访问网站获取qq,伪静态 网站如何扫描,企业建设营销网站有哪些步骤,湖南批量出品机现在我们的最后一个特性是虚化模糊。注意#xff0c;摄影师通常称之为景深#xff0c;所以请确保在光线追踪的朋友中只使用虚化模糊这个术语。 真实相机具有虚化模糊是因为它们需要一个大孔#xff08;而不仅仅是针孔#xff09;来收集光线。一个大孔会导致所有物体失去焦点… 现在我们的最后一个特性是虚化模糊。注意摄影师通常称之为景深所以请确保在光线追踪的朋友中只使用虚化模糊这个术语。 真实相机具有虚化模糊是因为它们需要一个大孔而不仅仅是针孔来收集光线。一个大孔会导致所有物体失去焦点但是如果我们在胶片/传感器前放置一块透镜就会出现一定距离上所有物体都能够聚焦的情况。放置在该距离上的物体将呈现出清晰而距离该距离越远的物体将呈现出线性模糊。您可以这样理解透镜所有来自焦点距离上特定点的光线当碰到透镜时将被折回到图像传感器上的一个点。 我们将摄像机中心与一切都处于完美聚焦状态的平面之间的距离称为焦距。请注意焦距通常与焦距长度不同-焦距长度是摄像机中心与图像平面之间的距离。然而在我们的模型中这两个值将相等因为我们将将像素网格放在焦平面上距离摄像机中心焦距远。 在实体相机中焦距由镜头与胶片/传感器之间的距离控制。这就是为什么当您改变对焦物体时镜头会相对于相机移动的原因您手机相机可能也会出现这种情况但是传感器移动。光圈是控制镜头有效大小的孔洞。对于真实相机如果需要更多光线可以使光圈更大并且远离焦距的物体将产生更多的模糊效果。对于我们的虚拟相机我们可以拥有完美的传感器并且从不需要更多光线因此只在需要虚化模糊时使用光圈。13.1 A Thin Lens Approximation 一台真实的相机配备有复杂的复合镜头。对于我们的代码我们可以按顺序模拟传感器、透镜和光圈的工作方式。然后我们可以确定光线的传播路径并在计算完成后翻转图像图像在底片上是上下颠倒的。而图形专家通常使用薄透镜近似
Figure 21: Camera lens model
为了渲染相机外部的图像我们不需要模拟相机内部的任何部分这将增加不必要的复杂性。相反我通常从一个无限薄的圆形“lens”(镜头)开始发射光线将它们发送到焦平面上感兴趣的像素位置focal_length away from the lens 距离镜头焦距的位置在那个平面上3D世界中的所有物体都是完全聚焦的。 实际上我们通过将视口放置在这个平面上来实现这一点。将所有内容整合起来 焦平面垂直于相机视角方向。 焦距是相机中心与焦平面之间的距离。 视口位于焦平面上以相机视角方向向量为中心。 像素位置的网格位于视口内部位于3D世界中。 随机图像样本位置从当前像素位置周围的区域选择。 相机从镜头上的随机点通过当前图像样本位置发射光线。Figure 22: Camera focus plane13.2 Generating Sample Rays 没有虚化模糊时所有场景光线都起源于相机中心或lookfrom。为了实现虚化模糊我们构建一个以相机中心为中心的圆盘。半径越大虚化模糊越明显。你可以将我们原始的相机看作具有半径为零的虚化圆盘完全没有模糊因此所有光线起源于圆盘中心(lookfrom)。 那么虚化圆盘应该有多大由于此圆盘的大小控制了我们获得的虚化模糊程度这应该是相机类的一个参数。我们可以将圆盘的半径作为相机参数但模糊程度将取决于投影距离。一个稍微简单一点的参数是指定以视口中心为顶点、以相机中心为底虚化圆盘的圆锥体的角度。这样在变化焦距的情况下可以获得更一致的结果。 由于我们将从虚化圆盘中选择随机点因此需要一个函数来实现random_in_unit_disk()。这个函数使用与random_in_unit_sphere()相同类型的方法只是在二维平面上使用。
inline vec3 unit_vector(vec3 u) {
return v / v.length();
}inline vec3 random_in_unit_disk() {
while (true) {auto p vec3(random_double(-1,1), random_double(-1,1), 0);if (p.length_squared() 1)return p;}
}
Listing 79: [vec3.h] Generate random point inside unit disk现在让我们更新相机使光线起源于虚化圆盘
class camera {public:
double aspect_ratio 1.0; // Ratio of image width over height
int image_width 100; // Rendered image width in pixel count
int samples_per_pixel 10; // Count of random samples for each pixel
int max_depth 10; // Maximum number of ray bounces into scene
double vfov 90; // Vertical view angle (field of view)
point3 lookfrom point3(0,0,-1); // Point camera is looking from
point3 lookat point3(0,0,0); // Point camera is looking at
vec3 vup vec3(0,1,0); // Camera-relative up directiondouble defocus_angle 0; // Variation angle of rays through each pixel
double focus_dist 10;// Distance from camera lookfrom point to plane of perfect focus...
