电子书《Ray tracing in one weekend》读书笔记
Chapter 1: Output an image
这里建立一个用于储存三维向量信息的类vec3，并重载了所需的各种运算符。
生成一个.ppm图形文件，这里可以用cout打印计算出的的RGB像素值然后将.exe文件在cmd命令行用>操作符输出到新的.ppm文件，也可以直接用文件流fstream，创建一个新的.ppm文件并用<<操作符写入像素值等信息，最后不要忘了用close()关闭文件流。
主程序是根据给定的横纵像素数量，将各个颜色的像素值按之分摊，可以理解为归一化。
不出意外的话输出的图片会是这样:
再补充几个知识点，vec3实现了向量的叉乘，向量叉乘的定义如下：
ppm的全称是portable pixmap format，除此之外还有portable bitmap format (PBM)、portable graymap format (PGM)，也可以统称为portable anymap format (PNM)，在PPM文件中信息被这样保存：
因此我们只要按这个格式规定好行列的像素数和格式，然后将像素的信息按RGB顺序一个个写入就可以生成一张图像了。
下面是主函数代码：
#include <iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
int main() {
int nx = 200;
int ny = 100;
fstream fs;
fs.open("test.ppm", std::fstream::in | std::fstream::out | std::fstream::app);
//cout << "P3\n" << nx << " " << ny << "\n255\n";
fs << "P3\n" << nx << " " << ny << "\n255\n";
for (int j = ny - 1; j >= 0; j--) {
for (int i = 0; i < nx; i++) {
//float r = float(i) / float(nx);
//float g = float(j) / float(ny);
//float b = 0.2;
vec3 v(float(i) / float(nx), float(j) / float(ny), 0.2);
int ir = int(255.99 * v[0]);
int ig = int(255.99 * v[1]);
int ib = int(255.99 * v[2]);
//cout << ir << " " << ig << " " << ib << "\n";
fs << ir << " " << ig << " " << ib << "\n";
}
}
fs.close();
return 0;
}
Chapter 2: The vec3 class
然后是储存三维信息的vec3类的定义，这个类非常关键，后面几乎所有的操作都要用到这个类，此基础不牢，定地动山摇。除了用来记录向量的坐标，还可以储存像素的RGB值，因为它也是三维的：
class vec3 {
public:
vec3() {}
vec3(float e0, float e1, float e2) { e[0] = e0; e[1] = e1; e[2] = e2; }
float e[3];
inline float x() const { return e[0]; }
inline float y() const { return e[1]; }
inline float z() const { return e[2]; }
inline float r() const { return e[0]; }
inline float g() const { return e[1]; }
inline float b() const { return e[2]; }
inline const vec3& operator+() const { return *this; }
inline const vec3& operator-() const { return vec3(-e[0], e[1], -e[2]); } // ?
inline float operator[](int i) const { return e[i]; }
inline float& operator[](int i) { return e[i]; }
inline vec3& operator+=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator-=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator*=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator/=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator*=(const float t);
inline vec3& operator/=(const float t);
inline float length() const {
return sqrt(e[0] * e[0] + e[1] * e[1] + e[2] * e[2]);
}
inline float squared_length() const {
return e[0] * e[0] + e[1] * e[1] + e[2] * e[2];
}
inline void make_unit_vector();
};
inline istream& operator>>(istream &is, vec3 &t) {
is >> t.e[0] >> t.e[1] >> t.e[2];
return is;
}
inline ostream& operator<<(ostream &os, const vec3 &t) {
os << t.e[0] << " " << t.e[1] << " " << t.e[2];
return os;
}
inline void vec3::make_unit_vector() {
float k = 1.0 / sqrt(e[0] * e[0] + e[1] * e[1] + e[2] * e[2]);
e[0] *= k;
e[1] *= k;
e[2] *= k;
}
inline vec3 operator+(const vec3 &v1, const vec3 &v2) {
return vec3(v1.e[0] + v2.e[0], v1.e[1] + v2.e[1], v1.e[2] + v2.e[2]);
}
inline vec3 operator-(const vec3 &v1, const vec3 &v2) {
return vec3(v1.e[0] - v2.e[0], v1.e[1] - v2.e[1], v1.e[2] - v2.e[2]);
}
inline vec3 operator*(const vec3 &v1, const vec3 &v2) {
return vec3(v1.e[0] * v2.e[0], v1.e[1] * v2.e[1], v1.e[2] * v2.e[2]);
}
inline vec3 operator/(const vec3 &v1, const vec3 &v2) {
return vec3(v1.e[0] / v2.e[0], v1.e[1] / v2.e[1], v1.e[2] / v2.e[2]);
}
inline vec3 operator*(float t, const vec3 &v) {
return vec3(t * v.e[0], t * v.e[1], t * v.e[2]);
}
inline vec3 operator*(const vec3 &v, float t) {
return vec3(t * v.e[0], t * v.e[1], t * v.e[2]);
}
inline vec3 operator/(vec3 v, float t) {
return vec3(v.e[0] / t, v.e[1] / t, v.e[2] / t);
}
inline float dot(const vec3 &v1, const vec3 &v2) {
return v1.e[0] * v2.e[0] + v1.e[1] * v2.e[1] + v1.e[2] * v2.e[2];
}
inline vec3 cross(const vec3 & v1, const vec3 &v2) {
return vec3(v1.e[1] * v2.e[2] - v1.e[2] * v2.e[1],
v1.e[2] * v2.e[0] - v1.e[0] * v2.e[2],
v1.e[0] * v2.e[1] - v1.e[1] * v2.e[0]);
}
inline vec3& vec3::operator+=(const vec3 &v) {
e[0] += v.e[0];
e[1] += v.e[1];
e[2] += v.e[2];
return *this;
}
inline vec3& vec3::operator*=(const vec3 &v) {
e[0] *= v.e[0];
e[1] *= v.e[1];
e[2] *= v.e[2];
return *this;
}
inline vec3& vec3::operator/=(const vec3 &v) {
e[0] /= v.e[0];
e[1] /= v.e[1];
e[2] /= v.e[2];
return *this;
}
inline vec3& vec3::operator-=(const vec3 &v) {
e[0] -= v.e[0];
e[1] -= v.e[1];
e[2] -= v.e[2];
return *this;
}
inline vec3& vec3::operator*=(const float t) {
e[0] *= t;
e[1] *= t;
e[2] *= t;
return *this;
}
inline vec3& vec3::operator/=(const float t) {
e[0] /= t;
e[1] /= t;
e[2] /= t;
return *this;
}
inline vec3 unit_vector(vec3 v) {
return v / v.length();
}