建立乙個raymarching

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先解釋一波raymarching, raymatching是一種計算機圖形渲染方式，但它的潛力仍未被完全發掘。raymatching一般用於渲染體積紋理、高度圖以及解析曲面。如今，大多數遊戲用opengl或direct3d（directx）來使用顯示卡的硬體加速器繪製多邊形，電腦可以以每秒60幀的速度渲染幾百萬個三角面。雖然raymatching沒有那些圖形api那麼出名，但它可以僅用兩個三角面實現無與倫比的細節。

我們需要去定義camera的origin,target,和up 就是定義攝像機的起源,目標位置,還有就是定義向上的位置。

vec3 cameraorigin = vec3(2.0, 3.0, 2.0);
vec3 cameratarget = vec3(0.0, 0.0, 0.0);
vec3 updirection = vec3(0.0, 1.0, 0.0);

然後就可以得出攝像機的發向是

vec3 cameradir = normalize(cameratarget - cameraorigin);

由此可以計算出攝像機的右方向和頂上的方向。

vec3 cameraright = normalize(cross(updirection, cameraorigin));
vec3 cameraup = cross(cameradir, cameraright);

下面對螢幕座標進行轉化，把螢幕座標放縮到-1到1之間。

vec2 screenpos = -1.0 + 2.0 * gl_fragcoord.xy / iresolution.xy; // screenpos can range from -1 to 1 screenpos.x *= iresolution.x / iresolution.y; // correct aspect ratio

在知道了攝像機的方向之後，我們來計算出ray的方向。

vec3 raydir = normalize(cameraright * screenpos.x + cameraup * screenpos.y + cameradir);

在 marching 裡面先來設定步進的光線總長度

const int max_iter = 100;

物體的離攝像機的最大範圍

const float max_dist = 20.0;

設定物體離光線的閾值距離

const float epsilon = 0.001;

下面是loop的**：在個裡面點會被轉化為和交集的東西。

// the raymarching loop
float totaldist = 0.0;
vec3 pos = cameraorigin;
float dist = epsilon;
// trying to find a point of intersection 
for (int i = 0; i < max_iter; i++)

float sphere(vec3 pos, float radius)
float box(vec3 pos, vec3 size)

光也要在epsilon的距離裡面

if (dist < epsilon)
else

光函式裡面需要取得表面著色器的normal向量,可以用點來預計算出點的位置。

vec2 eps = vec2(0.0, epsilon);
vec3 normal = normalize(vec3(
distfunc(pos + eps.yxx) - distfunc(pos - eps.yxx),
distfunc(pos + eps.xyx) - distfunc(pos - eps.xyx),
distfunc(pos + eps.xxy) - distfunc(pos - eps.xxy)));

由光照公式可以得出

fragcolor = vec4(ambientcolor +
lambertian * diffusecolor +
specular * speccolor, 1.0);

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