[MetalKit]14-Ray-tracing-in-a-Swift-playground5射線追蹤5

蘋果API搬運工發表於2017-12-14
Swift

本系列文章是對 metalkit.org 上面MetalKit內容的全面翻譯和學習.

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讓我們繼續上週的工作完成ray tracer射線追蹤器.現在我們知道如何生成不同材料的球體,也知道了如何從不同角度來觀察它們,讓我們再看看如何生成更多的球體.

在pixel.swift中建立一個random_scene() 方法:

func random_scene() -> Hitable_list {
    var objects = [Hitable]()
    objects.append(Sphere(c: float3(0, -1000, 0), r: 1000, m: Lambertian(albedo: float3(0.5, 0.5, 0.5))))
    for a in -2..<3 {
        for b in -2..<3 {
            let materialChoice = drand48()
            let center = float3(Float(a) + 0.9 * Float(drand48()), 0.2, Float(b) + 0.9 * Float(drand48()))
            if length(center - float3(4, 0.2, 0)) > 0.9 {
                if materialChoice < 0.8 {   // diffuse

                    let albedo = float3(Float(drand48()) * Float(drand48()), Float(drand48()) * Float(drand48()), Float(drand48()) * Float(drand48()))
                    objects.append(Sphere(c: center, r: 0.2, m: Lambertian(albedo: albedo)))
                } else if materialChoice < 0.95 {   // metal

                    let albedo = float3(0.5 * (1 + Float(drand48())), 0.5 * (1 + Float(drand48())), 0.5 * (1 + Float(drand48())))
                    objects.append(Sphere(c: center, r: 0.2, m: Metal(albedo: albedo, fuzz: Float(0.5 * drand48()))))
                } else {    // glass

                    objects.append(Sphere(c: center, r: 0.2, m: Dielectric()))
                }
            }
        }
    }
    objects.append(Sphere(c: float3(0, 0.7, 0), r: 0.7, m: Dielectric()))
    objects.append(Sphere(c: float3(-3, 0.7, 0), r: 0.7, m: Lambertian(albedo: float3(0.4, 0.2, 0.1))))
    objects.append(Sphere(c: float3(3, 0.7, 0), r: 0.7, m: Metal(albedo: float3(0.7, 0.6, 0.5), fuzz: 0.0)))
    return Hitable_list(list: objects)
}
複製程式碼

這個方法生成了25個小球體,並用隨機值給它們賦上不同材料,lambertian, metal 或glass.然後把這些球體新增到一個列表裡,作為返回值.我們還新增一個大球體,還有我們初始的3個小球體.

然後在imageFromPixels() 方法裡,我們將以前新增球體的程式碼:

var objects = [Hitable]()
var object = Sphere(c: float3(0, -100.5, -1), r: 100, m: Lambertian(albedo: float3(0.7, 0.23, 0.12)))
objects.append(object)
object = Sphere(c: float3(1, 0, -1), r: 0.5, m: Metal(albedo: float3(0.8, 0.6, 0.2), fuzz: 0.1))
objects.append(object)
object = Sphere(c: float3(-1, 0, -1), r: 0.5, m: Dielectric())
objects.append(object)
object = Sphere(c: float3(-1, 0, -1), r: -0.49, m: Dielectric())
objects.append(object)
object = Sphere(c: float3(0, 0, -1), r: 0.5, m: Lambertian(albedo: float3(0.24, 0.5, 0.15)))
objects.append(object)
let world = Hitable_list(list: objects)
複製程式碼

替換為一行,建立隨機場景:

let world = random_scene()
複製程式碼

一般情況下,現在我會告訴你可以渲染場景了,但是我從 hyperjeff那裡學到了一點加速的方法,可以讓我們更快得到更好的質量的圖片.還是在imageFromPixels() 方法裡,將外層迴圈的第一行:

for i in 0..<width {
複製程式碼

替換為下面的程式碼:

let queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)
dispatch_apply(width, queue) { i in
複製程式碼

通過使用GCD多執行緒,渲染速度提高了3倍!在playground主頁面中,看看新生成的影像:

raytracing.png

這張圖片建立引數是:ns=50,球體產生器範圍 -7..<7,圖片解析度800 x 400.整個渲染花費752秒,如果你想要快一些,5秒渲染的話,我建議使用引數:ns=10,球體產生器範圍 -2..<3,圖片解析度400 x 200. 原始碼source code 已釋出在Github上.

下次見!

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