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  1.  
  2. // 視点
  3. PVector eyePos = new PVector(0, 0, -5);
  4.  
  5. // 物体
  6. ArrayList<Shape> shapes = new ArrayList<>() {{
  7.   add(new Sphere(new PVector( 3, 0, 25), 1));
  8.   add(new Sphere(new PVector( 2, 0, 20), 1));
  9.   add(new Sphere(new PVector( 1, 0, 15), 1));
  10.   add(new Sphere(new PVector( 0, 0, 10), 1));
  11.   add(new Sphere(new PVector(-1, 0,  5), 1));
  12.   add(new Plane(new PVector(0, 1, 0), new PVector(0, -1, 0)));
  13. }};
  14.  
  15. // 光源
  16. PointLightSource lightSource = new PointLightSource() {{
  17.   position = new PVector(-5,5,-5);
  18. }};
  19.  
  20. // 環境光強度
  21. FColor ambientIntensity = new FColor(0.10, 0.10, 0.10);
  22.  
  23. // 環境光反射係数
  24. FColor kAmb = new FColor(0.01, 0.01, 0.01);
  25. // 拡散反射係数
  26. FColor kDif = new FColor(0.69, 0.00, 0.00);
  27. // 鏡面反射係数
  28. FColor kSpe = new FColor(0.30, 0.30, 0.30);
  29. // 光沢度
  30. float shininess = 8;
  31.  
  32. void setup()
  33. {
  34.   size(512, 512);
  35.   background(color(0, 0, 0));
  36.  
  37.   noSmooth();
  38.   noLoop();
  39. }// void setup()
  40.  
  41. void draw()
  42. {
  43.   PVector pw = new PVector();
  44.   pw.z = 0;
  45.  
  46.   for (int y = 0; y < height; ++y)
  47.   {
  48.     pw.y = map(y, 0, height-1, 1, -1);
  49.     for (int x = 0; x < width; ++x)
  50.     {
  51.       pw.x = map(x, 0, width-1, -1, 1);
  52.  
  53.       // レイ
  54.       Ray eyeRay = new Ray(eyePos, PVector.sub(pw, eyePos));
  55.  
  56.       // レイ上にある最近傍の物体を調べる
  57.       Shape nearestShape = null;
  58.       IntersectionPoint nearestIp = null;
  59.  
  60.       for (Shape sh : shapes)
  61.       {
  62.         // レイと物体との交点を計算する
  63.         IntersectionPoint ip = sh.testIntersection(eyeRay);
  64.  
  65.         // レイ上に物体がない場合
  66.         if (ip == null)
  67.         {
  68.           // 次の物体へ
  69.           continue;
  70.         }
  71.  
  72.         // 初めて発見された物体である場合
  73.         if (nearestShape == null)
  74.         {
  75.           // 最近傍の物体として更新
  76.           nearestShape = sh;
  77.           nearestIp    = ip;
  78.  
  79.           // 次の物体へ
  80.           continue;
  81.         }
  82.  
  83.         // 最近傍の物体ではなかった場合
  84.         if (ip.distance > nearestIp.distance)
  85.         {
  86.           // 次の物体へ
  87.           continue;
  88.         }
  89.  
  90.         // 最近傍の物体として更新
  91.         nearestShape = sh;
  92.         nearestIp    = ip;
  93.  
  94.       }// for
  95.  
  96.       // レイ上に物体がない場合
  97.       if (nearestShape == null)
  98.       {
  99.         // 背景色をプロットする
  100.         stroke(color(100,149, 237));
  101.         point(x, y);
  102.  
  103.         // 次の (x, y) へ
  104.         continue;
  105.       }
  106.  
  107.       // 放射輝度
  108.       FColor col = new FColor();
  109.  
  110.       // 環境光の反射光の放射輝度を加算する
  111.       col.add(colorPi(kAmb, ambientIntensity));
  112.  
  113.       // 法線ベクトルと入射ベクトルの内積を計算する．
  114.       Lighting lighting = lightSource.lightingAt(nearestIp.position);
  115.       float nlDot = constrain(nearestIp.normal.dot(lighting.direction), 0, 1);
  116.  
  117.       // 拡散反射光の放射輝度を加算する
  118.       col.add(colorPi(kDif, lightSource.intensity, new FColor(nlDot)));
  119.  
  120.       // 鏡面反射が無い場合
  121.       if (nlDot <= 0)
  122.       {
  123.         // プロットする
  124.         stroke(col.toColor());
  125.         point(x, y);
  126.  
  127.         // 次の (x, y) へ
  128.         continue;
  129.       }
  130.  
  131.       // 視線ベクトルの逆ベクトルと正反射ベクトルの内積を計算する
  132.       PVector invEyeDir = vectorSigma(-1, eyeRay.direction).normalize();
  133.       PVector refDir = vectorSigma(2 * nlDot, nearestIp.normal, -1, lighting.direction);
  134.       float vrDot = constrain(invEyeDir.dot(refDir), 0, 1);
  135.  
  136.       // 鏡面反射光の放射輝度を加算する
  137.       col.add(colorPi(kSpe, lightSource.intensity, new FColor(pow(vrDot, shininess))));
  138.  
  139.       // プロットする
  140.       stroke(col.toColor());
  141.       point(x, y);
  142.  
  143.     }//for
  144.   }//for
  145. }// void draw()
  146.  
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