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1
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1
Cargo.lock
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@@ -1240,6 +1240,7 @@ dependencies = [
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"ops",
|
"ops",
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"pretty_env_logger",
|
"pretty_env_logger",
|
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"rand 0.10.1",
|
"rand 0.10.1",
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|
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|
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|
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|
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[dependencies]
|
[dependencies]
|
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|
dotenv = "0.15.0"
|
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image = "0.25.10"
|
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|
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is_close = "0.1.3"
|
is_close = "0.1.3"
|
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|
log = "0.4.29"
|
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|
ops = "0.6.0"
|
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|
pretty_env_logger = "0.5.0"
|
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|
rand = "0.10.1"
|
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|
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|
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|
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|
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38
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Normal file
38
scenes/bench.json
Normal file
@@ -0,0 +1,38 @@
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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{ "type": "triangle", "p1": [-2, 2, -4], "p2": [2, 2, -4], "p3": [0, 4, -4], "material": 3},
|
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|
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{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, 20], "p2": [-20, -1, -20], "p3": [-20, 20, -20], "p4": [-20, 20, 20], "material": 0},
|
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{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, 20], "p2": [20, -1, 20], "p3": [20, -1, -20], "p4": [-20, -1, -20], "material": 0},
|
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{ "type": "quad", "p1": [20, -1, 20], "p2": [20, -1, -20], "p3": [20, 20, -20], "p4": [20, 20, 20], "material": 0},
|
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{ "type": "cube", "p1": [8, 0, 2], "p2": [12, 0, 2], "p3": [12, 4, 2], "p4": [8, 4, 2], "p5": [8, 0, -2], "p6": [12, 0, -2], "p7": [12, 4, -2], "p8": [8, 4, -2], "material": 3},
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{ "type": "circle", "center": [-9, 3, 0], "radius": 3, "normal": [0, 1, 0.5], "material": {"type": "metal", "albedo": [0.9, 0.9, 0.9], "prob": 1.0, "fuzz": 0.3}}
|
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@@ -1,22 +0,0 @@
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@@ -1,35 +1,35 @@
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
{ "type": "dielectric", "refraction_index": 1.5},
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|
{ "type": "dielectric", "refraction_index": 0.67},
|
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|
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|
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|
|
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|
],
|
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"objects": [
|
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|
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{ "type": "sphere", "center": { "x": 0, "y": 0.7, "z": -0.4 }, "radius": 0.2, "material": 0},
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|
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|
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|
||||||
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|
{ "type": "sphere", "center": [0.0, 0.0, -1.2], "radius": 0.5, "material": 3},
|
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|
{ "type": "sphere", "center": [-1, 0, -1], "radius": 0.4, "material": 5},
|
||||||
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|
{ "type": "sphere", "center": [1, 0, -1], "radius": 0.5, "material": 6},
|
||||||
{ "type": "sphere", "center": { "x": 20, "y": 7, "z": -15 }, "radius": 10.5, "material": 0}
|
{ "type": "sphere", "center": [20, 7, -15], "radius": 10.5, "material": 0}
|
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]
|
]
|
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}
|
}
|
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@@ -1,32 +0,0 @@
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|
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|
|
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|
|
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{ "type": "lambertian", "albedo": { "x": 0.1, "y": 0.2, "z": 0.5 }, "prob": 1.0 },
|
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{ "type": "dielectric", "refraction_index": 1.5},
|
|
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{ "type": "dielectric", "refraction_index": 0.67},
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|
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],
|
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"objects": [
|
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|
|
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|
|
||||||
{ "type": "sphere", "center": { "x": 0.0, "y": -100.5, "z": -1.0 }, "radius": 100.0, "material": 2},
|
|
||||||
{ "type": "sphere", "center": { "x": 0.0, "y": 0.0, "z": -1.2 }, "radius": 0.5, "material": 3},
|
|
||||||
{ "type": "sphere", "center": { "x": -1, "y": 0, "z": -1 }, "radius": 0.4, "material": 5},
|
|
||||||
{ "type": "sphere", "center": { "x": 1, "y": 0, "z": -1 }, "radius": 0.5, "material": 6},
|
|
||||||
{ "type": "sphere", "center": { "x": 20, "y": 7, "z": -15 }, "radius": 10.5, "material": 0}
|
|
||||||
]
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
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|
|
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|
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@@ -1,12 +1,13 @@
|
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"image_width": 1920,
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"image_height": 1080,
|
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|
|
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|
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|
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|
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|
||||||
|
"look_from": [-10, 4, 15],
|
||||||
|
"look_at": [-11.0, 0.0, 0.0],
|
||||||
"vup": [0.0, 1.0, 0.0],
|
"vup": [0.0, 1.0, 0.0],
|
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"defocus_angle": 0,
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"defocus_angle": 0,
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"focus_dist": 15.68
|
"focus_dist": 15.68
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@@ -28,7 +29,8 @@
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|
||||||
{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, 20], "p2": [20, -1, 20], "p3": [20, -1, -20], "p4": [-20, -1, -20], "material": 0},
|
{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, 20], "p2": [20, -1, 20], "p3": [20, -1, -20], "p4": [-20, -1, -20], "material": 0},
|
||||||
{ "type": "quad", "p1": [20, -1, 20], "p2": [20, -1, -20], "p3": [20, 20, -20], "p4": [20, 20, 20], "material": 0},
|
{ "type": "quad", "p1": [20, -1, 20], "p2": [20, -1, -20], "p3": [20, 20, -20], "p4": [20, 20, 20], "material": 0},
|
||||||
{ "type": "cube", "p1": [8, 0, 2], "p2": [12, 0, 2], "p3": [12, 4, 2], "p4": [8, 4, 2], "p5": [8, 0, -2], "p6": [12, 0, -2], "p7": [12, 4, -2], "p8": [8, 4, -2], "material": 3}
|
{ "type": "cube", "p1": [8, 0, 2], "p2": [12, 0, 2], "p3": [12, 4, 2], "p4": [8, 4, 2], "p5": [8, 0, -2], "p6": [12, 0, -2], "p7": [12, 4, -2], "p8": [8, 4, -2], "material": 3},
|
||||||
|
{ "type": "circle", "center": [-9, 3, 0], "radius": 3, "normal": [0, 1, 0.5], "material": {"type": "metal", "albedo": [0.9, 0.9, 0.9], "prob": 1.0, "fuzz": 0.3}}
|
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]
|
]
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}
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35
scenes/texture.json
Normal file
35
scenes/texture.json
Normal file
@@ -0,0 +1,35 @@
|
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{
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"filename": "textured.png",
|
||||||
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"image_width": 1920,
|
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|
||||||
|
"max_depth": 50,
|
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|
"camera": {
|
||||||
|
"anti_alias_rate": 2,
|
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|
"fov": 50.0,
|
||||||
|
"look_from": [-3, 4, 10],
|
||||||
|
"look_at": [-3, 0.0, -10.0],
|
||||||
|
"vup": [0.0, 1.0, 0.0],
|
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|
"defocus_angle": 0,
|
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"focus_dist": 15.68
|
||||||
|
},
|
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|
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{ "type": "lambertian", "albedo": [0.2, 0.2, 0.2], "prob": 0.8 },
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{"type": "texture", "source": "./textures/earthmap1k.png"},
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|
"objects": [
|
||||||
|
{ "type": "sphere", "center": [0.0, 0.0, -1.2], "radius": 0.9, "material": 2},
|
||||||
|
{ "type": "sphere", "center": [-2, 0, -1], "radius": 0.8, "material": 1},
|
||||||
|
{ "type": "triangle", "p1": [0, 0, -4], "p2": [4, 0, -4], "p3": [2, 2, -4], "material": 2},
|
||||||
|
{ "type": "triangle", "p1": [-2, 2, -4], "p2": [2, 2, -4], "p3": [0, 4, -4], "material": 1},
|
||||||
|
{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, -20], "p2": [20, -1, -20], "p3": [20, 20, -20], "p4": [-20, 20, -20], "material": 0},
|
||||||
|
{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, 20], "p2": [-20, -1, -20], "p3": [-20, 20, -20], "p4": [-20, 20, 20], "material": 0},
|
||||||
|
{ "type": "quad", "p1": [-20, -1, 20], "p2": [20, -1, 20], "p3": [20, -1, -20], "p4": [-20, -1, -20], "material": 0},
|
||||||
|
{ "type": "quad", "p1": [20, -1, 20], "p2": [20, -1, -20], "p3": [20, 20, -20], "p4": [20, 20, 20], "material": 0},
|
||||||
|
{ "type": "quad", "p1": [-4, 3, -4], "p2": [-1, 3, -4], "p3": [-1, 6, -4], "p4": [-4, 6, -4], "material": 1},