private:int image_height; // Rendered image height
point3 center; // Camera centerpoint3 pixel00_loc; // Location of pixel 0, 0vec3 pixel_delta_u; // Offset to pixel to the rightvec3 pixel_delta_v; // Offset to pixel belowvec3 u, v, w; // Camera frame basis vectorsvec3 defocus_disk_u; // Defocus disk horizontal radiusvec3 defocus_disk_v; // Defocus disk vertical radiusvoid initialize() {image_height static_castint(image_width / aspect_ratio);image_height (image_height 1) ? 1 : image_height;center lookfrom;// Determine viewport dimensions.auto focal_length (lookfrom - lookat).length();auto theta degrees_to_radians(vfov);auto h tan(theta/2);auto viewport_height 2 * h * focus_dist;auto viewport_width viewport_height * (static_castdouble(image_width)/image_height); // Calculate the u,v,w unit basis vectors for the camera coordinate frame.w unit_vector(lookfrom - lookat);u unit_vector(cross(vup, w));v cross(w, u); // Calculate the vectors across the horizontal and down the vertical viewport edges.vec3 viewport_u viewport_width * u; // Vector across viewport horizontal edgevec3 viewport_v viewport_height * -v; // Vector down viewport vertical edge// Calculate the horizontal and vertical delta vectors to the next pixel.pixel_delta_u viewport_u / image_width;pixel_delta_v viewport_v / image_height;// Calculate the location of the upper left pixel.auto viewport_upper_left center - (focus_dist * w) - viewport_u/2 - viewport_v/2;pixel00_loc viewport_upper_left 0.5 * (pixel_delta_u pixel_delta_v);// Calculate the camera defocus disk basis vectors.auto defocus_radius focus_dist * tan(degrees_to_radians(defocus_angle / 2));defocus_disk_u u * defocus_radius;defocus_disk_v v * defocus_radius;
}ray get_ray(int i, int j) const {
// Get a randomly-sampled camera ray for the pixel at location i,j, originating from
// the camera defocus disk.auto pixel_center pixel00_loc (i * pixel_delta_u) (j * pixel_delta_v);auto pixel_sample pixel_center pixel_sample_square();auto ray_origin (defocus_angle 0) ? center : defocus_disk_sample();auto ray_direction pixel_sample - ray_origin;return ray(ray_origin, ray_direction);
}...
point3 defocus_disk_sample() const {// Returns a random point in the camera defocus disk.auto p random_in_unit_disk();return center (p[0] * defocus_disk_u) (p[1] * defocus_disk_v);
}color ray_color(const ray r, int depth, const hittable world) const {...
};
Listing 80: [camera.h] Camera with adjustable depth-of-field (dof)使用大光圈
int main() {
...
camera cam;
cam.aspect_ratio 16.0 / 9.0;
cam.image_width 400;
cam.samples_per_pixel 100;
cam.max_depth 50;
cam.vfov 20;
cam.lookfrom point3(-2,2,1);
cam.lookat point3(0,0,-1);
cam.vup vec3(0,1,0);cam.defocus_angle 10.0;cam.focus_dist 3.4;
cam.render(world);
}
得到
Image 22: Spheres with depth-of-field
