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GitHub主页：https://github.com/sdpyy
games101项目作业代码：https://github.com/sdpyy1/CppLearn/tree/main/games101

作业介绍

本次作业只需要实现渲染方程，首先需要理解渲染公式

其次需要知道利用蒙特卡洛公式求积分的方法

求渲染公式的积分部分需要在半球面采样，为了提高准确度，换元为在光源面积上采样

在作业中也给出了伪代码

代码实现

代码参考https://zhuanlan.zhihu.com/p/606074595

注释写的很清楚了

Vector3f Scene::castRay(const Ray& ray, int depth) const
{Vector3f hitColor = this->backgroundColor;// 获取光线ray与场景中物体的交点Intersection shade_point_inter = Scene::intersect(ray);// 如果有交点if (shade_point_inter.happened){// 交点坐标Vector3f p = shade_point_inter.coords;// 从摄像机到点P的方向Vector3f wo = ray.direction;// p点的法线Vector3f N = shade_point_inter.normal;Vector3f L_dir(0), L_indir(0);//光照的采样 获取位置和概率密度函数Intersection light_point_inter;float pdf_light;sampleLight(light_point_inter, pdf_light);//Get x,ws,NN,emit from inter// 光照采样点的坐标Vector3f x = light_point_inter.coords;// 从点P到光照采样点的方向Vector3f ws = normalize(x-p);// 光照采样点的法线Vector3f NN = light_point_inter.normal;// ？Vector3f emit = light_point_inter.emit;// 点p到光照采样点的距离float distance_pTox = (x - p).norm();//创建从p->采样点的光照Vector3f p_deviation = (dotProduct(ray.direction, N) < 0) ?p + N * EPSILON :p - N * EPSILON ;Ray ray_pTox(p_deviation, ws);//判断是否中间有别的物体挡住了Intersection blocked_point_inter = Scene::intersect(ray_pTox);// 如果没有被挡住就算一次Lif (abs(distance_pTox - blocked_point_inter.distance < 0.01 )){L_dir = emit * shade_point_inter.m->eval(wo, ws, N) * dotProduct(ws, N) * dotProduct(-ws, NN) / (distance_pTox * distance_pTox * pdf_light);}// 俄罗斯轮盘赌来停止递归float ksi = get_random_float();if (ksi < RussianRoulette){// 采样获得wi方向来进一步递归Vector3f wi = normalize(shade_point_inter.m->sample(wo, N));// 创建对应的光线Ray ray_pTowi(p_deviation, wi);//光线碰到了不发光的物体，需要递归处理Intersection bounce_point_inter = Scene::intersect(ray_pTowi);// 如果光线碰到了物体就需要递归处理了if (bounce_point_inter.happened && !bounce_point_inter.m->hasEmission()){float pdf = shade_point_inter.m->pdf(wo, wi, N);if(pdf> EPSILON)L_indir = castRay(ray_pTowi, depth + 1) * shade_point_inter.m->eval(wo, wi, N) * dotProduct(wi, N) / (pdf *RussianRoulette);}}// 结合直接光照和间接光照获得该点的颜色值hitColor = shade_point_inter.m->getEmission() + L_dir + L_indir;}return hitColor;
}