|
||||||
|
{ "type": "quad", "p1": [-8, 3, -4], "p2": [-5, 3, -4], "p3": [-5, 6, -4], "p4": [-8, 6, -4], "material": 2}
|
||||||
|
]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
132
src/camera.rs
132
src/camera.rs
@@ -1,22 +1,11 @@
|
|||||||
use std::{f32::consts::PI, sync::Arc};
|
use std::f32::consts::PI;
|
||||||
|
|
||||||
use log::{info, warn};
|
use crate::{ray::Ray, vec3::Vec3};
|
||||||
|
|
||||||
use crate::{
|
|
||||||
objects::{hit::Hit, traits::Hittable},
|
|
||||||
ray::Ray,
|
|
||||||
vec3::{Colour, Vec3},
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Debug)]
|
#[derive(Debug)]
|
||||||
pub struct Camera {
|
pub struct Camera {
|
||||||
// output
|
|
||||||
image_width: u32,
|
|
||||||
image_height: u32,
|
|
||||||
|
|
||||||
// raytracing
|
// raytracing
|
||||||
anti_alias_rate: u32,
|
anti_alias_rate: u32,
|
||||||
max_depth: u32,
|
|
||||||
pixel00_loc: Vec3,
|
pixel00_loc: Vec3,
|
||||||
pixel_delta_u: Vec3,
|
pixel_delta_u: Vec3,
|
||||||
pixel_delta_v: Vec3,
|
pixel_delta_v: Vec3,
|
||||||
@@ -44,12 +33,9 @@ fn deg_to_rad(deg: f32) -> f32 {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Camera {
|
impl Camera {
|
||||||
pub fn new(image_width: u32, image_height: u32) -> Self {
|
pub fn new() -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
image_width,
|
|
||||||
image_height,
|
|
||||||
anti_alias_rate: 1,
|
anti_alias_rate: 1,
|
||||||
max_depth: 10,
|
|
||||||
dirty: true,
|
dirty: true,
|
||||||
fov: 60.,
|
fov: 60.,
|
||||||
pixel00_loc: Vec3::default(),
|
pixel00_loc: Vec3::default(),
|
||||||
@@ -69,10 +55,7 @@ impl Camera {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn new_full(
|
pub fn new_full(
|
||||||
image_width: u32,
|
|
||||||
image_height: u32,
|
|
||||||
anti_alias_rate: u32,
|
anti_alias_rate: u32,
|
||||||
max_depth: u32,
|
|
||||||
fov: f32,
|
fov: f32,
|
||||||
look_from: Vec3,
|
look_from: Vec3,
|
||||||
look_at: Vec3,
|
look_at: Vec3,
|
||||||
@@ -81,10 +64,7 @@ impl Camera {
|
|||||||
focus_dist: f32,
|
focus_dist: f32,
|
||||||
) -> Self {
|
) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
image_width,
|
|
||||||
image_height,
|
|
||||||
anti_alias_rate,
|
anti_alias_rate,
|
||||||
max_depth,
|
|
||||||
pixel00_loc: Vec3::default(),
|
pixel00_loc: Vec3::default(),
|
||||||
pixel_delta_u: Vec3::default(),
|
pixel_delta_u: Vec3::default(),
|
||||||
pixel_delta_v: Vec3::default(),
|
pixel_delta_v: Vec3::default(),
|
||||||
@@ -103,7 +83,11 @@ impl Camera {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn init(&mut self) {
|
pub fn init(&mut self, width: u32, height: u32) {
|
||||||
|
if !self.dirty {
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// camera
|
// camera
|
||||||
let theta = deg_to_rad(self.fov);
|
let theta = deg_to_rad(self.fov);
|
||||||
let h = (theta / 2.).tan();
|
let h = (theta / 2.).tan();
|
||||||
@@ -113,13 +97,13 @@ impl Camera {
|
|||||||
|
|
||||||
// viewport
|
// viewport
|
||||||
let viewport_height = 2. * h * self.focus_dist;
|
let viewport_height = 2. * h * self.focus_dist;
|
||||||
let viewport_width = viewport_height * (self.image_width as f32 / self.image_height as f32);
|
let viewport_width = viewport_height * (width as f32 / height as f32);
|
||||||
let viewport_u = viewport_width * self.u;
|
let viewport_u = viewport_width * self.u;
|
||||||
let viewport_v = viewport_height * -self.v;
|
let viewport_v = viewport_height * -self.v;
|
||||||
|
|
||||||
// variables
|
// variables
|
||||||
self.pixel_delta_u = viewport_u / self.image_width as f32;
|
self.pixel_delta_u = viewport_u / width;
|
||||||
self.pixel_delta_v = viewport_v / self.image_height as f32;
|
self.pixel_delta_v = viewport_v / height;
|
||||||
self.pixel00_loc =
|
self.pixel00_loc =
|
||||||
self.look_from - (self.focus_dist * self.w) - viewport_u / 2. - viewport_v / 2.;
|
self.look_from - (self.focus_dist * self.w) - viewport_u / 2. - viewport_v / 2.;
|
||||||
self.dirty = false;
|
self.dirty = false;
|
||||||
@@ -131,6 +115,27 @@ impl Camera {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_anti_alias_rate(&self) -> u32 {
|
||||||
|
self.anti_alias_rate
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_pixel_tl(&self, x: u32, y: u32) -> Vec3 {
|
||||||
|
self.pixel00_loc + (x * self.pixel_delta_u) + (y * self.pixel_delta_v)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_ray(&self, pixel_tl: Vec3, x: u32, y: u32) -> Ray {
|
||||||
|
let pixel_loc = pixel_tl
|
||||||
|
+ (x * self.pixel_delta_u / (self.anti_alias_rate + 1) as f32)
|
||||||
|
+ (y * self.pixel_delta_v / (self.anti_alias_rate + 1) as f32);
|
||||||
|
let ray_orig = if self.defocus_angle > 0. {
|
||||||
|
self.defocus_disk_sample()
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
self.look_from
|
||||||
|
};
|
||||||
|
let ray_dir = pixel_loc - ray_orig;
|
||||||
|
Ray::new(ray_orig, ray_dir)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn set_fov(&mut self, fov: f32) {
|
pub fn set_fov(&mut self, fov: f32) {
|
||||||
if self.fov != fov {
|
if self.fov != fov {
|
||||||
self.fov = fov;
|
self.fov = fov;
|
||||||
@@ -138,13 +143,6 @@ impl Camera {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn set_max_depth(&mut self, depth: u32) {
|
|
||||||
if self.max_depth != depth {
|
|
||||||
self.max_depth = depth;
|
|
||||||
self.dirty = true;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
pub fn set_anti_alias_rate(&mut self, rate: u32) {
|
pub fn set_anti_alias_rate(&mut self, rate: u32) {
|
||||||
if self.anti_alias_rate != rate {
|
if self.anti_alias_rate != rate {
|
||||||
self.anti_alias_rate = rate;
|
self.anti_alias_rate = rate;
|
||||||
@@ -181,72 +179,8 @@ impl Camera {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn defocus_disk_sample(&self) -> Vec3 {
|
pub fn defocus_disk_sample(&self) -> Vec3 {
|
||||||
let p = Vec3::random_in_unit_disk();
|
let p = Vec3::random_in_unit_disk();
|
||||||
self.look_from + (p.x() * self.defocus_disk_u) + (p.y() * self.defocus_disk_v)
|
self.look_from + (p.x() * self.defocus_disk_u) + (p.y() * self.defocus_disk_v)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn render(&mut self, hittables: &Vec<Arc<dyn Hittable>>) {
|
|
||||||
if self.dirty {
|
|
||||||
self.init()
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
let mut imgbuf = image::ImageBuffer::new(self.image_width, self.image_height);
|
|
||||||
|
|
||||||
// render
|
|
||||||
for j in 0..self.image_height {
|
|
||||||
info!("{}\tScanlines remaining.", (self.image_height - j));
|
|
||||||
for i in 0..self.image_width {
|
|
||||||
let pixel_tl =
|
|
||||||
self.pixel00_loc + (i * self.pixel_delta_u) + (j * self.pixel_delta_v);
|
|
||||||
|
|
||||||
let mut pixel_colour = Colour::default();
|
|
||||||
for y in 1..(self.anti_alias_rate + 1) {
|
|
||||||
for x in 1..(self.anti_alias_rate + 1) {
|
|
||||||
let pixel_loc = pixel_tl
|
|
||||||
+ (x * self.pixel_delta_u / (self.anti_alias_rate + 1) as f32)
|
|
||||||
+ (y * self.pixel_delta_v / (self.anti_alias_rate + 1) as f32);
|
|
||||||
let ray_orig = if self.defocus_angle > 0. {
|
|
||||||
self.defocus_disk_sample()
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
self.look_from
|
|
||||||
};
|
|
||||||
let ray_dir = pixel_loc - ray_orig;
|
|
||||||
let r = Ray::new(ray_orig, ray_dir);
|
|
||||||
pixel_colour += self.ray_colour(hittables, &r, self.max_depth);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
let pixel = imgbuf.get_pixel_mut(i, j);
|
|
||||||
*pixel =
|
|
||||||
(pixel_colour / (self.anti_alias_rate * self.anti_alias_rate) as f32).output();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
info!("Writing image file...");
|
|
||||||
imgbuf.save("output.png").unwrap();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
fn ray_colour(&self, hittables: &Vec<Arc<dyn Hittable>>, r: &Ray, depth: u32) -> Colour {
|
|
||||||
if depth == 0 {
|
|
||||||
return Colour::default();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
let closest = Hit::hit_list(hittables, r);
|
|
||||||
if let Some(hit) = closest {
|
|
||||||
if let Some((scattered, att)) = hit.mat().scatter(&hit, r) {
|
|
||||||
if let Some(ray) = scattered {
|
|
||||||
return att * self.ray_colour(hittables, &ray, depth - 1);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return att;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return Colour::default();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// background
|
|
||||||
let unit_dir = r.dir().get_unit();
|
|
||||||
let a = 0.5 * (unit_dir.y() + 1.);
|
|
||||||
|
|
||||||
(1.0 - a) * Colour::new(1., 1., 1.) + a * Colour::new(0.5, 0.7, 1.0)
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
110
src/main.rs
110
src/main.rs
@@ -3,118 +3,32 @@
|
|||||||
mod camera;
|
mod camera;
|
||||||
mod objects;
|
mod objects;
|
||||||
mod ray;
|
mod ray;
|
||||||
|
mod raytracer;
|
||||||
mod scenes;
|
mod scenes;
|
||||||
mod vec3;
|
mod vec3;
|
||||||
|
|
||||||
use std::fs;
|
use std::{env, fs};
|
||||||
use std::sync::Arc;
|
|
||||||
|
|
||||||
use crate::camera::Camera;
|
|
||||||
use crate::objects::materials::dielectric::Dielectric;
|
|
||||||
use crate::objects::materials::lambertian::{Lambertian, Metal};
|
|
||||||
use crate::objects::sphere::Sphere;
|
|
||||||
use crate::objects::traits::Hittable;
|
|
||||||
use crate::ray::Ray;
|
use crate::ray::Ray;
|
||||||
|
use crate::raytracer::render;
|
||||||
use crate::scenes::scene::Scene;
|
use crate::scenes::scene::Scene;
|
||||||
use crate::vec3::Vec3;
|
use crate::vec3::Vec3;
|
||||||
use dotenv::dotenv;
|
use dotenv::dotenv;
|
||||||
use rand::RngExt;
|
|
||||||
|
|
||||||
// TODO: implement scene serialization
|
// TODO: implement scene serialization
|
||||||
fn main() {
|
fn main() {
|
||||||
dotenv().ok();
|
dotenv().ok();
|
||||||
pretty_env_logger::init();
|
pretty_env_logger::init();
|
||||||
|
|
||||||
// TODO: use cli arg for scenefile
|
// TODO: better cli parsing || add random flag to generate random scene
|
||||||
let json_file = "./scenes/scene.json";
|
let mut json_file = "./scenes/scene.json";
|
||||||
|
let args: Vec<String> = env::args().collect();
|
||||||
|
if args.len() > 1 {
|
||||||
|
json_file = &args[1];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
let json_str = fs::read_to_string(json_file).expect("Reading specified scene file failed!");
|
let json_str = fs::read_to_string(json_file).expect("Reading specified scene file failed!");
|
||||||
let mut scene: Scene = serde_json::from_str(&json_str).unwrap();
|
let mut scene: Scene = serde_json::from_str(&json_str).unwrap();
|
||||||
scene.render();
|
let mut scene: Scene = Scene::random();
|
||||||
return;
|
render(&mut scene);
|
||||||
|
|
||||||
// random spheres code; thought: make this available as cli flag?
