simple_raytracer：简单的raytracer（添加对象，灯光，渲染）

"simple_raytracer"是一个基于C++的简单光线追踪器项目，设计用于学习和理解光线追踪的基本原理和实现方法。光线追踪是一种计算机图形学技术，它模拟光如何在虚拟环境中传播，从而产生逼真的图像。在这个项目中，我们将深入探讨以下几个核心知识点： 1. **光线追踪算法**： 光线追踪的基本思想是从观察者出发，沿着视线（或称为光线）在场景中反弹，计算光线与物体的交点，并根据物体的材质属性、光照条件等信息来计算颜色。这个过程包括了射线与几何体的交点检测、阴影处理、反射和折射等。 2. **几何对象表示**： 在"simple_raytracer"中，可能会有如球体、平面、多边形等基本几何形状。这些对象需要用数学方式定义，例如球体可以用中心坐标和半径表示，平面可以用法向量和距离表示。这些几何对象需要实现与射线相交的函数，以便判断光线是否命中了物体。 3. **材质与着色模型**： 材质定义了物体表面的外观，包括颜色、镜面反射、漫反射、透明度等特性。着色模型决定了物体在光照下的颜色，常见的模型有Lambertian（漫反射）、Phong（镜面反射和环境光）等。在光线追踪器中，需要根据材质属性和光照条件计算像素的颜色。 4. **光照模型**： 光源是场景中的一个重要元素，可以是点光源、平行光或者环境光。光照模型会考虑光源的位置、强度以及物体表面的法线，计算出物体接收到的光照情况。这通常涉及到阴影计算，以确定物体的哪些部分处于其他物体的阴影中。 5. **C++编程**： 使用C++进行光线追踪器的开发，意味着要熟悉C++语言的面向对象编程特性，如类和对象、继承、封装等。此外，由于光线追踪计算密集型，可能还会涉及到多线程优化，以提升程序运行效率。 6. **CMake构建系统**： CMake是一种跨平台的构建工具，用于管理项目的编译过程。在这个项目中，CMake被用来构建"raytracer"库以及控制台用户界面。通过CMakeLists.txt文件，可以定义编译规则，使得项目在不同平台上都能顺利构建。 7. **控制台UI**： 项目UI是控制台类型的，这意味着用户将通过命令行与光线追踪器交互。可能包括输入参数、选择场景配置等。虽然不如图形界面直观，但控制台UI简化了项目实现，更专注于光线追踪的核心功能。 8. **图像输出**： 光线追踪计算的结果需要输出为图像文件，如PNG或JPEG格式。这通常涉及对像素颜色数据的处理，并调用相应的库函数，如OpenCV或STB Image Write，将像素数据写入文件。 9. **性能优化**： 为了提高渲染速度，可能需要进行一些性能优化，如利用缓存策略、避免不必要的计算，或者使用GPU加速。 通过"simple_raytracer"项目，开发者可以深入了解光线追踪的工作原理，同时锻炼C++编程技能和理解面向对象设计。随着对项目代码的深入研究，你将逐步掌握构建复杂图形渲染引擎的基础。