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/* raytracing的实验代码在github的raytracing项目中，使用opengl自带函数的实验代码在github的opengl项目中， 实验报告在github的opengl项目中，欢迎下载。 */

一. 实验要求

(1) 自己编写代码实现光线的追踪，画出光照模型。
(2) 调用opengl自带的函数，通过环境光、漫反射和镜面反射参数的设置，实现实验要求一同样场景的绘制。
(3) 在同一幅图中实现两种做法的绘制，但是在实现中实现较为困难，我就绘制了两幅图来进行对比。

二．完成情况

(1) 场景的绘制：由三个小球组成，三个小球分别是蓝色，红色和黑色。这里图形的绘制前面的实验已经讲解的很清楚，不再累赘。
(2) 定义点光源：光源所在的位置坐标和光源方向。
(3) 编写程序，描绘光线照射小球时，人眼所看到的场景：物体的颜色，形状，光线直射物体时它所发生的镜面反射， 以及没有直射到的部分所受到的光的漫反射。
(4) 自己实现的ray tracing代码中需要递归地进行光线追踪，因此还需要设置追踪深度。不断的以新交点为起始点，以反射光方向为方向 进行在一个的求交点的过程中，直到到达我们设定的深度。
(5) 直接在opengl中调用opengl自带的函数调整设定参数，完成相同场景的绘制。

三．具体实验过程

（一）自己实现ray tracing

1. 绘制场景

一个蓝色的球，一个红色的球，一个黑色的球。

2．定义点光源

设置光源颜色为白色的点光源，设置它的位置为(0,5,-5)

m_Primitive[4] = new Sphere(vector3(0, 5, -5), 0.1f);
	m_Primitive[4]->Light(true);
	m_Primitive[4]->GetMaterial()->SetColor(Color(1.0f, 1.0f, 1.0f));

3. 根据ray tracing算法编写实现代码

光线追踪，简单地说，就是从摄影机的位置，通过影像平面上的像素位置(比较正确的说法是取样(sampling)位置)， 发射一束光线到场景，求光线和几何图形间最近的交点，再求该交点的著色。如果该交点的材质是反射性的， 可以在该交点向反射方向继续追踪。光线追踪除了容易支持一些全局光照效果外，亦不局限于三角形作为几何图形的单位。 任何几何图形，能与一束光线计算交点(intersection point)，就能支持。光线追踪示意图如下：
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4. 利用Phong模型处理光照场景

利用法向量得到球体一点的漫反射；假设人眼观察的地方在点光源的地方，由此根据观察向量和反射向量得到镜面反射；环境光是 一个常数，根据点光源强度可以求出。然后将三者相加我们就可以得到球体在点光源下的光照情况。光照公式如下：
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（二）利用opengl自带函数实现场景绘制

这里使用opengl自带的函数定义它的光源位置在坐标系的右上角。

//光源的位置在世界坐标系右上角
		GLfloat sun_light_position[] = { 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f };

利用opengl自带的函数调节参数，绘制与ray tracing一致的场景。以下是详细的代码：

GLfloat earth_mat_ambient[] = { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f };  //定义材质的环境光颜色  
		GLfloat earth_mat_diffuse[] = { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f };  //定义材质的漫反射光颜色  
		GLfloat earth_mat_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };   //定义材质的镜面反射光颜色 
		GLfloat earth_mat_emission[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };   //定义材质的辐射光颜色  
		GLfloat earth_mat_shininess = 30.0f;
		glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, earth_mat_ambient);
		glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, earth_mat_diffuse);
		glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, earth_mat_specular);
		glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, earth_mat_emission);
		glMaterialf(GL_FRONT, GL_SHININESS, earth_mat_shininess);

四．自己实现ray tracing算法和利用opengl库函数实现对比

虽然两种绘制场景的方法没有在同一幅图中绘制，但是把他们当作两个程序，通过两幅图的对比，我们可以发现两种实现方法还是将同一 场景绘制的很相近的。具体实验结果截图可以见下面的实验结果。这说明我自己实现的这个ray tracing算法还是比较好的。

五．实验结果

自己实现ray tracing代码和利用opengl库函数实现的实验结果截图分别如下：
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