|
|
||||||
let ground = Lambertian::rgb(0.5, 0.5, 0.5, 1.);
|
|
||||||
let mut world: Vec<Arc<dyn Hittable>> = vec![Arc::new(Sphere::xyz(
|
|
||||||
0.,
|
|
||||||
-1000.,
|
|
||||||
0.,
|
|
||||||
1000.,
|
|
||||||
Arc::new(ground),
|
|
||||||
))];
|
|
||||||
|
|
||||||
let mut rng = rand::rng();
|
|
||||||
let point = Vec3::new(4., 0.2, 0.);
|
|
||||||
for a in -11..11 {
|
|
||||||
for b in -11..11 {
|
|
||||||
let mat = rng.random_range((0.)..1.);
|
|
||||||
let center = Vec3::new(
|
|
||||||
a as f32 + 0.9 * rng.random_range((0.)..1.),
|
|
||||||
0.2,
|
|
||||||
b as f32 + 0.9 * rng.random_range((0.)..1.),
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
if (center - point).length() > 0.9 {
|
|
||||||
if mat < 0.8 {
|
|
||||||
// diffuse
|
|
||||||
world.push(Arc::new(Sphere::new(
|
|
||||||
center,
|
|
||||||
0.2,
|
|
||||||
Arc::new(Lambertian::new(Vec3::random() * Vec3::random(), 1.)),
|
|
||||||
)));
|
|
||||||
} else if mat < 0.95 {
|
|
||||||
// metal
|
|
||||||
world.push(Arc::new(Sphere::new(
|
|
||||||
center,
|
|
||||||
0.2,
|
|
||||||
Arc::new(Metal::rgb(
|
|
||||||
rng.random_range(0.5..1.),
|
|
||||||
rng.random_range(0.5..1.),
|
|
||||||
rng.random_range(0.5..1.),
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
rng.random_range((0.)..0.5),
|
|
||||||
)),
|
|
||||||
)));
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
// glass
|
|
||||||
world.push(Arc::new(Sphere::new(
|
|
||||||
center,
|
|
||||||
0.2,
|
|
||||||
Arc::new(Dielectric::new(1.5)),
|
|
||||||
)));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
world.push(Arc::new(Sphere::xyz(
|
|
||||||
0.,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
0.,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
Arc::new(Dielectric::new(1.5)),
|
|
||||||
)));
|
|
||||||
world.push(Arc::new(Sphere::xyz(
|
|
||||||
-4.,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
0.,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
Arc::new(Lambertian::rgb(0.4, 0.2, 0.1, 1.)),
|
|
||||||
)));
|
|
||||||
world.push(Arc::new(Sphere::xyz(
|
|
||||||
4.,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
0.,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
Arc::new(Metal::rgb(0.7, 0.6, 0.5, 1., 0.)),
|
|
||||||
)));
|
|
||||||
|
|
||||||
let mut c = Camera::new(1920, 1080);
|
|
||||||
c.set_fov(20.);
|
|
||||||
c.set_anti_alias_rate(23);
|
|
||||||
c.set_max_depth(50);
|
|
||||||
c.set_look_from(Vec3::new(13., 2., 3.));
|
|
||||||
c.set_look_at(Vec3::new(0., 0., 0.));
|
|
||||||
c.add_defocus_blur(0.6, 10.);
|
|
||||||
|
|
||||||
c.render(&world);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,7 +1,10 @@
|
|||||||
|
pub mod circle;
|
||||||
|
pub mod cube;
|
||||||
|
pub mod cylinder;
|
||||||
pub mod hit;
|
pub mod hit;
|
||||||
pub mod materials;
|
pub mod materials;
|
||||||
pub mod sphere;
|
pub mod mesh;
|
||||||
pub mod triangle;
|
|
||||||
pub mod quad;
|
pub mod quad;
|
||||||
pub mod cube;
|
pub mod sphere;
|
||||||
pub mod traits;
|
pub mod traits;
|
||||||
|
pub mod triangle;
|
||||||
|
|||||||
71
src/objects/circle.rs
Normal file
71
src/objects/circle.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,71 @@
|
|||||||
|
use std::{f32::consts::PI, sync::Arc};
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::{
|
||||||
|
objects::{materials::traits::Material, traits::Hittable},
|
||||||
|
ray::Ray,
|
||||||
|
vec3::Vec3,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
use super::hit::Hit;
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Debug)]
|
||||||
|
pub struct Circle {
|
||||||
|
radius: f32,
|
||||||
|
center: Vec3,
|
||||||
|
normal: Vec3,
|
||||||
|
material: Arc<dyn Material>,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Circle {
|
||||||
|
pub fn new(radius: f32, center: Vec3, normal: Vec3, material: Arc<dyn Material>) -> Self {
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
radius,
|
||||||
|
center,
|
||||||
|
normal: normal.get_unit(),
|
||||||
|
material,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Hittable for Circle {
|
||||||
|
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
||||||
|
// check if ray parallel to plane
|
||||||
|
let dot = self.normal.dot(r.dir());
|
||||||
|
if dot == 0.0 {
|
||||||
|
return None;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// hitpoint on plane
|
||||||
|
let t = self.normal.dot(&(self.center - r.origin())) / dot;
|
||||||
|
|
||||||
|
// hits behind camera
|
||||||
|
if t < 0. {
|
||||||
|
return None;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
let p = r.at(t);
|
||||||
|
if (p - self.center).length() < self.radius {
|
||||||
|
let uv = self.to_uv(&p);
|
||||||
|
return Some(Hit::new(
|
||||||
|
t,
|
||||||
|
p,
|
||||||
|
self.normal,
|
||||||
|
self.material.clone(),
|
||||||
|
self.normal.dot(r.dir()) < 0.,
|
||||||
|
*uv.x(),
|
||||||
|
*uv.y(),
|
||||||
|
));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn to_uv(&self, point: &Vec3) -> Vec3 {
|
||||||
|
let p = *point - self.center;
|
||||||
|
// TODO: add rotated texture support
|
||||||
|
Vec3::new(
|
||||||
|
0.5 + p.y().atan2(*p.x()) / (2. * PI),
|
||||||
|
1. - (p.z() / self.radius).acos() / PI,
|
||||||
|
0.0,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -11,7 +11,6 @@ use super::hit::Hit;
|
|||||||
#[derive(Debug)]
|
#[derive(Debug)]
|
||||||
pub struct Cube {
|
pub struct Cube {
|
||||||
faces: Vec<Arc<dyn Hittable>>,
|
faces: Vec<Arc<dyn Hittable>>,
|
||||||
material: Arc<dyn Material>,
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Cube {
|
impl Cube {
|
||||||
@@ -34,7 +33,7 @@ impl Cube {
|
|||||||
Arc::new(Quad::new(p5, p6, p7, p8, material.clone())),
|
Arc::new(Quad::new(p5, p6, p7, p8, material.clone())),
|
||||||
Arc::new(Quad::new(p4, p3, p7, p8, material.clone())),
|
Arc::new(Quad::new(p4, p3, p7, p8, material.clone())),
|
||||||
];
|
];
|
||||||
Self { faces, material }
|
Self { faces }
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -43,8 +42,8 @@ impl Hittable for Cube {
|
|||||||
Hit::hit_list(&self.faces, r)
|
Hit::hit_list(&self.faces, r)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn normal_at(&self, p: &Vec3) -> Vec3 {
|
fn to_uv(&self, _point: &Vec3) -> Vec3 {
|
||||||
// TODO: normal calc for cube
|
// TODO: map to [0.1] relative to specific face
|
||||||
todo!()
|
todo!()
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -12,16 +12,47 @@ pub struct Hit {
|
|||||||
n: Vec3,
|
n: Vec3,
|
||||||
mat: Arc<dyn Material>,
|
mat: Arc<dyn Material>,
|
||||||
front_face: bool,
|
front_face: bool,
|
||||||
|
u: f32,
|
||||||
|
v: f32,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Hit {
|
impl Hit {
|
||||||
pub fn new(t: f32, p: Vec3, n: Vec3, mat: Arc<dyn Material>, front_face: bool) -> Self {
|
pub fn new(
|
||||||
|
t: f32,
|
||||||
|
p: Vec3,
|
||||||
|
n: Vec3,
|
||||||
|
mat: Arc<dyn Material>,
|
||||||
|
front_face: bool,
|
||||||
|
u: f32,
|
||||||
|
v: f32,
|
||||||
|
) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
t,
|
t,
|
||||||
p,
|
p,
|
||||||
n: if front_face { n } else { -n },
|
n: if front_face { n } else { -n },
|
||||||
mat,
|
mat,
|
||||||
front_face,
|
front_face,
|
||||||
|
u,
|
||||||
|
v,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn from_minimal(
|
||||||
|
mh: MinimalHit,
|
||||||
|
n: Vec3,
|
||||||
|
mat: Arc<dyn Material>,
|
||||||
|
front_face: bool,
|
||||||
|
u: f32,
|
||||||
|
v: f32,
|
||||||
|
) -> Self {
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
t: mh.t,
|
||||||
|
p: mh.p,
|
||||||
|
n,
|
||||||
|
mat,
|
||||||
|
front_face,
|
||||||
|
u,
|
||||||
|
v,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -45,6 +76,10 @@ impl Hit {
|
|||||||
self.front_face
|
self.front_face
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn uv(&self) -> (f32, f32) {
|
||||||
|
(self.u, self.v)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// TODO: use front_face to discard back-hits for culling
|
// TODO: use front_face to discard back-hits for culling
|
||||||
pub fn hit_list(hittables: &Vec<Arc<dyn Hittable>>, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
pub fn hit_list(hittables: &Vec<Arc<dyn Hittable>>, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
||||||
let mut closest: Option<Hit> = None;
|
let mut closest: Option<Hit> = None;
|
||||||
@@ -61,3 +96,22 @@ impl Hit {
|
|||||||
closest
|
closest
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub struct MinimalHit {
|
||||||
|
t: f32,
|
||||||
|
p: Vec3,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl MinimalHit {
|
||||||
|
pub fn new(t: f32, p: Vec3) -> Self {
|
||||||
|
Self { t, p }
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn t(&self) -> f32 {
|
||||||
|
self.t
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn p(&self) -> &Vec3 {
|
||||||
|
&self.p
