【Ray Tracing in One Weekend 超详解】光线追踪1-8 自定义相机设计

今天，我们来学习如何设计自定义位置的相机

ready

我们只需要了解我们之前的坐标体系，或者说是相机位置

先看效果

Chapter10：Positionable camera

这一章我们直接用概念贯穿整章

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1.fov: field of view

它是一个角度

它分为两种：垂直方向岔开的角度（vfov）和水平方向岔开的角度（hfov）

vfov即相机在垂直方向上从屏幕顶端扫描到底部所岔开的视角角度

hfov即相机在水平方向上从屏幕左端扫描到右端所岔开的视角角度

2.aspect：屏幕宽高比

我们之前是通过直接定义屏幕的坐标位置来确定屏幕，现在，我们可以通过相机参数来确定屏幕

目前，我们暂时还用ready中的坐标，相机在原点，屏幕中心在（0,0，-1）

我们习惯采用vfov，这里我们假设一直vfov和aspect

眼睛离屏幕中心的距离为dis(也就是1)

根据 tan(vfov/2) = (屏幕高/2)/dis

得到屏幕高 = 2 * dis * tan(vfov/2)

则，屏幕上边界为 y_up = dis * tan(vfov/2)

　　屏幕下边界为 y_bottom = - y_up　

屏幕宽 = 屏幕高 * aspect

则，屏幕左边界为 x_left = - 屏幕宽/2

　　屏幕右边界为 x_right = - x_left

所以，我们目前的相机类如下：

/// camera.h

// -----------------------------------------------------
// [author]        lv
// [begin ]        2019.1
// [brief ]        the camera-class for the ray-tracing project
//                from the 《ray tracing in one week》
// -----------------------------------------------------

#ifndef CAMERA_H
#define CAMERA_H

#include "ray.h"

namespace rt
{

class camera
    {
public:
    camera(rtvar vfov, rtvar aspect)
        :_eye(rtvec(0.,0.,0.))
    {
        rtvar theta = vfov * π / 180;
        rtvar half_height = tan(theta / 2);
        rtvar half_width = aspect * half_height;
        _start = rtvec(-half_width, -half_height, -1.0);
        _horizontal = rtvec(2 * half_width, 0., 0.);
        _vertical = rtvec(0., 2 * half_height, 0.);
    }

    inline const ray get_ray(const rtvar u,const rtvar v)const
        {    return ray{ _eye, _start + u*_horizontal + v*_vertical };    }

    inline const ray get_ray(const lvgm::vec2<rtvar>& para)const
        {    return ray{_eye, _start + para.u()*_horizontal + para.v()*_vertical};    }

    inline const rtvec& eye()const { return _eye; }

    inline const rtvec& start()const { return _start; }

    inline const rtvec& horizontal()const { return _horizontal; }

    inline const rtvec& vertical()const { return _vertical; }

private:
    rtvec _eye;

    rtvec _start;        //left-bottom

    rtvec _horizontal;

    rtvec _vertical;

    };

}

#endif