miniRT

Minirt- ffornes- && gmacias-

Anda dapat membaca readme dalam bahasa Inggris dengan mengklik di sini

Perkenalan

Minirt adalah proyek yang memperkenalkan Anda pada dunia raytracing yang menarik. Dengan proyek ini, Anda akan belajar membuat gambar yang dihasilkan oleh komputer menggunakan teknik raytracing dasar. Temukan bagaimana gambar realistis dibuat dari awal!

Contoh gambar

Berikut adalah beberapa gambar yang dirender dengan minirt :

Gambar -gambar ini menunjukkan apa yang dapat Anda capai dengan proyek dan memberi Anda gambaran tentang bagaimana hasil akhir akan terlihat!

APA ITU MINIRT?

Minirt adalah proyek raytracing yang memungkinkan Anda:

• Render gambar 3D: Buat gambar yang dihasilkan komputer menggunakan teknik raytracing dasar.
• Memahami Konsep Utama: Pelajari tentang kamera, lampu, dan angka geometris seperti lingkaran, rencana, dan silinder.
• Terapkan formula matematika: Ini mengimplementasikan rumus untuk persimpangan sinar dengan objek yang berbeda.

Lanjutkan membaca untuk mendapatkan detail lebih lanjut tentang cara mengkonfigurasi dan menggunakan minirt , termasuk cara menentukan peta, rumus persimpangan, dan cara mengontrol kamera dan keyboard.

Indeks

1. Perkenalan
2. Peta elemen
   • Contoh peta
   • Detail Elemen
3. Rumus
   • Sphere 3D
   • Datar
   • Silinder
4. Persimpangan ray
   • Ray dan Sphere
   • Ray dan datar
   • Ray dan silinder
   • Bayangan
5. Data dan struktur kamera
   • Struktur Umum (T_INFO dan T_DATA)
   • Struktur Kamar (T_CAMERA)
6. Keyboard
   • Keluar dari program
   • Pindahkan kamera
   • Putar kamera
   • Sesuaikan bidang penglihatan (FOV)
7. Sedang
   • Pengaturan Kunci
   • Manajemen Perpustakaan
8. Demonstrasi
   • Konfigurasi awal dan pemuatan adegan
   • Interaksi dengan kamera dan diterjemahkan secara real time

Peta elemen

Peta mendefinisikan elemen yang akan muncul di gambar Anda. Di sini kami menunjukkan kepada Anda cara mengkonfigurasi setiap jenis elemen:

• Kamar : Tentukan perspektif dari mana Anda akan melihat gambar.
• Lingkungan Lingkungan : Kontrol pencahayaan umum di tempat kejadian.
• Cahaya : Buat fokus pencahayaan di tempat kejadian.
• Angka : Anda dapat menambahkan lingkaran, rencana, dan silinder.

Contoh peta

Berikut adalah contoh bagaimana elemen didefinisikan pada peta:

 A    0.3          255,255,255   					(Luz de ambiente: intensidad, color)
C    0,1,-10      0,0,1         70          				(Cámara: posición, vector de dirección, FOV)
L    0,10,-10     0.7           255,255,255 				(Luz: posición, intensidad, color)

pl   0,0,0        0,1,0         100,100,100 				(Plano: posición, vector normal, color)
sp   0,0,0        5             255,0,10   				(Esfera: posición, radio, color)
cy   4,0,0        1,1,0         4            6         10,0,255   	(Cilindro: posición, radio, altura, color)

Detail Elemen

• Kamera (C)

  • Posisi : 0,1, -10 (di mana kamera berada)
  • Vektor alamat : 0,0,1 (tempat kamera melihat)
  • FOV : 70 (bidang penglihatan, berapa banyak yang dapat Anda lihat dari kamera)

• Lingkungan Lingkungan (A)

  • Intensitas : 0,3 (seberapa kuat cahaya atmosfer)
  • Warna : 255.255.255 (Warna Warna Cahaya Dalam Format RGB)

• Cahaya (l)

  • Posisi : 0,10, -10 (di mana sumber cahaya berada)
  • Intensitas : 0,7 (seberapa kuat cahayanya)
  • Warna : 255.255.255 (warna cahaya dalam format RGB)

• Plan (PL)

