vec3.hについて
日記
Ray Tracing in One Weekendのチャプター２のvec3.hを自分なりに解説できるようになるために、ここで練習をかねて載せようと思います。
チャプター２でのvec3.hはメインのコードにおける部品のような役割を持っています。
下のほうにコードがありますが、今回メインに必要なコードはとても少ないです。
今回はX,Y,Zの三つの座標だけカラー値の表示が出来るだけで十分です。
float 型を利用しておりますが、double 型でも大丈夫です。doubleとfloatでは、精度が違い、そしてメモリに占める大きさが違います。CPUによって扱いがしやすい、しにくいなどあります。
float型で表現できるのは、±１０-38～１０38
double型で表現できるのは、±１０-308～１０308
の範囲で有効桁は順に７桁、１５桁です。
Source.cpp
#include <iostream>
#include "vec3.h"
int main(){
int nx = 200;
int ny = 100;
std::cout << "p3\n" << nx << " " << ny << "\n255\n";
for (int j = ny - 1; j >= 0; j--)
{
for (int i = 0; i < nx; i++)
{
vec3 col(float(i) / float(nx), float(j) / float(ny), 0.2);
int ir = int(255.99*col(0));
int ig = int(255.99*col(1));
int ib = int(255.99*col(2));
std::cout << ir << " " << ig << " " << ib << "\n";
}
}
}
vec3.h
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
class vec3
{
public:
vec3(){}
vec3(float e0, float e1, float e2){ e[0] = e0; e[1] = e1; e[2] = e2; }
inline float& operator()(int i){ return e[i]; }
float e[3];
};
このコードだけで求められている結果が得られます。
vec3.hのコード ↓
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
class vec3()
{
public:
vec3(){}
vec3(float e0, float e1, float e2){ e[0] = e0; e[1] = e1; e[2] = e2; }
inline float x() const{ return e[0]; }
inline float y() const{ return e[1]; }
inline float z() const{ return e[2]; }
inline float r() const{ return e[0]; }
inline float g() const{ return e[1]; }
inline float b() const{ return e[2]; }
inline const vec3& operator+() const { return *this; }
inline vec3 operator-() const { return vec3(-e[0], -e[1], -e[2]); }
inline float operator()(int i) const { return e[i]; }
inline float& operator()(int i){ return e[i]; }
inline vec3& operator+=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator-=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator*=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator/=(const vec3 &v2);
inline vec3& operator*=(const float t);
inline vec3& operator/=(const float t);
inline float length() const{
return sqrt(e[0] * e[0] + e[1] * e[1] + e[2] * e[2]);
}
inline float squared_length() const{
return e[0] * e[0] + e[1] * e[1] + e[2] * e[2];
}
inline void make_unit_vector();
float e[3];
};
inline std::istream& operator>>(std::istream &is, vec3 &t)
{
is >> t.e[0] >> t.e[1] >> t.e[2];
return is;
}
inline std::ostream& operator>>(std::ostream &os, vec3 &t)
{
os << t.e[0] << t.e[1] << t.e[2];
return os;
}
inline void vec3::make_unit_vector()
{
float k = 1.0 / sqrt(e[0] * e[0] + e[1] * e[1] + e[2] * e[2]);
e[0] *= k; e[1] *= k; e[2] *= k;
}
inline vec3 operator+(const vec3 &v1, const vec3 &v2)
{
return vec3(v1.e[0] + v2.e[0], v1.e[1] + v2.e[1], v1.e[2] + v2.e[2]);
}
inline vec3 operator-(const vec3 &v1, const vec3 &v2)
{
return vec3(v1.e[0] - v2.e[0], v1.e[1] - v2.e[1], v1.e[2] - v2.e[2]);
}
inline vec3 operator*(const vec3 &v1, const vec3 &v2)
{
return vec3(v1.e[0] * v2.e[0], v1.e[1] * v2.e[1], v1.e[2] * v2.e[2]);
}
inline vec3 operator/(const vec3 &v1, const vec3 &v2)
{
return vec3(v1.e[0] / v2.e[0], v1.e[1] / v2.e[1], v1.e[2] / v2.e[2]);
}
inline vec3 operator*(float t, const vec3 &v)
{
return vec3(t*v.e[0], t*v.e[1], t*v.e[2]);
}
inline vec3 operator/(vec3 v, float t)
{
return vec3(t/v.e[0], t/v.e[1], t/v.e[2]);
}
inline vec3 operator*(const vec3 &v, float t)
{
return vec3(t*v.e[0], t*v.e[1], t*v.e[2]);
}
inline float dot(const vec3 &v1, const vec3 &v2)
{
return v1.e[0] * v2.e[0] + v1.e[1] * v2.e[1] + v1.e[2] * v2.e[2];
}
inline vec3 cross(const vec3 &v1, const vec3 &v2)
{
return vec3( (v1.e[1] * v2.e[2] - v1.e[2] * v2.e[1]),
(-(v1.e[0] * v2.e[2] - v1.e[2] * v2.e[0])),
(v1.e[0] * v2.e[1] - v1.e[1] * v2.e[0]));
}
inline vec3& vec3::operator+=(const vec3 &v)
{
e[0] += v.e[0];
e[1] += v.e[1];
e[2] += v.e[2];
}
inline vec3& vec3::operator*=(const vec3 &v)
{
e[0] *= v.e[0];
e[1] *= v.e[1];
e[2] *= v.e[2];
}
inline vec3& vec3::operator/=(const vec3 &v)
{
e[0] /= v.e[0];
e[1] /= v.e[1];
e[2] /= v.e[2];
}
inline vec3& vec3::operator-=(const vec3 &v)
{
e[0] -= v.e[0];
e[1] -= v.e[1];
e[2] -= v.e[2];
}
inline vec3& vec3::operator*=(const float t)
{
e[0] *= t;
e[1] *= t;
e[2] *= t;
return *this;
}
inline vec3& vec3::operator/=(const float t)
{
float k = 1.0 / t;
e[0] *= k;
e[1] *= k;
e[2] *= k;
return *this;
}
inline vec3 unit_vector(vec3 v)
{
return v / v.length();
}
