2021-04-21

美妙的随机数和宇宙🌌

最近的交了WWDC2021作品，然后我凑巧通过伪随机数生成一个SkyBox，说一下思路嘿嘿

最近的交了WWDC2021作品，然后我凑巧通过伪随机数生成一个SkyBox，说一下思路嘿嘿

然后这篇文主要是写给有了解过Ray Tracing in one weekend看的
下面代码都是Metal
这个随机书算法是从StackOverflow拿过来的，日常CV嘿嘿，但是原回答没说怎么用，这几我姑且把x和y算作屏幕像素的texturecoord的x和y
z是从CPU那边buffer过来的时钟信号，主要是每一帧能z+1就好了

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// Generate a random float in the range [0.0f, 1.0f] using x, y, and z (based on the xor128 algorithm)
float randomer_gen_float(thread const uint2& position, int z)
{
    int seed = position.x + position.y * 57 + z * 241;
    seed= (seed<< 13) ^ seed;
    return (( 1.0 - ( (seed * (seed * seed * 15731 + 789221) + 1376312589) & 2147483647) / 1073741824.0f) + 1.0f) / 2.0f;
}

这里写了一个SkyBox的Material，参数什么的姑且不看，
主要是c：和原书中生成天空渐变色一样
float rd是vec3的三维随机数，别忘了z要+1、+2，不然一个像素内的时间种子z是一样的
pow是滤波，需要把rd中偏向灰白色的像素过滤掉，只留下发亮的星星✨，把✨给我们的star，然后SkyBox这支Material会反射回去

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class SkyBox {
public:
    SkyBox() {}
    
    bool radiate(thread const Ray& r_in,
                 thread const HitRecord& rec,
                 thread float3& attenuation,
                 thread Ray& radiated,
                 thread const uint2& position, float seed) const {
        float3 unit_direction = unit_vector(r_in.direction());
        float t = 0.9f*(unit_direction.y + 1.0f);
        float3 c = (1.0f-t)*float3(0.53, 0.5, 0.4) + t*float3(0.05, 0.05, 0.05); // space background
        float gradient = 4;
        float rd = pow(randomer_gen_float(uint2(gradient*abs(rec.p.x), gradient*abs(rec.p.y)), gradient*abs(rec.p.x+rec.p.y+rec.p.z)), 1000);
        float3 star = float3(rd, rd, rd-0.01);
        float3 reflected = reflect(unit_vector(r_in.direction()), rec.normal);
        radiated = Ray(rec.p, reflected);
        attenuation = star + c;
        attenuation *= 2.5;
        return (dot(radiated.direction(), rec.normal) < 0);
    }
};

最后就是因为这支SkyBox是天空盒，相机在里面，需要把反射的方向取个反，这行代码所在位置相当于书里的ray_color里，我的写法里的cur_ray是去掉了递归，循环的写法

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cur_ray = Ray(radiated.orig, -radiated.direction());
看看效果咯
haoboxuxu

haoboxuxu

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