一周内实现光线追踪，thenextweek，理解BVH

这一周拜读了雪莉的这个一周内实现光线追踪，收获颇丰，尤其是对于games101的光线追踪框架，我似乎知道他是怎么一步步改过来的了，之前对于那个共享指针到底指到哪儿其实心里还是没有谱的，只是知道进行纹理映射就行了，而这个一周内实现光追特意实现了一些高级的特性（雾效，对焦相机，motion blur）

对于之前101的框架更加认识了一步，尤其是101的框架其实没有教我们最开始的whitted风格，而是直接强上了path-tracing（虽然框架是whitted，但是那时候没有好好研究，而是只是实现bvh之后就放下了）

感谢这个项目，让我见识到了ray tracing的巨大力量，而且对于之前spp数以及ppm格式，这里面的一堆细节，做完之后就有了印象了。

尤其是从第一周，到第二周，一步步的前进，简直是震撼。

特意记录一些东西，作为感想。

首先自然是最重要的bvh的实现，在这里，我更加加深了对于bvh的理解

（步步分治，在最终的时刻进行合并box，牛逼），注意time0和time1 代表（移动物体（比如那个移动的球）的位置移动时间），这里做一个纪念。

而且在此过程中了解了反射，折射，雾效，纹理映射，牛逼，无以言表，强烈建议自己打一遍代码，理解会非常深刻

#ifndef BVH_H
#define BVH_H

#include "rtweekend.h"
#include "hittable.h"
#include "hittable_list.h"
#include <algorithm>

class bvh_node : public hittable {
public:
    bvh_node() {};
    bvh_node(
        const std::vector<shared_ptr<hittable>>& src_objects,
        size_t start, size_t end, double time0, double time1);

    bvh_node(const hittable_list& list, double time0, double time1)
        : bvh_node(list.objects, 0, list.objects.size(), time0, time1)
    {}

    

    virtual bool hit(
        const ray& r, double t_min, double t_max, hit_record& rec) const override;

    virtual bool bounding_box(double time0, double time1, aabb& output_box) const override;

public:
    shared_ptr<hittable> left;
    shared_ptr<hittable> right;
    aabb box;
};

bool bvh_node::bounding_box(double time0, double time1, aabb& output_box) const {
    output_box = box;
    return true;
}

inline bool box_compare(const shared_ptr<hittable> a, const shared_ptr<hittable> b, int axis) {
    aabb box_a;
    aabb box_b;

    if (!a->bounding_box(0, 0, box_a) || !b->bounding_box(0, 0, box_b))
        std::cerr << "No bounding box in bvh_node constructor.\n";

    return box_a.min().e[axis] < box_b.min().e[axis];
}


bool box_x_compare(const shared_ptr<hittable> a, const shared_ptr<hittable> b) {
    return box_compare(a, b, 0);
}

bool box_y_compare(const shared_ptr<hittable> a, const shared_ptr<hittable> b) {
    return box_compare(a, b, 1);
}

bool box_z_compare(const shared_ptr<hittable> a, const shared_ptr<hittable> b) {
    return box_compare(a, b, 2);
}

bool bvh_node::hit(const ray& r, double t_min, double t_max, hit_record& rec) const {
    if (!box.hit(r, t_min, t_max))
        return false;

    bool hit_left = left->hit(r, t_min, t_max, rec);
    bool hit_right = right->hit(r, t_min, hit_left ? rec.t : t_max, rec);

    return hit_left || hit_right;
}

bvh_node::bvh_node(
    const std::vector<shared_ptr<hittable>>& src_objects,
    size_t start, size_t end, double time0, double time1)
{
    auto objects = src_objects; // Create a modifiable array of the source scene objects

    int axis = random_int(0, 2);
    auto comparator = (axis == 0) ? box_x_compare
        : (axis == 1) ? box_y_compare
        : box_z_compare;

    size_t object_span = end - start;

    if (object_span == 1) {
        left = right = objects[start];
    }
    else if (object_span == 2) {
        if (comparator(objects[start], objects[start + 1])) {
            left = objects[start];
            right = objects[start + 1];
        }
        else {
            left = objects[start + 1];
            right = objects[start];
        }
    }
    else {
        std::sort(objects.begin() + start, objects.begin() + end, comparator);

        auto mid = start + object_span / 2;
        left = make_shared<bvh_node>(objects, start, mid, time0, time1);
        right = make_shared<bvh_node>(objects, mid, end, time0, time1);
    }

    aabb box_left, box_right;

    if (!left->bounding_box(time0, time1, box_left)
        || !right->bounding_box(time0, time1, box_right)
        )
        std::cerr << "No bounding box in bvh_node constructor.\n";

    box = surrounding_box(box_left, box_right);
}

#endif // !BVH_H