https://raytracing.github.io/books/RayTracingInOneWeekend.html

《Ray Tracing In One Weekend》 由Peter Shirley(图形学虎书作者)所编写的的软渲光追三部曲第一本, 篇幅不多, 一共只有54页。

“近视眼版”

“我的近视治好了版”

生成一张愚蠢(简单)的图片

开篇，我们软渲染要生成一张图片，原文使用了 一个非常简单的图片格式，一看就懂，我之前做软光栅化渲染器的时候做了一些 PPM 图片格式的笔记。

但是在 Jai 编程语言中， stb_image 就在标准模块中，我们可以非常方便的使用它写入 png 图片。参数分别是文件名，宽和高像素，组件数，数据指针和图片一行字节数。

stbi_write_png :: (filename: *u8, w: s32, h: s32, 
                   comp: s32, 
                   data: *void, 
                   stride_in_bytes: s32) 
-> s32 #foreign stb_image_write;

#import "Basic";
#import "stb_image_write";

width, height :: 512;

Pixel_Color :: struct { r, g, b : u8; }

main :: () {
    pixels := NewArray(width * height, Pixel_Color);
    count := 100;

    for y: 0..height-1 {
        for x: 0..width-1 {
            color := *pixels[y * width + x];
            color.r = cast(u8)(x * 255.99 / (width  - 1));
            color.g = cast(u8)(y * 255.99 / (height - 1));
            color.b = 0;
        }
    }

    stbi_write_png("test.png", width, height, 3, pixels.data, width * 3);
}

射线与球相交 - 第一张光追图片

从摄像机到图片的每一个像素中心位置射出一条射线，射线如果与球面相交就渲染青色，否则就还是背景颜色。那么问题变成了如何确定光线是否与球面相交。

其实就是把射线方程代入球面方程，最后得到一个关于参数 t 的二次方程。

我还是更加喜欢把射线方程的原点叫作 O，原文使用的是 Q

• 联立，得到一个关于 $t$ 的一元二次方程。

整理后，我们得到 $\Delta$ 的各项。

$$ \begin{aligned} a &= \mathbf{d} \cdot \mathbf{d} \\ b &= -2\mathbf{d} \cdot (\mathbf{C} - \mathbf{Q}) \\ c &= (\mathbf{C} - \mathbf{Q}) \cdot (\mathbf{C} - \mathbf{Q}) - r^2 \end{aligned} $$

可视化球体表面法线 - 颜色映射

直线的射线检测是返回 bool ，现在改为 float ，返回最近的交点的对应参数 t 。这样从圆心到点 P ，就是法向量的方向，再进行单位化，映射到颜色。