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -2,3 +2,4 @@ pub mod dielectric;
|
|||||||
pub mod lambertian;
|
pub mod lambertian;
|
||||||
pub mod normal;
|
pub mod normal;
|
||||||
pub mod traits;
|
pub mod traits;
|
||||||
|
pub mod texture;
|
||||||
|
|||||||
@@ -6,7 +6,7 @@ use serde::Deserialize;
|
|||||||
use crate::{
|
use crate::{
|
||||||
objects::{hit::Hit, materials::traits::Material},
|
objects::{hit::Hit, materials::traits::Material},
|
||||||
ray::Ray,
|
ray::Ray,
|
||||||
vec3::{Colour, Vec3},
|
vec3::Colour,
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Debug, Deserialize)]
|
#[derive(Debug, Deserialize)]
|
||||||
@@ -16,9 +16,7 @@ pub struct Dielectric {
|
|||||||
|
|
||||||
impl Dielectric {
|
impl Dielectric {
|
||||||
pub fn new(refraction_index: f32) -> Self {
|
pub fn new(refraction_index: f32) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self { refraction_index }
|
||||||
refraction_index,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn reflectance(cos: f32, refraction_index: f32) -> f32 {
|
fn reflectance(cos: f32, refraction_index: f32) -> f32 {
|
||||||
@@ -46,7 +44,8 @@ impl Material for Dielectric {
|
|||||||
let cannot_refract = ri * sin_theta > 1.;
|
let cannot_refract = ri * sin_theta > 1.;
|
||||||
|
|
||||||
let mut rng = rand::rng();
|
let mut rng = rand::rng();
|
||||||
let dir = if cannot_refract || Dielectric::reflectance(cos_theta, ri) > rng.random::<f32>() {
|
let dir = if cannot_refract || Dielectric::reflectance(cos_theta, ri) > rng.random::<f32>()
|
||||||
|
{
|
||||||
unit.reflect(hit.n())
|
unit.reflect(hit.n())
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
unit.refract(hit.n(), ri)
|
unit.refract(hit.n(), ri)
|
||||||
|
|||||||
@@ -15,10 +15,7 @@ pub struct Lambertian {
|
|||||||
|
|
||||||
impl Lambertian {
|
impl Lambertian {
|
||||||
pub fn new(albedo: Colour, prob: f32) -> Self {
|
pub fn new(albedo: Colour, prob: f32) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self { albedo, prob }
|
||||||
albedo,
|
|
||||||
prob,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn rgb(r: f32, g: f32, b: f32, prob: f32) -> Self {
|
pub fn rgb(r: f32, g: f32, b: f32, prob: f32) -> Self {
|
||||||
@@ -53,11 +50,7 @@ pub struct Metal {
|
|||||||
|
|
||||||
impl Metal {
|
impl Metal {
|
||||||
pub fn new(albedo: Colour, prob: f32, fuzz: f32) -> Self {
|
pub fn new(albedo: Colour, prob: f32, fuzz: f32) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self { albedo, prob, fuzz }
|
||||||
albedo,
|
|
||||||
prob,
|
|
||||||
fuzz,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn rgb(r: f32, g: f32, b: f32, prob: f32, fuzz: f32) -> Self {
|
pub fn rgb(r: f32, g: f32, b: f32, prob: f32, fuzz: f32) -> Self {
|
||||||
|
|||||||
80
src/objects/materials/texture.rs
Normal file
80
src/objects/materials/texture.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,80 @@
|
|||||||
|
use image::{DynamicImage, ImageReader};
|
||||||
|
use log::trace;
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::{
|
||||||
|
objects::{hit::Hit, materials::traits::Material},
|
||||||
|
ray::Ray,
|
||||||
|
vec3::Vec3,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// TODO: overhaul texture implementation so we can support textures for arbitrary materials.
|
||||||
|
// Basically remove this struct, and instead make lambertian/metal/dielectric/take either a texture
|
||||||
|
// or a flat colour
|
||||||
|
// I think we can use an enum ColourSource with a function to fetch a specific colour depending on
|
||||||
|
// if we have a texture/flat colour. and yeah.
|
||||||
|
#[derive(Debug)]
|
||||||
|
pub struct Texture {
|
||||||
|
source: DynamicImage,
|
||||||
|
width: u32,
|
||||||
|
height: u32,
|
||||||
|
stride: usize,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Texture {
|
||||||
|
pub fn new(texture: &str) -> Self {
|
||||||
|
let img = ImageReader::open(texture).unwrap().decode().unwrap(); // FIXME: unwraps
|
||||||
|
trace!(
|
||||||
|
"texture '{}' is {} by {} pixels, with {} bytes total",
|
||||||
|
texture,
|
||||||
|
img.width(),
|
||||||
|
img.height(),
|
||||||
|
img.as_bytes().len()
|
||||||
|
);
|
||||||
|
let stride = match img.color() {
|
||||||
|
// TODO: support other types of image
|
||||||
|
image::ColorType::L8 => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::La8 => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::Rgb8 => 3,
|
||||||
|
image::ColorType::Rgba8 => 4,
|
||||||
|
image::ColorType::L16 => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::La16 => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::Rgb16 => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::Rgba16 => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::Rgb32F => todo!(),
|
||||||
|
image::ColorType::Rgba32F => todo!(),
|
||||||
|
_ => 3,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
width: img.width(),
|
||||||
|
height: img.height(),
|
||||||
|
source: img,
|
||||||
|
stride,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn _idx(&self, u: f32, v: f32) -> usize {
|
||||||
|
let x: usize = (u * ((self.width - 1) as f32)) as usize;
|
||||||
|
let y: usize = (v * ((self.height - 1) as f32)) as usize;
|
||||||
|
|
||||||
|
y * self.width as usize + x
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn _at(&self, u: f32, v: f32) -> Vec3 {
|
||||||
|
let b = self.source.as_bytes();
|
||||||
|
let idx = self._idx(u, v);
|
||||||
|
|
||||||
|
Vec3::from_u8(
|
||||||
|
b[self.stride * idx],
|
||||||
|
b[self.stride * idx + 2],
|
||||||
|
b[self.stride * idx + 1],
|
||||||
|
)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Material for Texture {
|
||||||
|
fn scatter(&self, hit: &Hit, _ray: &Ray) -> Option<(Option<Ray>, Vec3)> {
|
||||||
|
let (u, v) = hit.uv();
|
||||||
|
let col = self._at(u, 1. - v);
|
||||||
|
Some((None, col))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
0
src/objects/mesh.rs
Normal file
0
src/objects/mesh.rs
Normal file
@@ -1,10 +1,8 @@
|
|||||||
use crate::objects::hit::Hit;
|
use crate::objects::hit::Hit;
|
||||||
use crate::objects::sphere::Sphere;
|
|
||||||
use crate::objects::traits::Hittable;
|
use crate::objects::traits::Hittable;
|
||||||
use crate::objects::triangle::Triangle;
|
use crate::objects::triangle::Triangle;
|
||||||
use crate::ray::Ray;
|
use crate::ray::Ray;
|
||||||
use crate::{objects::materials::traits::Material, vec3::Vec3};
|
use crate::{objects::materials::traits::Material, vec3::Vec3};
|
||||||
use log::{info, warn};
|
|
||||||
use std::fmt::Debug;
|
use std::fmt::Debug;
|
||||||
use std::sync::Arc;
|
use std::sync::Arc;
|
||||||
|
|
||||||
@@ -15,45 +13,25 @@ pub struct Quad {
|
|||||||
p4: Vec3,
|
p4: Vec3,
|
||||||
material: Arc<dyn Material>,
|
material: Arc<dyn Material>,
|
||||||
normal: Vec3,
|
normal: Vec3,
|
||||||
|
|
||||||
|
// helpers
|
||||||
|
t1: Triangle,
|
||||||
|
t2: Triangle,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Quad {
|
impl Quad {
|
||||||
pub fn new(p1: Vec3, p2: Vec3, p3: Vec3, p4: Vec3, material: Arc<dyn Material>) -> Self {
|
pub fn new(p1: Vec3, p2: Vec3, p3: Vec3, p4: Vec3, material: Arc<dyn Material>) -> Self {
|
||||||
warn!("quad normal {}", (p2 - p1).cross(&(p4 - p1)).get_unit());
|
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
p1,
|
p1,
|
||||||
p2,
|
p2,
|
||||||
p3,
|
p3,
|
||||||
p4,
|
p4,
|
||||||
material,
|
material: material.clone(),
|
||||||
normal: (p2 - p1).cross(&(p4 - p1)).get_unit(),
|
normal: (p2 - p1).cross(&(p4 - p1)).get_unit(),
|
||||||
|
t1: Triangle::new(p1, p2, p4, material.clone()),
|
||||||
|
t2: Triangle::new(p2, p3, p4, material),
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
pub fn corner_spheres(&self) -> Vec<Sphere> {
|
|
||||||
let mut out: Vec<Sphere> = vec![];
|
|
||||||
out.push(Sphere::new(self.p1, 1., self.material.clone()));
|
|
||||||
out.push(Sphere::new(self.p2, 1., self.material.clone()));
|
|
||||||
out.push(Sphere::new(self.p3, 1., self.material.clone()));
|
|
||||||
out.push(Sphere::new(self.p4, 1., self.material.clone()));
|
|
||||||
return out;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
pub fn hit(
|
|
||||||
p1: Vec3,
|
|
||||||
p2: Vec3,
|
|
||||||
p3: Vec3,
|
|
||||||
p4: Vec3,
|
|
||||||
material: Arc<dyn Material>,
|
|
||||||
normal: Vec3,
|
|
||||||
r: &Ray,
|
|
||||||
) -> Option<Hit> {
|
|
||||||
let isct1 = Triangle::hit(p1, p2, p4, material.clone(), normal, r);
|
|
||||||
let isct2 = Triangle::hit(p2, p3, p4, material.clone(), normal, r);
|
|
||||||
if isct1.is_some() {
|
|
||||||
return isct1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return isct2;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Debug for Quad {
|
impl Debug for Quad {
|
||||||
@@ -70,19 +48,22 @@ impl Debug for Quad {
|
|||||||
|
|
||||||
impl Hittable for Quad {
