代表遞歸迭代深度的參數(shù)depth，它表示射線與物體相交后反射的次數(shù)，如果為1，說(shuō)明射線與物體相交后不反射，為2表示射線反射一次，以此類(lèi)推。

Tracer(CRay R, int depth)

{

GVector3 color;

// 計(jì)算C = ambient + diffuse + specular

if(TotalTraceDepth == depth)

return color;

else

{

//計(jì)算射線和物體交點(diǎn)處的反射射線 Reflect;

GVector3 c = Tracer(Reflect, ++depth);

color += GVector3(color[0]*c[0],color[1]*c[1],color[2]*c[2]);

return color;

}

}

創(chuàng)建一個(gè)場(chǎng)景，然后執(zhí)行代碼，可以看到下面的效果。

Fig3 光線追蹤渲染的場(chǎng)景1

如果設(shè)置Tracer的遞歸深度大于2的話，就可以看到兩個(gè)球相互反射的情況。雖然這個(gè)光線追蹤可以正常的執(zhí)行，但是畫(huà)面看起來(lái)總覺(jué)得缺少點(diǎn)什么。仔細(xì)觀察你會(huì)發(fā)現(xiàn)畫(huà)面雖然有光源，但是物體沒(méi)有陰影，陰影可以增加場(chǎng)景的真實(shí)性。要計(jì)算陰影，我們應(yīng)該從光源的出發(fā)，從光源出發(fā)的射線和物體如果有交點(diǎn)，而且這條射線與多個(gè)物體相交，那么除第一個(gè)交點(diǎn)外的后面所有交點(diǎn)都處于陰影中，這點(diǎn)很容易理解。于是，我們需要修改部分代碼。

GVector3 Tracer(CRay R, int depth)

{

GVector3 color;

double shade = 1.0

for(/*遍歷每一個(gè)物體*/)

{

for(/*遍歷每一個(gè)光源*/)

{

GVector3 L = pObj[k]->getCenter() - Intersection;

double dist = norm(L);

L *= (1.0f / dist);

CRay r = CRay( Intersection,L );

for ( /*遍歷每一個(gè)物體*/ )

{

CGObject* pr = pObj[s];

if (pr->isIntersected(r, dist)!=MISS)

{

shade = 0;

break;

}

}

}

}

if(shade>0)

{

// 計(jì)算C = ambient + diffuse + specular

// 遞歸計(jì)算反射

}

return color*shade;

}

增加了陰影計(jì)算后，再運(yùn)行程序，就能看到下面的效果。

c++相關(guān)文章:c++教程

上一頁(yè) 1 2 3 4 下一頁(yè)