代码地址：

https://github.com/Li-Kira/CodeLib/tree/main/CG/GAMES101/Homework05-%E5%85%89%E7%BA%BF%E8%BF%BD%E8%B8%AA

目标

  • 正确实现光线生成部分，并且能够看到图像中的两个球体。
    • 需要对Renderer.cpp 中的 Render()为每个像素生成一条对应的光 线，然后调用函数 castRay() 来得到颜色，最后将颜色存储在帧缓冲区的相应像素中。
  • 光线与三角形相交，正确实现Moller-Trumbore 算法，并且能够看到图像中的地面。
    • 在Triangle.hpp 中的 rayTriangleIntersect()使用课上推导的 Moller-Trumbore 算法来更新的参数。

光线生成

参考资料：

https://www.scratchapixel.com/lessons/3d-basic-rendering/ray-tracing-generating-camera-rays/generating-camera-rays.html

光线的生成是从原点开始，经过像素的中点，然后到达物体表面，由于给定的x、y坐标是像素的坐标即光栅化空间的，我们需要将它从光栅化空间转换到屏幕空间然后再转换到世界空间。这样才能计算光线与三角面相交。

由于默认原点在中心即(0，0)，首先将像素缩放到(-1，1)，然后将他映射到屏幕空间，过程如图所示：

代码如下：

由于y是从上往下的，而屏幕空间的y是从下往上的，要将代码中的y乘以-1。

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float x = (2 * ((i + 0.5) / scene.width) - 1) * scale * imageAspectRatio;
float y = (1 - 2 * (j + 0.5) / scene.height) * scale;
Vector3f dir = normalize(Vector3f(x, y, -1)); // Don't forget to normalize this direction!

使用fopen函数需要在属性->C/C++->预处理器->预处理器定义中添加以下宏_CRT_SECURE_NO_WARNINGS

Moller-Trumbore 算法

只要对着之前的公式敲就可以了，要注意的是判断浮点数相等的非常不准确的一件事情，由于相交的条件为t>=0，正确的写法是加上一个eps，即tnear + epsilon > 0。

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bool rayTriangleIntersect(const Vector3f& v0, const Vector3f& v1, const Vector3f& v2, const Vector3f& orig,
                          const Vector3f& dir, float& tnear, float& u, float& v)
{
    // TODO: Implement this function that tests whether the triangle
    // that's specified bt v0, v1 and v2 intersects with the ray (whose
    // origin is *orig* and direction is *dir*)
    // Also don't forget to update tnear, u and v.

    Vector3f E1 = v1 - v0;
    Vector3f E2 = v2 - v0;

    Vector3f S = orig - v0;
    Vector3f S1 = crossProduct(dir, E2);
    Vector3f S2 = crossProduct(S, E1);
    
    tnear = dotProduct(S2, E2) / dotProduct(S1, E1);
    u = dotProduct(S1, S) / dotProduct(S1, E1);
    v = dotProduct(S2, dir) / dotProduct(S1, E1);

    float epsilon = 0.00001;
    if (tnear + epsilon > 0 && u + epsilon > 0 && v + epsilon > 0 && 1 - u - v + epsilon > 0)
        return true;

    return false;
}

最终结果如图：

image-20230901204522761