|
impl Hittable for Quad {
|
||||||
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
||||||
Quad::hit(
|
let mh = self.t1.calculate_hit(r).or(self.t2.calculate_hit(r))?;
|
||||||
self.p1,
|
let uvw = self.to_uv(mh.p());
|
||||||
self.p2,
|
|
||||||
self.p3,
|
Some(Hit::from_minimal(
|
||||||
self.p4,
|
mh,
|
||||||
self.material.clone(),
|
|
||||||
self.normal,
|
self.normal,
|
||||||
r,
|
self.material.clone(),
|
||||||
)
|
false,
|
||||||
|
*uvw.x(),
|
||||||
|
*uvw.y(),
|
||||||
|
))
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn normal_at(&self, _p: &Vec3) -> Vec3 {
|
fn to_uv(&self, point: &Vec3) -> Vec3 {
|
||||||
// FIXME: might cause ownership issues
|
let u = (*point - self.p1).dot(&(self.p2 - self.p1)) / (self.p2 - self.p1).length_squared();
|
||||||
return self.normal;
|
let v = (*point - self.p1).dot(&(self.p4 - self.p1)) / (self.p4 - self.p1).length_squared();
|
||||||
|
Vec3::new(u, v, 0.)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,13 +1,13 @@
|
|||||||
use core::f32::math::sqrt;
|
use core::f32::math::sqrt;
|
||||||
|
use std::f32::consts::PI;
|
||||||
use std::fmt::{self, Debug};
|
use std::fmt::{self, Debug};
|
||||||
use std::sync::Arc;
|
use std::sync::Arc;
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::Vec3;
|
||||||
use crate::objects::hit::Hit;
|
use crate::objects::hit::Hit;
|
||||||
use crate::objects::materials::traits::Material;
|
use crate::objects::materials::traits::Material;
|
||||||
use crate::objects::traits::Hittable;
|
use crate::objects::traits::Hittable;
|
||||||
use crate::ray::Ray;
|
use crate::ray::Ray;
|
||||||
use crate::Vec3;
|
|
||||||
|
|
||||||
pub struct Sphere {
|
pub struct Sphere {
|
||||||
center: Vec3,
|
center: Vec3,
|
||||||
@@ -15,7 +15,6 @@ pub struct Sphere {
|
|||||||
material: Arc<dyn Material>,
|
material: Arc<dyn Material>,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
impl Debug for Sphere {
|
impl Debug for Sphere {
|
||||||
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
|
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
|
||||||
f.debug_struct("Sphere")
|
f.debug_struct("Sphere")
|
||||||
@@ -60,17 +59,26 @@ impl Hittable for Sphere {
|
|||||||
let t = if tl > 0.001 { tl } else { tr };
|
let t = if tl > 0.001 { tl } else { tr };
|
||||||
let p = r.at(t);
|
let p = r.at(t);
|
||||||
let out_n = (p - self.center) / self.radius;
|
let out_n = (p - self.center) / self.radius;
|
||||||
|
let uv = self.to_uv(&p);
|
||||||
Some(Hit::new(
|
Some(Hit::new(
|
||||||
t,
|
t,
|
||||||
p,
|
p,
|
||||||
self.normal_at(&p),
|
(p - self.center).get_unit(),
|
||||||
self.material.clone(),
|
self.material.clone(),
|
||||||
out_n.dot(r.dir()) < 0.,
|
out_n.dot(r.dir()) < 0.,
|
||||||
|
*uv.x(),
|
||||||
|
*uv.y(),
|
||||||
))
|
))
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn normal_at(&self, p: &Vec3) -> Vec3 {
|
fn to_uv(&self, point: &Vec3) -> Vec3 {
|
||||||
(*p - self.center).get_unit()
|
let p = *point - self.center;
|
||||||
|
// TODO: add rotated texture support
|
||||||
|
Vec3::new(
|
||||||
|
0.5 + p.y().atan2(*p.x()) / (2. * PI),
|
||||||
|
1. - (p.z() / self.radius).acos() / PI,
|
||||||
|
0.0,
|
||||||
|
)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,10 +1,10 @@
|
|||||||
use std::fmt::Debug;
|
use std::fmt::Debug;
|
||||||
|
|
||||||
use crate::objects::hit::Hit;
|
|
||||||
use crate::Ray;
|
use crate::Ray;
|
||||||
use crate::Vec3;
|
use crate::objects::hit::Hit;
|
||||||
|
use crate::vec3::Vec3;
|
||||||
|
|
||||||
pub trait Hittable: Debug + Send + Sync {
|
pub trait Hittable: Debug + Send + Sync {
|
||||||
|
fn to_uv(&self, point: &Vec3) -> Vec3;
|
||||||
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit>;
|
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit>;
|
||||||
fn normal_at(&self, p: &Vec3) -> Vec3;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,4 +1,4 @@
|
|||||||
use crate::objects::hit::Hit;
|
use crate::objects::hit::{Hit, MinimalHit};
|
||||||
use crate::objects::traits::Hittable;
|
use crate::objects::traits::Hittable;
|
||||||
use crate::ray::Ray;
|
use crate::ray::Ray;
|
||||||
use crate::{objects::materials::traits::Material, vec3::Vec3};
|
use crate::{objects::materials::traits::Material, vec3::Vec3};
|
||||||
@@ -11,52 +11,68 @@ pub struct Triangle {
|
|||||||
p3: Vec3,
|
p3: Vec3,
|
||||||
material: Arc<dyn Material>,
|
material: Arc<dyn Material>,
|
||||||
normal: Vec3,
|
normal: Vec3,
|
||||||
|
|
||||||
|
// barycentric helpers
|
||||||
|
v0: Vec3,
|
||||||
|
v1: Vec3,
|
||||||
|
d00: f32,
|
||||||
|
d01: f32,
|
||||||
|
d11: f32,
|
||||||
|
denom: f32,
|
||||||
|
a4: f32,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Triangle {
|
impl Triangle {
|
||||||
pub fn new(p1: Vec3, p2: Vec3, p3: Vec3, material: Arc<dyn Material>) -> Self {
|
pub fn new(p1: Vec3, p2: Vec3, p3: Vec3, material: Arc<dyn Material>) -> Self {
|
||||||
|
// barycentric helpers cached to save computations
|
||||||
|
let v0 = p2 - p1;
|
||||||
|
let v1 = p3 - p1;
|
||||||
|
let d00 = v0.dot(&v0);
|
||||||
|
let d01 = v0.dot(&v1);
|
||||||
|
let d11 = v1.dot(&v1);
|
||||||
|
let a4 = (p3 - p1).cross(&(p2 - p1)).length();
|
||||||
|
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
p1,
|
p1,
|
||||||
p2,
|
p2,
|
||||||
p3,
|
p3,
|
||||||
material,
|
material,
|
||||||
normal: (p2 - p1).cross(&(p3 - p1)).get_unit(),
|
normal: (p2 - p1).cross(&(p3 - p1)).get_unit(),
|
||||||
|
v0,
|
||||||
|
v1,
|
||||||
|
d00,
|
||||||
|
d01,
|
||||||
|
d11,
|
||||||
|
denom: d00 * d11 - d01 * d01,
|
||||||
|
a4,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn hit(
|
pub fn calculate_hit(&self, r: &Ray) -> Option<MinimalHit> {
|
||||||
p1: Vec3,
|
|
||||||
p2: Vec3,
|
|
||||||
p3: Vec3,
|
|
||||||
material: Arc<dyn Material>,
|
|
||||||
normal: Vec3,
|
|
||||||
r: &Ray,
|
|
||||||
) -> Option<Hit> {
|
|
||||||
// check if ray parallel to plane
|
// check if ray parallel to plane
|
||||||
let dot = normal.dot(r.dir());
|
let dot = self.normal.dot(r.dir());
|
||||||
if dot == 0.0 {
|
if dot == 0.0 {
|
||||||
return None;
|
return None;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
let d = (-normal).dot(&p1);
|
let d = (-self.normal).dot(&self.p1);
|
||||||
// hitpoint on plane
|
// hitpoint on plane
|
||||||
let t = -(normal.dot(&(r.origin() + d))) / dot;
|
let t = -(self.normal.dot(&(r.origin() + d))) / dot;
|
||||||
// hits behind camera
|
// hits behind camera
|
||||||
if t < 0. {
|
if t < 0. {
|
||||||
return None;
|
return None;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
let p = r.at(t);
|
let p = r.at(t);
|
||||||
let a4 = (p3 - p1).cross(&(p2 - p1)).length();
|
let a3 = (self.p3 - p).cross(&(self.p2 - p)).length();
|
||||||
let a3 = (p3 - p).cross(&(p2 - p)).length();
|
let a2 = (self.p3 - p).cross(&(self.p1 - p)).length();
|
||||||
let a2 = (p3 - p).cross(&(p1 - p)).length();
|
let a1 = (self.p2 - p).cross(&(self.p1 - p)).length();
|
||||||
let a1 = (p2 - p).cross(&(p1 - p)).length();
|
|
||||||
|
|
||||||
let diff = (a4 - a1 - a2 - a3).abs();
|
let diff = (self.a4 - a1 - a2 - a3).abs();
|
||||||
if diff < 0.001 {
|
if diff < 0.001 {
|
||||||
return Some(Hit::new(t, p, normal, material, normal.dot(&-r.dir()) > 0.));
|
Some(MinimalHit::new(t, p))
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
return None;
|
None
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -74,18 +90,26 @@ impl Debug for Triangle {
|
|||||||
|
|
||||||
impl Hittable for Triangle {
|
impl Hittable for Triangle {
|
||||||
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
fn hit(&self, r: &Ray) -> Option<Hit> {
|
||||||
Triangle::hit(
|
let mh = self.calculate_hit(r)?;
|
||||||
self.p1,
|
let uvw = self.to_uv(mh.p());
|
||||||
self.p2,
|
|
||||||
self.p3,
|
Some(Hit::from_minimal(
|
||||||
self.material.clone(),
|
mh,
|
||||||
self.normal,
|
self.normal,
|
||||||
r,
|
self.material.clone(),
|
||||||
)
|
self.normal.dot(r.dir()) < 0.,
|
||||||
|
*uvw.x(),
|
||||||
|
*uvw.y(),
|
||||||
|
))
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn normal_at(&self, _p: &Vec3) -> Vec3 {
|
fn to_uv(&self, point: &Vec3) -> Vec3 {
|
||||||
// FIXME: might cause ownership issues
|
let v2 = *point - self.p1;
|
||||||
return self.normal;
|
let d20 = v2.dot(&self.v0);
|
||||||
|
let d21 = v2.dot(&self.v1);
|
||||||
|
|
||||||
|
let v = (self.d11 * d20 - self.d01 * d21) / self.denom;
|
||||||
|
let w = (self.d00 * d21 - self.d01 * d20) / self.denom;
|
||||||
|
Vec3::new(1. - v - w, v, w)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -7,10 +7,7 @@ pub struct Ray {
|
|||||||
|
|
||||||
impl Ray {
|
impl Ray {
|
||||||
pub fn new(origin: Vec3, dir: Vec3) -> Self {
|
pub fn new(origin: Vec3, dir: Vec3) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self { origin, dir }
|
||||||
origin,
|
|
||||||