  • Posisi : 0.0.0 (tempat pesawat berada)
  • Vektor normal : 0,1,0 (alamat di mana bidang berorientasi)
  • Warna : 100.100.100 (Warna Pesawat dalam Format RGB)

• Sphere (SP)

  • Posisi : 0.0.0 (tempat bola berada)
  • Radio : 5 (ukuran bola)
  • Warna : 255.0,10 (warna bola dalam format RGB)

• Silinder (CY)

  • Posisi : 4.0.0 (di mana silinder berada)
  • Radio : 1 (ukuran silinder)
  • Tinggi : 6 (Tinggi Silinder)
  • Warna : 10,0.255 (warna silinder dalam format RGB)

Rumus

Sphere 3D

Formula bola 3D adalah:

[(x - h)^2 + (y - k)^2 + (z - l)^2 = r^2]

Di mana:

• ((H, K, L)) Mereka adalah koordinat dari pusat bola.
• (R) Ini adalah jari -jari bola.
• ((x, y, z)) adalah koordinat titik pada permukaan bola.

Formula ini menggambarkan semua titik ((x, y, z)) yang berada pada jarak (r) pusat ((h, k, l)).

Gambar bola:

Datar

Bidang 3D direpresentasikan sebagai: [AX + BY + CZ + D = 0] di mana ((a, b, c)) adalah vektor normal ke bidang dan (d) adalah jarak dari asal.

Rencana Gambar:

Silinder

Untuk silinder:

• Persamaan sumbu: (x - x_0)^2 + (y - y_0)^2 = r^2)
• Tinggi: Perbedaan koordinat z antara dasar bawah dan atas.

Gambar Silinder: Silinder

Persimpangan ray

Untuk membuat gambar, kami menggambar sinar dari kamera melalui setiap piksel . Kemudian kami memeriksa apakah persimpangan petir dengan objek di tempat kejadian. Di sini kami menjelaskan bagaimana itu dihitung:

1. Ray dan Sphere

Untuk sebuah bola:

• Ray: Bayangkan garis yang dimulai di kamera dan memanjang ke arah tertentu.
• Persimpangan: Mengganti persamaan sinar dalam rumus lingkaran memberi Anda jarak di seluruh petir di mana persimpangan terjadi.

2. Ray dan datar

Untuk pesawat 3D:

• Ray: Seperti sebelumnya, diwakili sebagai garis.
• Persimpangan: Dengan mengganti persamaan sinar dalam formula pesawat, Anda mendapatkan jarak ke titik persimpangan.

3. Ray dan silinder

Untuk silinder:

• Persamaan Axis: Gunakan rumus silinder dan ganti persamaan petir untuk menemukan titik persimpangan.

4. Bayangan

Setelah kami menemukan titik persimpangan, kami menghitung warna akhir piksel dengan langkah -langkah ini:

1. Warna Awal:

   • Mulailah dengan warna objek dan tambahkan lingkungan lingkungan.
   • Formula: Warna Awal = Warna Objek Cahaya Lingkungan

2. Hitung cahaya:

   • Lacak garis dari titik persimpangan ke sumber cahaya.
   • Intensitas cahaya: Ini didasarkan pada sudut antara vektor normal pada titik persimpangan dan vektor dari cahaya ke titik persimpangan.
     • Sudut kecil = intensitas cahaya yang lebih besar.
   • Persentase Intensitas: Ditentukan oleh sudut ini.

3. Naungan:

   • Pastikan jika ada objek yang menghalangi cahaya antara titik persimpangan dan sumber cahaya.
     • Jika ada tabrakan, titik persimpangan berada di tempat teduh dan menerima lebih sedikit cahaya.

4. Warna terakhir:

   • Ini menggabungkan warna awal dengan intensitas cahaya untuk mendapatkan warna akhir piksel.
   • Formula: Warna Akhir = Warna Awal + Intensitas Cahaya Warna Objek

Ini menghasilkan gambar yang lebih realistis, menyesuaikan kecerahan dan warna sesuai dengan bagaimana cahaya berinteraksi dengan objek dalam adegan.

Data dan struktur kamera

Dalam proyek, kami menggunakan beberapa struktur data untuk menangani informasi adegan dan konfigurasi kamera. Di sini kami menjelaskan bagaimana mereka mengatur:

1. Struktur Umum ( t_info dan t_data )

• t_info : Struktur ini menyimpan informasi tentang jumlah masing -masing jenis elemen dalam adegan:

  • ambient_light : Jumlah lampu lingkungan.
  • camera : Jumlah kamera.
  • lights : Jumlah lampu.
  • planes : Jumlah rencana.
  • spheres : Jumlah bola.
  • cylinders : Jumlah silinder.

