Defocus Blur有一个更熟悉的说法，景深。 实现景深的思路相对来说很简单，我们只需要修改相机的模型即可，这主要涉及到相机的两个参数： 焦距距离（Focus Distance）：指定一个距离，在这个距离上的物体会清晰对焦 光圈大小（Aperture Size）：控制模糊的程度，光圈越大，则模糊越明显 13.1 Generating Sample Rays 在没有散焦...

现在，让我们进一步拓展相机的功能，首先我们为相机实现一个可以修改的fov，所谓的fov，就是指渲染图像从一边到另一边的角度。由于设置的相机宽高比不为1：1，所以fov在水平和竖直方向上的角度是不同的，在本系列博客中，我们将采用竖直方向上的fov，并且在构建相机时，我们给出指定的角度，然后在构建函数中转换到弧度。 12.1 Camera Viewing Geometry 想要调整相机的fo...

像水、玻璃和钻石这样的透明材料是电介质。当光线照射到它们时，会分裂成反射光线和折射（透射）光线。我们将通过随机选择反射或折射来处理这一现象，每次交互只生成一条散射光线。 折射光线在从环境进入材料本身时会发生弯曲（例如玻璃或水）。这就是为什么当铅笔部分插入水中时会看起来弯曲。折射光线弯曲的程度由材料的折射率决定。通常，这是一个描述从真空进入材料时光线弯曲程度的单一值。玻璃的折射率大约在1.5...

10.1 An Abstract Class for Materials 现在我们想要实现镜面反射的材质，但我们要如何处理不同物体所使用的不同材质呢？我们可以创建一个材质的抽象类，并且在我们的渲染器中，material类还需要负责两个功能： 创建散布光线，或者入射光线被材质吸收掉 如果存在光线散布，则需要给出光线的衰减程度 #ifndef MATERIAL_H #defin...

现在，我们可以着手实现更为真实的材质了，首先是常见的漫反射材质 9.1 A Simple Diffuse Material 漫反射物体的特点是不发出自己的光，而是反射周围环境中的光。它们会把反射的光调制成自身的固有颜色。比如，如果一个红色的漫反射物体受到白光照射，它会反射出红色的光，因为它的固有颜色是红色。当光线照射到漫反射表面时，反射的方向是随机的，这意味着光线会以各种不同的角度反射出...

我们当前的渲染结果中有明显的锯齿。当真实的相机拍照时，在物体边缘处通常不会有明显的锯齿，这是因为边缘的像素是与前景与背景在一定程度上混合的结果。而在渲染中，我们可以通过对每个像素的一些采样进行平均来获取相近的效果。 当前，相机构建出的光线会穿过每个像素的中心点，这种做法被称为点采样point sampling。要理解点采样的问题，我们可以想象要渲染一个远处的黑白棋盘，棋盘由8x8的黑白块组...

因为相机是渲染器的一个重要组成模块，我们有必要将其抽象到一个单独的类中。camera类主要负责两个任务： 构建并向场景中散布光线 使用光线的计算结果渲染图像 我们把这两个任务分别放在函数private initialize()和public render()中， 同时，在相机的重构中，我们可以将此前在main.cpp中的函数ray_color()包含起来，因为它属于渲染图像的...

6.1 Shading with Surface Normals 我们需要先明确一点：在我们的光线追踪器中，并非所有法线都需要进行归一化，尤其是对于法线的方向来说。 对于一个球体，法线就等于球面上一点减去球心得到的向量，如下图所示： 现在让我们将法线添加到到球体的着色计算中。因为目前我们的场景中还没有任何照明，我们暂时可以让球体的法线作为球体的颜色，具体的做法是，根据光线与球面的交...

现在我们为光线追踪器添加一个球体，作为场景中的第一个物体。之所以选择球体，是因为计算球体与光线的相交相对简单。 5.1 Ray-Sphere Intersection 假设三维空间中一个球体的中心位置位于点(Cx, Cy, Cz)上，半径为r，则该球体的表达公式为 [(C_x-x)^2+(C_y-y)^2+(C_z-z)^2=r^2] 在计算机图形学，我们要尽可能地使用向量，例如我们...

4.1 The ray Class 所有的光线追踪器都有一个ray类，并且会计算沿着光线会看到的颜色。我们可以把光线理解为一个函数P(t) = A + tb，其中P是三维空间中线上的一点，A是光线原点，b是光线方向，t是一个实数参数，在程序中对应的数值类型是double。通过改变t的值，我们可以得到直线上任意位置。如果我们限定t是正数，则函数表示的概念就是我们所说的half-line或ra...