dir,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn at(&self, t: f32) -> Vec3 {
|
pub fn at(&self, t: f32) -> Vec3 {
|
||||||
|
|||||||
99
src/raytracer.rs
Normal file
99
src/raytracer.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,99 @@
|
|||||||
|
use image::{ExtendedColorType, ImageEncoder, codecs::png::PngEncoder};
|
||||||
|
use log::{error, info, trace};
|
||||||
|
use rayon::iter::IntoParallelIterator;
|
||||||
|
use rayon::prelude::*;
|
||||||
|
use std::{fs::File, sync::Arc, time::Instant};
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::{
|
||||||
|
objects::{hit::Hit, traits::Hittable},
|
||||||
|
ray::Ray,
|
||||||
|
scenes::scene::Scene,
|
||||||
|
vec3::Colour,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn write_image(filename: &str, pixels: &[u8], width: u32, height: u32) {
|
||||||
|
match File::create(filename) {
|
||||||
|
Ok(out) => {
|
||||||
|
let enc = PngEncoder::new(out);
|
||||||
|
if let Err(e) = enc.write_image(pixels, width, height, ExtendedColorType::Rgb8) {
|
||||||
|
error!("Failed writing image: {}", e);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Err(e) => error!("Failed to create image file: {} ", e),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn render(scene: &mut Scene) {
|
||||||
|
scene.init();
|
||||||
|
|
||||||
|
// TODO: currently splits per vertical line, but could be more granular (per chunk)
|
||||||
|
let mut pixels = vec![0_u8; (scene.get_image_width() * scene.get_image_height() * 3) as usize];
|
||||||
|
let scanlines: Vec<(usize, &mut [u8])> = pixels
|
||||||
|
.chunks_mut(scene.get_image_width() as usize * 3)
|
||||||
|
.enumerate()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
|
||||||
|
let now = Instant::now();
|
||||||
|
scanlines.into_par_iter().for_each(|(i, chunk)| {
|
||||||
|
render_chunk(chunk, scene, i as u32);
|
||||||
|
});
|
||||||
|
info!(
|
||||||
|
"rendering took {}.{} seconds.",
|
||||||
|
now.elapsed().as_secs(),
|
||||||
|
now.elapsed().subsec_nanos()
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
info!("Writing image file...");
|
||||||
|
write_image(
|
||||||
|
&scene.get_filename(),
|
||||||
|
&pixels,
|
||||||
|
scene.get_image_width() as u32,
|
||||||
|
scene.get_image_height() as u32,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn render_chunk(chunk: &mut [u8], scene: &Scene, y: u32) {
|
||||||
|
let camera = &scene.get_camera();
|
||||||
|
let aa_rate = &scene.get_camera().get_anti_alias_rate();
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in 0..scene.get_image_width() {
|
||||||
|
let pixel_tl = camera.get_pixel_tl(i, y);
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut pixel_colour = Colour::default();
|
||||||
|
for y in 1..(aa_rate + 1) {
|
||||||
|
for x in 1..(aa_rate + 1) {
|
||||||
|
let r = camera.get_ray(pixel_tl, x, y);
|
||||||
|
pixel_colour += ray_colour(&scene.get_objects(), &r, scene.get_max_depth());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
let (r, g, b) = (pixel_colour / (aa_rate * aa_rate) as f32).output();
|
||||||
|
chunk[(i * 3) as usize] = r;
|
||||||
|
chunk[(i * 3) as usize + 1] = g;
|
||||||
|
chunk[(i * 3) as usize + 2] = b;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
trace!("Line {}\tfinished.", y);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn ray_colour(hittables: &Vec<Arc<dyn Hittable>>, r: &Ray, depth: u32) -> Colour {
|
||||||
|
if depth == 0 {
|
||||||
|
return Colour::default();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
let closest = Hit::hit_list(hittables, r);
|
||||||
|
if let Some(hit) = closest {
|
||||||
|
if let Some((scattered, att)) = hit.mat().scatter(&hit, r) {
|
||||||
|
if let Some(ray) = scattered {
|
||||||
|
return att * ray_colour(hittables, &ray, depth - 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return att;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return Colour::default();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// background
|
||||||
|
let unit_dir = r.dir().get_unit();
|
||||||
|
let a = 0.5 * (unit_dir.y() + 1.);
|
||||||
|
|
||||||
|
(1.0 - a) * Colour::new(1., 1., 1.) + a * Colour::new(0.5, 0.7, 1.0)
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -1,2 +1,4 @@
|
|||||||
pub mod raw_camera;
|
pub mod raw_camera;
|
||||||
|
pub mod material_def;
|
||||||
|
pub mod hittable_def;
|
||||||
pub mod scene;
|
pub mod scene;
|
||||||
|
|||||||
137
src/scenes/hittable_def.rs
Normal file
137
src/scenes/hittable_def.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,137 @@
|
|||||||
|
use std::sync::Arc;
|
||||||
|
|
||||||
|
use log::warn;
|
||||||
|
use serde::Deserialize;
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::{
|
||||||
|
objects::{
|
||||||
|
circle::Circle, cube::Cube, materials::traits::Material, quad::Quad, sphere::Sphere,
|
||||||
|
traits::Hittable, triangle::Triangle,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
scenes::material_def::MaterialDef,
|
||||||
|
vec3::Vec3,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
#[serde(tag = "type", rename_all = "lowercase")]
|
||||||
|
pub(crate) enum HittableDef {
|
||||||
|
Sphere(RawSphere),
|
||||||
|
Triangle(RawTriangle),
|
||||||
|
Quad(RawQuad),
|
||||||
|
Cube(RawCube),
|
||||||
|
Circle(RawCircle),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl HittableDef {
|
||||||
|
pub(crate) fn into_arc(self, materials: &Vec<Arc<dyn Material>>) -> Option<Arc<dyn Hittable>> {
|
||||||
|
match self {
|
||||||
|
HittableDef::Sphere(s) => {
|
||||||
|
let material = s.material.into_arc(materials);
|
||||||
|
match material {
|
||||||
|
Some(m) => Some(Arc::new(Sphere::new(s.center, s.radius, m))),
|
||||||
|
None => None,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
HittableDef::Triangle(t) => {
|
||||||
|
let material = t.material.into_arc(materials);
|
||||||
|
match material {
|
||||||
|
Some(m) => Some(Arc::new(Triangle::new(t.p1, t.p2, t.p3, m))),
|
||||||
|
None => None,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
HittableDef::Quad(q) => {
|
||||||
|
let material = q.material.into_arc(materials);
|
||||||
|
match material {
|
||||||
|
Some(m) => Some(Arc::new(Quad::new(q.p1, q.p2, q.p3, q.p4, m))),
|
||||||
|
None => None,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
HittableDef::Cube(c) => {
|
||||||
|
let material = c.material.into_arc(materials);
|
||||||
|
match material {
|
||||||
|
Some(m) => Some(Arc::new(Cube::new(
|
||||||
|
c.p1, c.p2, c.p3, c.p4, c.p5, c.p6, c.p7, c.p8, m,
|
||||||
|
))),
|
||||||
|
None => None,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
HittableDef::Circle(c) => {
|
||||||
|
let material = c.material.into_arc(materials);
|
||||||
|
match material {
|
||||||
|
Some(m) => Some(Arc::new(Circle::new(c.radius, c.center, c.normal, m))),
|
||||||
|
None => None,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
pub(crate) struct RawSphere {
|
||||||
|
pub center: Vec3,
|
||||||
|
pub radius: f32,
|
||||||
|
pub material: RawMaterial,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
pub(crate) struct RawTriangle {
|
||||||
|
pub p1: Vec3,
|
||||||
|
pub p2: Vec3,
|
||||||
|
pub p3: Vec3,
|
||||||
|
pub material: RawMaterial,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
pub(crate) struct RawQuad {
|
||||||
|
pub p1: Vec3,
|
||||||
|
pub p2: Vec3,
|
||||||
|
pub p3: Vec3,
|
||||||
|
pub p4: Vec3,
|
||||||
|
pub material: RawMaterial,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
pub(crate) struct RawCube {
|
||||||
|
pub p1: Vec3,
|
||||||
|
pub p2: Vec3,
|
||||||
|
pub p3: Vec3,
|
||||||
|
pub p4: Vec3,
|
||||||
|
pub p5: Vec3,
|
||||||
|
pub p6: Vec3,
|
||||||
|
pub p7: Vec3,
|
||||||
|
pub p8: Vec3,
|
||||||
|
pub material: RawMaterial,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
pub(crate) struct RawCircle {
|
||||||
|
radius: f32,
|
||||||
|
center: Vec3,
|
||||||
|
normal: Vec3,
|
||||||
|
material: RawMaterial,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
#[serde(untagged)]
|
||||||
|
pub(crate) enum RawMaterial {
|
||||||
|
Ref(u32),
|
||||||
|
Direct(MaterialDef),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl RawMaterial {
|
||||||
|
pub fn into_arc(self, materials: &Vec<Arc<dyn Material>>) -> Option<Arc<dyn Material>> {
|
||||||
|
match self {
|
||||||
|
RawMaterial::Ref(r) => {
|
||||||
|
if r as usize >= materials.len() {
|
||||||
|
warn!(
|
||||||
|
"Hittable specified nonexistent material index {}; skipping...",
|
||||||
|
r
|
||||||
|
);
|
||||||
|
return None;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Some(materials.get(r as usize).unwrap().clone())
|
||||||
|
}
|
||||||
|
RawMaterial::Direct(m) => Some(m.into_arc()),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
34
src/scenes/material_def.rs
Normal file
34