• t_data : Struktur ini berisi semua informasi tentang gambar yang akan diterjemahkan:

  • width dan height : Dimensi gambar (lebar dan tinggi).
  • info : Struktur t_info merinci jumlah masing -masing jenis objek dalam adegan.
  • line : Hitung garis yang diproses.
  • lights , planes , spheres , cylinders : Daftar yang berisi objek di tempat kejadian. Daftar ini menyimpan informasi lampu, rencana, bola, dan silinder, masing -masing.
  • camera : Informasi tentang kamera.
  • ambient_light : Informasi tentang cahaya lingkungan.

2. Struktur Kamar ( t_camera )

Kamera bertanggung jawab untuk mendefinisikan perspektif dari mana gambar diberikan. Strukturnya meliputi:

• fov : Bidang penglihatan (FOV) kamera, yang menentukan berapa banyak yang dapat dilihat dari kamera. Nilai yang lebih besar berarti bidang visi yang lebih luas.
• center : Vektor yang mewakili posisi pusat kamera di ruang angkasa.
• euler : Vektor yang berisi sudut Euler, yang digunakan untuk memandu kamera di ruang 3D.
• q : Kuarter yang digunakan untuk mewakili rotasi kamera 3D. Kuarter berguna untuk menghindari masalah dengan interpolasi dan rotasi 3D.

Keyboard

Dalam proyek, tombol keyboard memungkinkan kamera dikontrol dan menyesuaikan tampilan pemandangan. Berikut adalah penjelasan terperinci tentang bagaimana setiap kunci bekerja dan mengapa kami menggunakan teknik tertentu untuk manajemen kamera.

1. Keluar dari program

• Kunci ESC / CONTROL + C: Tutup jendela dan selesaikan program.

2. Pindahkan kamera

• W kunci, a, s, d: mereka digunakan untuk memindahkan kamera ke arah yang berbeda:

  • W: Pindahkan kamera ke depan (ke arah yang Anda lihat).
  • A: Pindahkan kamera ke kiri (tegak lurus dengan arah tampilan).
  • S: Pindahkan kamera kembali (berlawanan dengan arah tampilan).
  • D: Pindahkan kamera ke kanan (tegak lurus dengan arah tampilan).

  Kunci -tombol ini memodifikasi pusat kamera, yang merupakan titik dari mana kamera menonton pemandangan. Memindahkan pusat kamera mengubah posisi kamera di ruang angkasa tanpa memutarnya.

• Kunci Ruang: Tinggikan kamera ke atas.

• Kunci Shift: Turunkan kamera ke bawah.

3. Putar kamera

• Kunci panah di atas (up_k) dan di bawah (down_k): Mereka menyesuaikan kecenderungan vertikal kamera:

  • UP_K: Memasukkan kamera ke atas, mengubah sudut pandang vertikal.
  • Down_K: termasuk kamera ke bawah, mengubah sudut pandang vertikal.

• Kunci panah kiri (kiri_k) dan kanan (kanan_k): Mereka menyesuaikan rotasi horizontal kamera:

  • Left_k: H alami kamera ke kiri, mengubah sudut pandang horizontal.
  • Right_K: Hancurkan kamera ke kanan, mengubah sudut pandang horizontal.

  Kunci -tombol ini memodifikasi sudut kamera Euler , yang merupakan sudut yang menentukan bagaimana kamera berorientasi pada ruang. Sudut Euler digunakan untuk menyesuaikan kecenderungan dan rotasi kamera dengan cara yang sederhana.

Sudut Euler

4. Sesuaikan bidang penglihatan (FOV)

• Key + (Plus_K): Meningkatkan bidang penglihatan kamera sebesar 5 derajat, hingga maksimum 180 derajat.
• Key - (minus_k): Mengurangi bidang penglihatan kamera sebesar 5 derajat, hingga minimal 0 derajat.

Sedang

Proyek ini dirancang untuk kompatibel dengan Linux dan MacOS , dan konfigurasi spesifik telah diimplementasikan untuk memastikan bahwa ia bekerja tanpa masalah di kedua sistem operasi.

