Rustでレイトレしてみる
にー兄さんRustの入門ができたので、習作としてレイトレーサを作りたい
できるかわからないけど......。
にー兄さんリポジトリはこちら。なんとなくpublicで作ってます
にー兄さん今の段階ではVectorの実装を進めている
見よう見まねでUnitテストも組んでみてたり
にー兄さん座標系は、Unityに慣れているのでY-Upの左手座標系にしようかなと思っている
にー兄さんVectorの実装に必要な機能
- コンストラクタとファクトリ
- 加算減算の演算子のオーバーロード
- 内積外積
- 正規化
にー兄さん必要な構造体を書き出してみる
Vector、Ray、Hit、Interaction、Sphere、Image、だろうか？
にー兄さんベクターの実装OK！
にー兄さん所有権の問題を全く考えていなかったので、
所有権の移動が発生していて困った
最初に関数の引数を全部参照にしたけど、
結局add/sub演算子が解決できなかったので、Copyトレイトを実装した
にー兄さんrayの実装Done
newとtメソッドを実装した
Rustの書き方わからない～～～
にー兄さんSphereにIntersectableクレイトを実装して、
intersectメソッドでOption<Hit>を返すって感じか......？
にー兄さん今日、このようなご指摘をいただいた。
最初は何のことだかわからなかったんだけど、よく調べてみると
Rustってそもそも文字列を結合するときの＋演算子で
なぜか2項目からは参照渡してたりするなぁとおもったら、
加算したら所有権が移動する、というのが当たり前らしい
確かに……代入したら所有権移動するしな、、、
にー兄さんSphereの実装もたぶんdone
にー兄さんhit構造体の実装もdone
シンプルな実装
にー兄さん残るのは
- Intersectableトレイト
- Scene構造体
- Light構造体
- Image構造体
- Material列挙体
かな
にー兄さんSphereとSceneをにIntersectトレイトを実装したい感じがする
とりまlight実装してimage出力して、ランバート拡散で実装で来たら
intersectとかsphereとか色々にMaterialを実装していく
にー兄さんlightどうしようかな、簡単なシーンだったら太陽光にしたいし
コーネルボックスだったらPointLightにしたい
どっちも作るか......
にー兄さん球とレイ(半直線)の交差判定の方程式
にー兄さんSphereにIntersectトレイトが実装できたら
- Cameraを実装する
- Sceneを実装する前にIntersectのテストがしたいので、それっぽい処理を書く
- Imageを実装する
- 交差判定の結果とか法線を表示してみる
これが直近のタスクになりそう
にー兄さんdirectional lightおよびSphereのIntersectトレイトを実装した
一応これらのテストカヴァレッジは100%になってるけどいかに
にー兄さんCameraの実装めんどくさそうだなぁとなっている
いったんIntersectのテストをするのは平行投影でもいいかなって感じ
にー兄さんdirectional lightの方向ベクトルを正規化するように仕様変更
にー兄さん画像出力について調べていた
RustのCrateにImageというものがあって、それを使うといい感じっぽい
ここのドキュメントに良さげにまとまっている
にー兄さんRgbImageというものがあるけど、これってImageBufferのタイプエイリアスなんだな
ImageBuffer系を追っていれば、普通の画像保存とかはできそう
にー兄さんimageに必要な機能を整理したい
- 画素を格納できる
- pngで書き出しができる
- 画素数を取得できる
これくらい？
にー兄さんImageの実装及びImageのテストを書いた
にー兄さんmainで処理を書いて、法線ベクトルを出力できた
これでintersectがあるていどうまくいってることが分かったな
にー兄さんカメラの実装を考えていた
カメラに必要な情報とカメラがするべきことって何なのかなぁと
カメラにレンダリングの命令を出すのは適切ではない気がしている
レンダラに対してレンダリングの命令を出すのが適切かな
ここで言うカメラとは透視投影をするカメラのことで
- 位置と回転（方向？）
- アスペクト比
- fov
- （クリッピング範囲）
などの情報が必要で、
カメラからは像に対するUV座標を入力したときに
それにまつわるレイを取得できるメソッドが欲しいかなって思った
それがあればシーンとの交差判定ができる
にー兄さんあと必要なのはシーンオブジェクトって感じだろうか
シーンオブジェクトはオブジェクトとかライトとかカメラみたいなものをまとめておく役割で
シーンに対してIntersectionトレイトを実装することで、
シーンに含まれる球オブジェクトで一番近いものへの交差判定を返すことができる
にー兄さんシーンの役割ってなんだろう
オブジェクトをまとめるのはいいんだけど、シーンの外部から交差判定命令を出すためには
カメラが必要なのではないだろうか
ということはシーンにはカメラオブジェクトは含めない方がよい？
レンダラのレンダリング命令に対してシーンとカメラを渡すという実装
Three.jsとかそういう感じじゃなかったっけ
にー兄さん透視投影カメラの実装メモ
アイデアとして、uv座標が渡されたときに、
そもそもuvって[-1,1]なんだから、カメラの画角もアスペクト比を考慮してそれに合わせればいいじゃん？
というもので、別にカメラの画角って今回は例の方向ベクトルなだけなのでどこでもいいんだけど
とりあえずxは[-a,a]、yは[-1,1]にしようってなった
にー兄さん補足すると、今回カメラの実装に手間取りたくないので
カメラは原点からz方向を向くカメラで使用固定しちゃってよくない？というもの
にー兄さんカメラを実装してみた結果、思いのほかいい感じになった
にー兄さんカメラのテストが一発でオールグリーンかつカバレッジ100%だったので褒めて（誰が
にー兄さんシーンを作ろう
シーンを作れば複数のオブジェクトをまとめて扱うことができる
光源は今のところ単一でいいか、DirectionalLightしか作ってないし
にー兄さんシーンに必要な機能とデータ
- オブジェクト(今回はSphere)のリスト
- 光源情報
- intersectトレイトの実装
にー兄さんレンダラに関しては、
- シーン
- カメラ
- イメージ
のデータを渡してrender()メソッドを実行する形がいいのかしら
あと色々なレンダリングができるように
rendererトレイトでも作ろうかしら
以下のママでも法線のレンダリングはできているわけだし
にー兄さん地味にvec使うの初めてなのでﾋｪってなってる
にー兄さんシーン構造体の動作確認done
良い感じ
にー兄さん画角の端に行けば行くほどすごい湾曲して映るようになってしまったけど、これってそういうもんなんだっけな......
にー兄さんレンダラとか作らずに、とりあえずレイトレやっちゃおうと思って
最後ごりっと実装したらできた
久しぶりだなこの感じ
にー兄さんmaterialを導入して、Diffuseに色を付けてみた
にー兄さんなんとかスぺキュラの実装も完了した
ひと先ず完成でいいかなぁ