src/scenes/material_def.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,34 @@
|
|||||||
|
use std::sync::Arc;
|
||||||
|
|
||||||
|
use serde::Deserialize;
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::objects::materials::{dielectric::Dielectric, lambertian::{Lambertian, Metal}, normal::Normal, texture::Texture, traits::Material};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
#[serde(tag = "type", rename_all = "lowercase")]
|
||||||
|
pub(crate) enum MaterialDef {
|
||||||
|
Lambertian(Lambertian),
|
||||||
|
Metal(Metal),
|
||||||
|
Dielectric(Dielectric),
|
||||||
|
Normal(Normal),
|
||||||
|
Texture(RawTexture),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl MaterialDef {
|
||||||
|
pub(crate) fn into_arc(self) -> Arc<dyn Material> {
|
||||||
|
match self {
|
||||||
|
MaterialDef::Lambertian(l) => Arc::new(l),
|
||||||
|
MaterialDef::Metal(m) => Arc::new(m),
|
||||||
|
MaterialDef::Dielectric(d) => Arc::new(d),
|
||||||
|
MaterialDef::Normal(n) => Arc::new(n),
|
||||||
|
MaterialDef::Texture(t) => Arc::new(Texture::new(&t.source)),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
|
pub(crate) struct RawTexture {
|
||||||
|
pub source: String,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -4,15 +4,9 @@ use crate::{camera::Camera, vec3::Vec3};
|
|||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
#[derive(Deserialize)]
|
||||||
pub struct RawCamera {
|
pub struct RawCamera {
|
||||||
// output
|
|
||||||
image_width: u32,
|
|
||||||
image_height: u32,
|
|
||||||
|
|
||||||
// raytracing
|
// raytracing
|
||||||
#[serde(default)]
|
#[serde(default)]
|
||||||
anti_alias_rate: u32,
|
anti_alias_rate: u32,
|
||||||
#[serde(default)]
|
|
||||||
max_depth: u32,
|
|
||||||
|
|
||||||
// camera
|
// camera
|
||||||
#[serde(default)]
|
#[serde(default)]
|
||||||
@@ -32,10 +26,7 @@ pub struct RawCamera {
|
|||||||
impl Default for RawCamera {
|
impl Default for RawCamera {
|
||||||
fn default() -> Self {
|
fn default() -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
image_width: 400,
|
|
||||||
image_height: 300,
|
|
||||||
anti_alias_rate: 1,
|
anti_alias_rate: 1,
|
||||||
max_depth: 10,
|
|
||||||
fov: 70.,
|
fov: 70.,
|
||||||
look_from: Vec3::new(0., 0., 0.),
|
look_from: Vec3::new(0., 0., 0.),
|
||||||
look_at: Vec3::new(0., 0., -1.),
|
look_at: Vec3::new(0., 0., -1.),
|
||||||
@@ -49,10 +40,7 @@ impl Default for RawCamera {
|
|||||||
impl From<RawCamera> for Camera {
|
impl From<RawCamera> for Camera {
|
||||||
fn from(raw: RawCamera) -> Self {
|
fn from(raw: RawCamera) -> Self {
|
||||||
Camera::new_full(
|
Camera::new_full(
|
||||||
raw.image_width,
|
|
||||||
raw.image_height,
|
|
||||||
raw.anti_alias_rate,
|
raw.anti_alias_rate,
|
||||||
raw.max_depth,
|
|
||||||
raw.fov,
|
raw.fov,
|
||||||
raw.look_from,
|
raw.look_from,
|
||||||
raw.look_at,
|
raw.look_at,
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,63 +1,177 @@
|
|||||||
use std::fmt::Debug;
|
|
||||||
use std::sync::Arc;
|
use std::sync::Arc;
|
||||||
|
|
||||||
use log::warn;
|
use rand::RngExt;
|
||||||
use serde::Deserialize;
|
use serde::Deserialize;
|
||||||
|
|
||||||
use crate::{
|
use crate::{
|
||||||
camera::Camera,
|
camera::Camera,
|
||||||
objects::{
|
objects::{
|
||||||
cube::Cube,
|
|
||||||
materials::{
|
materials::{
|
||||||
dielectric::Dielectric,
|
dielectric::Dielectric,
|
||||||
lambertian::{Lambertian, Metal},
|
lambertian::{Lambertian, Metal},
|
||||||
normal::Normal,
|
|
||||||
traits::Material,
|
traits::Material,
|
||||||
},
|
},
|
||||||
quad::Quad,
|
|
||||||
sphere::Sphere,
|
sphere::Sphere,
|
||||||
traits::Hittable,
|
traits::Hittable,
|
||||||
triangle::Triangle,
|
|
||||||
},
|
},
|
||||||
scenes::raw_camera::RawCamera,
|
scenes::{hittable_def::HittableDef, material_def::MaterialDef, raw_camera::RawCamera},
|
||||||
vec3::Vec3,
|
vec3::Vec3,
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Debug)]
|
||||||
pub struct Scene {
|
pub struct Scene {
|
||||||
pub camera: Camera,
|
camera: Camera,
|
||||||
pub materials: Vec<Arc<dyn Material>>,
|
objects: Vec<Arc<dyn Hittable>>,
|
||||||
pub objects: Vec<Arc<dyn Hittable>>,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
impl Debug for Scene {
|
// image
|
||||||
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
|
filename: String,
|
||||||
f.debug_struct("Scene")
|
image_width: u32,
|
||||||
.field("camera", &self.camera)
|
image_height: u32,
|
||||||
.field("materials", &self.materials)
|
|
||||||
.field("objects", &self.objects)
|
// raytracing // TODO: think about organisation of these vars, also in Camera
|
||||||
.finish()
|
max_depth: u32,
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Scene {
|
impl Scene {
|
||||||
pub fn new(image_width: u32, image_height: u32) -> Self {
|
pub fn new(
|
||||||
|
camera: Camera,
|
||||||
|
objects: Vec<Arc<dyn Hittable>>,
|
||||||
|
filename: String,
|
||||||
|
image_width: u32,
|
||||||
|
image_height: u32,
|
||||||
|
max_depth: u32,
|
||||||
|
) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
camera: Camera::new(image_width, image_height),
|
camera,
|
||||||
materials: vec![],
|
objects,
|
||||||
objects: vec![],
|
filename,
|
||||||
|
image_width,
|
||||||
|
image_height,
|
||||||
|
max_depth,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn camera(&mut self) -> &mut Camera {
|
pub fn random() -> Self {
|
||||||
&mut self.camera
|
let ground = Lambertian::rgb(-2.5, 0.5, 0.5, 1.);
|
||||||
|
let mut world: Vec<Arc<dyn Hittable>> = vec![Arc::new(Sphere::xyz(
|
||||||
|
0.,
|
||||||
|
-1000.,
|
||||||
|
0.,
|
||||||
|
1000.,
|
||||||
|
Arc::new(ground),
|
||||||
|
))];
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut rng = rand::rng();
|
||||||
|
let point = Vec3::new(4., 0.2, 0.);
|
||||||
|
for a in -11..11 {
|
||||||
|
for b in -11..11 {
|
||||||
|
let mat = rng.random_range((0.)..1.);
|
||||||
|
let center = Vec3::new(
|
||||||
|
a as f32 + 0.9 * rng.random_range((0.)..1.),
|
||||||
|
0.2,
|
||||||
|
b as f32 + 0.9 * rng.random_range((0.)..1.),
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (center - point).length() > 0.9 {
|
||||||
|
if mat < 0.8 {
|
||||||
|
// diffuse
|
||||||
|
world.push(Arc::new(Sphere::new(
|
||||||
|
center,
|
||||||
|
0.2,
|
||||||
|
Arc::new(Lambertian::new(Vec3::random() * Vec3::random(), 1.)),
|
||||||
|
)));
|
||||||
|
} else if mat < 0.95 {
|
||||||
|
// metal
|
||||||
|
world.push(Arc::new(Sphere::new(
|
||||||
|
center,
|
||||||
|
0.2,
|
||||||
|
Arc::new(Metal::rgb(
|
||||||
|
rng.random_range(0.5..1.),
|
||||||
|
rng.random_range(0.5..1.),
|
||||||
|
rng.random_range(0.5..1.),
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
rng.random_range((0.)..0.5),
|
||||||
|
)),
|
||||||
|
)));
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// glass
|
||||||
|
world.push(Arc::new(Sphere::new(
|
||||||
|
center,
|
||||||
|
0.2,
|
||||||
|
Arc::new(Dielectric::new(1.5)),
|
||||||
|
)));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn add_hittable(&mut self, hittable: Arc<dyn Hittable>) {
|
world.push(Arc::new(Sphere::xyz(
|
||||||
self.objects.push(hittable);
|
0.,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
0.,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
Arc::new(Dielectric::new(1.5)),
|
||||||
|
)));
|
||||||
|
world.push(Arc::new(Sphere::xyz(
|
||||||
|
-4.,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
0.,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
Arc::new(Lambertian::rgb(0.4, 0.2, 0.1, 1.)),
|
||||||
|
)));
|
||||||
|
world.push(Arc::new(Sphere::xyz(
|
||||||
|
4.,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
0.,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
Arc::new(Metal::rgb(0.7, 0.6, 0.5, 1., 0.)),
|
||||||
|
)));
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut c = Camera::new();
|
||||||
|
c.set_fov(20.);
|
||||||
|
c.set_anti_alias_rate(2);
|
||||||
|
c.set_vup(Vec3::new(0., 1., 0.));
|
||||||
|
c.set_look_from(Vec3::new(13., 2., 3.));
|
||||||
|
c.set_look_at(Vec3::new(0., 0., 0.));
|
||||||
|
c.add_defocus_blur(0.6, 10.);
|
||||||
|
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
camera: c,
|
||||||
|
objects: world,
|
||||||
|
filename: "random.png".to_string(),
|
||||||
|
image_width: 1920,
|
||||||
|
image_height: 1080,
|
||||||
|
max_depth: 50,
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn render(&mut self) {
|
pub fn get_camera(&self) -> &Camera {
|
||||||
self.camera.render(&self.objects);
|
&self.camera
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_image_width(&self) -> u32 {
|
||||||
|
self.image_width
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_image_height(&self) -> u32 {
|
||||||
|
self.image_height
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_objects(&self) -> &Vec<Arc<dyn Hittable>> {
|
||||||
|
&self.objects