Pengaturan Kunci

Dalam proyek yang menangani grafik dan entri pengguna, seperti kunci, adalah umum untuk kode yang terkait dengan masing -masing kunci bervariasi sesuai dengan sistem operasi. Untuk menangani perbedaan -perbedaan ini:

• File konfigurasi didefinisikan di mana nilai tertentu ditetapkan untuk setiap kunci yang relevan, seperti kunci untuk memindahkan kamera atau menyesuaikan tampilan.
• File ini menetapkan kode yang benar untuk setiap kunci tergantung pada apakah sedang dieksekusi di Linux atau MacOS.

Misalnya:

• Kunci ESC digunakan untuk keluar dari program.
• Kunci W, A, D, D memungkinkan kamera dipindahkan di alamat yang sesuai.
• Tombol panah digunakan untuk memutar kamera pada sumbu vertikal dan horizontal.
• Bidang visi + dan - - Camera (FOV).
• Kunci ruang menggerakkan kamera ke atas dan kunci shift menggerakkannya ke bawah.

Manajemen Perpustakaan

Proyek ini menggunakan Minilibx (MLX) , yang merupakan perpustakaan ringan untuk pemrograman grafis 2D, dirancang khusus untuk lingkungan UNIX seperti Linux dan MacOS. Namun, karena perbedaan antara sistem operasi, perlu untuk mengkonfigurasi perpustakaan dan rute dengan benar sehingga proyek dikompilasi dengan benar di kedua sistem.

1. Deteksi sistem operasi :

   • Variabel digunakan yang secara otomatis mengidentifikasi jika proyek berjalan di lingkungan Linux atau MacOS.

2. Konfigurasi Perpustakaan :

   • Di Linux :
     • Perpustakaan MLX spesifik untuk Linux, yang mengelola pembuatan windows, peristiwa keyboard, dan digambar di layar disertakan.
     • Selain itu, pustaka sistem lain seperti X11 (yang mengelola interaksi grafis di lingkungan UNIX), XEXT (ekstensi X11), dan Math.h (untuk fungsi matematika yang diperlukan dalam grafik) terkait.
   • Di MacOS :
     • Versi MLX yang kompatibel dengan macOS digunakan.
     • Alih -alih perpustakaan X11 dan Xext yang digunakan di Linux, kerangka kerja Apple sendiri digunakan sebagai OpenGL (untuk grafik 2D dan 3D) dan AppKit (untuk antarmuka grafis).

3. Kompilasi Adaptif :

   • Bergantung pada sistem operasi yang terdeteksi, Makefile menyesuaikan rute dan opsi kompilasi secara otomatis. Ini memastikan bahwa proyek mengkompilasi dan menghubungkan semua unit yang diperlukan dengan benar, terlepas dari apakah Anda berada di Linux atau macOS.

Pendekatan ini memastikan bahwa proyek ini tidak hanya portabel antara sistem operasi yang berbeda, tetapi juga tetap dioptimalkan dan kompatibel dengan kekhasan setiap lingkungan.

Demonstrasi

Untuk mengilustrasikan cara kerja proyek dalam praktiknya, kami telah menyiapkan serangkaian video yang menunjukkan berbagai aspek dan fungsionalitas program dalam aksi. Video -video ini mencakup:

1. Konfigurasi awal dan pemuatan adegan:

Color.mp4

Gerakan.mp4

Resolution.mp4

2. Interaksi dengan kamera dan diberikan waktu nyata:

Video X4 pada resolusi 800x400

Show1.mp4

Show2.mp4

Klip ini akan memberi Anda visi yang jelas tentang cara menggunakan program dan apa yang dapat Anda harapkan dalam hal kinerja dan visualisasi.

Bagaimana berkontribusi

Jika Anda ingin berkontribusi pada proyek:

1. Garpu repositori.
2. Buat cabang untuk perubahan Anda.
3. Membuat perubahan yang diperlukan .
4. Kirim permintaan tarik yang menggambarkan perubahan yang dibuat.

Mungkin Anda mungkin tertarik!

- profil github ffornes-

DI SINI

- Profil gmacias gmacias-

DI SINI

Kontak

◦ Email ffornes-: [email protected]

◦ Email gmacias-: [email protected]