raymarch.lua

   1 require "Vector"
   2 local V = Vector
   3
   4 require "Primitives"
   5 local P = Primitives
   6
   7 require "Textures"
   8 local T = Textures
   9
  10 local eps = 0.01
  11 local max_dist = 50
  12 local bg_col = {1,0,1}
  13
  14 local function calculate_normal(sdf, l)
  15    local delta = 1e-3;
  16    return -V.new{sdf(l+V.x*delta).dist-sdf(l-V.x*delta).dist,
  17                  sdf(l+V.y*delta).dist-sdf(l-V.y*delta).dist,
  18                  sdf(l+V.z*delta).dist-sdf(l-V.z*delta).dist}/(2*delta)
  19 end
  20
  21 local function march(location, ray_dir, sdf, count)
  22    local p = sdf(location)
  23    if p.dist < eps then
  24       return p.texture(location, ray_dir, calculate_normal(sdf, location-(ray_dir*eps)), count)
  25    elseif p.dist > max_dist then
  26       return bg_col
  27    else
  28       return march(location + ray_dir*p.dist,
  29                    ray_dir, sdf, count+1)
  30    end
  31 end
  32
  33 local function render(scene, width, height, filename)
  34    print("Rendering to file " .. filename .. "...")
  35
  36    local f = io.open(filename, "w")
  37    f:write("P3 ", width, " ", height, " 255\n")
  38
  39    local c = scene.camera
  40    local cam_dir = V.normalize(c.point_at - c.location)
  41    local right = V.normalize(c.right)
  42    local up = V.cross(right,cam_dir)
  43    local aspect = height/width;
  44
  45    for y=1,height do
  46
  47       if y % math.floor(height/10) == 0 then
  48          print(y/math.floor(height/10) * 10 .. "%")
  49       end
  50
  51       local rayy = cam_dir + up*((y/height - 0.5)*c.fov*aspect)
  52
  53       for x=1,width do
  54          local ray_dir = V.normalize(rayy + right*((x/width - 0.5)*c.fov))
  55          local col = march(c.location, ray_dir, scene.sdf, 0)
  56          col = {math.min(col[1]*255, 255),
  57                 math.min(col[2]*255, 255),
  58                 math.min(col[3]*255, 255)}
  59
  60          f:write(math.floor(col[1]), " ", math.floor(col[2]), " ", math.floor(col[3]), " ")
  61       end
  62       f:write("\n")
  63    end
  64    f:write("\n")
  65
  66    f:close()
  67
  68    print("done")
  69 end
  70
  71 local scene = {
  72    sdf = P.make_sphere(V.new{0,0,0}, 1,
  73                        T.make_phong({V.new{2,0,2}}, {0,1,0}, 1.0, 0.5, 100)),
  74    camera = {location = V.new{0,-5,0},
  75              point_at = V.new{0,0,0},
  76              right = V.new{1,0,0},
  77              fov = 1}}
  78
  79 render(scene, 640, 480, "test.ppm")