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_max_depth(&self) -> u32 {
|
||||||
|
self.max_depth
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_filename(&self) -> &String {
|
||||||
|
&self.filename
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn init(&mut self) {
|
||||||
|
self.camera
|
||||||
|
.init(self.get_image_width(), self.get_image_height());
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -66,6 +180,10 @@ struct SceneDef {
|
|||||||
pub camera: RawCamera,
|
pub camera: RawCamera,
|
||||||
pub materials: Vec<MaterialDef>,
|
pub materials: Vec<MaterialDef>,
|
||||||
pub objects: Vec<HittableDef>,
|
pub objects: Vec<HittableDef>,
|
||||||
|
pub filename: String,
|
||||||
|
pub image_width: u32,
|
||||||
|
pub image_height: u32,
|
||||||
|
pub max_depth: u32,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl<'de> Deserialize<'de> for Scene {
|
impl<'de> Deserialize<'de> for Scene {
|
||||||
@@ -86,138 +204,11 @@ impl<'de> Deserialize<'de> for Scene {
|
|||||||
.collect();
|
.collect();
|
||||||
Ok(Self {
|
Ok(Self {
|
||||||
camera: Camera::from(conc.camera),
|
camera: Camera::from(conc.camera),
|
||||||
materials: mats,
|
|
||||||
objects: objs,
|
objects: objs,
|
||||||
|
filename: conc.filename,
|
||||||
|
image_width: conc.image_width,
|
||||||
|
image_height: conc.image_height,
|
||||||
|
max_depth: conc.max_depth,
|
||||||
})
|
})
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
|
||||||
#[serde(untagged)]
|
|
||||||
enum RawMaterial {
|
|
||||||
Ref(u32),
|
|
||||||
Direct(MaterialDef),
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
impl RawMaterial {
|
|
||||||
pub fn into_arc(self, materials: &Vec<Arc<dyn Material>>) -> Option<Arc<dyn Material>> {
|
|
||||||
match self {
|
|
||||||
RawMaterial::Ref(r) => {
|
|
||||||
if r as usize >= materials.len() {
|
|
||||||
warn!("Sphere specified nonexistent material {}; skipping...", r);
|
|
||||||
return None;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
Some(materials.get(r as usize).unwrap().clone())
|
|
||||||
}
|
|
||||||
RawMaterial::Direct(m) => Some(m.into_arc()),
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
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||||||
struct RawSphere {
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||||||
pub center: Vec3,
|
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||||||
pub radius: f32,
|
|
||||||
pub material: RawMaterial,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
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||||||
struct RawTriangle {
|
|
||||||
pub p1: Vec3,
|
|
||||||
pub p2: Vec3,
|
|
||||||
pub p3: Vec3,
|
|
||||||
pub material: RawMaterial,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
|
||||||
struct RawQuad {
|
|
||||||
pub p1: Vec3,
|
|
||||||
pub p2: Vec3,
|
|
||||||
pub p3: Vec3,
|
|
||||||
pub p4: Vec3,
|
|
||||||
pub material: RawMaterial,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
|
||||||
struct RawCube {
|
|
||||||
pub p1: Vec3,
|
|
||||||
pub p2: Vec3,
|
|
||||||
pub p3: Vec3,
|
|
||||||
pub p4: Vec3,
|
|
||||||
pub p5: Vec3,
|
|
||||||
pub p6: Vec3,
|
|
||||||
pub p7: Vec3,
|
|
||||||
pub p8: Vec3,
|
|
||||||
pub material: RawMaterial,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
|
||||||
#[serde(tag = "type", rename_all = "lowercase")]
|
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||||||
enum HittableDef {
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|
||||||
Sphere(RawSphere),
|
|
||||||
Triangle(RawTriangle),
|
|
||||||
Quad(RawQuad),
|
|
||||||
Cube(RawCube),
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
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||||||
impl HittableDef {
|
|
||||||
fn into_arc(self, materials: &Vec<Arc<dyn Material>>) -> Option<Arc<dyn Hittable>> {
|
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||||||
// THOUGHT: i think this can be done better; in the map/filter call up there?
|
|
||||||
match self {
|
|
||||||
HittableDef::Sphere(s) => {
|
|
||||||
let material = s.material.into_arc(materials);
|
|
||||||
if let Some(m) = material {
|
|
||||||
Some(Arc::new(Sphere::new(s.center, s.radius, m)))
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
None
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
HittableDef::Triangle(t) => {
|
|
||||||
let material = t.material.into_arc(materials);
|
|
||||||
if let Some(m) = material {
|
|
||||||
Some(Arc::new(Triangle::new(t.p1, t.p2, t.p3, m)))
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
None
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
HittableDef::Quad(q) => {
|
|
||||||
let material = q.material.into_arc(materials);
|
|
||||||
if let Some(m) = material {
|
|
||||||
Some(Arc::new(Quad::new(q.p1, q.p2, q.p3, q.p4, m)))
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
None
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
HittableDef::Cube(c) => {
|
|
||||||
let material = c.material.into_arc(materials);
|
|
||||||
if let Some(m) = material {
|
|
||||||
Some(Arc::new(Cube::new(
|
|
||||||
c.p1, c.p2, c.p3, c.p4, c.p5, c.p6, c.p7, c.p8, m,
|
|
||||||
)))
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
None
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Deserialize)]
|
|
||||||
#[serde(tag = "type", rename_all = "lowercase")]
|
|
||||||
enum MaterialDef {
|
|
||||||
Lambertian(Lambertian),
|
|
||||||
Metal(Metal),
|
|
||||||
Dielectric(Dielectric),
|
|
||||||
Normal(Normal),
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
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||||||
impl MaterialDef {
|
|
||||||
fn into_arc(self) -> Arc<dyn Material> {
|
|
||||||
match self {
|
|
||||||
MaterialDef::Lambertian(l) => Arc::new(l),
|
|
||||||
MaterialDef::Metal(m) => Arc::new(m),
|
|
||||||
MaterialDef::Dielectric(d) => Arc::new(d),
|
|
||||||
MaterialDef::Normal(n) => Arc::new(n),
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|||||||
29
src/vec3.rs
29
src/vec3.rs
@@ -1,6 +1,5 @@
|
|||||||
use core::f32::math::sqrt;
|
use core::f32::math::sqrt;
|
||||||
use is_close::default;
|
use is_close::default;
|
||||||
use log::warn;
|
|
||||||
use rand::RngExt;
|
use rand::RngExt;
|
||||||
use serde::{Deserialize, Serialize, Serializer};
|
use serde::{Deserialize, Serialize, Serializer};
|
||||||
use std::{
|
use std::{
|
||||||
@@ -30,6 +29,14 @@ impl Vec3 {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn from_u8(r: u8, b: u8, g: u8) -> Self {
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
x: r as f32 / 255.,
|
||||||
|
y: g as f32 / 255.,
|
||||||
|
z: b as f32 / 255.,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn random() -> Self {
|
pub fn random() -> Self {
|
||||||
let mut rng = rand::rng();
|
let mut rng = rand::rng();
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
@@ -123,7 +130,7 @@ impl Vec3 {
|
|||||||
r_out_perp + r_out_parr
|
r_out_perp + r_out_parr
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn output(self) -> image::Rgb<u8> {
|
pub fn output(self) -> (u8, u8, u8) {
|
||||||
// gamma correction
|
// gamma correction
|
||||||
let r = if self.x > 0. {
|
let r = if self.x > 0. {
|
||||||
sqrt(self.x).clamp(0., 1.)
|
sqrt(self.x).clamp(0., 1.)
|
||||||
@@ -145,7 +152,7 @@ impl Vec3 {
|
|||||||
let ig = (255.599 * g) as u8;
|
let ig = (255.599 * g) as u8;
|
||||||
let ib = (255.599 * b) as u8;
|
let ib = (255.599 * b) as u8;
|
||||||
|
|
||||||
image::Rgb([ir, ig, ib])
|
(ir, ig, ib)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn clone(&self) -> Self {
|
pub fn clone(&self) -> Self {
|
||||||
@@ -437,16 +444,20 @@ impl Div<Vec3> for Vec3 {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Div<u32> for Vec3 {
|
||||||
|
type Output = Self;
|
||||||
|
|
||||||
|
fn div(self, u: u32) -> Self::Output {
|
||||||
|
self / u as f32
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Div<i32> for Vec3 {
|
impl Div<i32> for Vec3 {
|
||||||
type Output = Self;
|
type Output = Self;
|
||||||
|
|
||||||
fn div(self, i: i32) -> Self::Output {
|
fn div(self, i: i32) -> Self::Output {
|
||||||
let f: f32 = i as f32;
|
self / i as f32
|
||||||
Self {
|
|
||||||
x: self.x / f,
|
|
||||||
y: self.y / f,
|
|
||||||
z: self.z / f,
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
BIN
textures/bluegrid.png
Normal file
BIN
textures/bluegrid.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 424 B |
BIN
textures/earthmap1k.png
Normal file
BIN
textures/earthmap1k.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 572 KiB |
BIN
textures/red.png
Normal file
BIN
textures/red.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 192 B |
BIN
textures/yellow.png
Normal file
BIN
textures/yellow.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 192 B |
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