C++ 渲染器主渲染函数解析：逐行解释 Render 函数

该函数是渲染器的主要渲染函数，用于迭代图像中的每个像素，生成主光线并将这些光线投射到场景中。帧缓冲区的内容将保存到文件中。

• 第 2-3 行：定义了一个帧缓冲区，用于存储渲染后的像素颜色值。
• 第 5 行：计算了一个比例因子，用于将图像的视野角度转换为屏幕上的像素坐标。
• 第 8 行：定义了一个 eye_pos 变量，即视点位置，这里默认为原点。
• 第 9 行：定义了一个变量 m，用于遍历帧缓冲区。
• 第 10-23 行：嵌套循环遍历每个像素，计算出每个像素的光线方向，并调用 castRay 函数进行投射，得到该像素的颜色值，最后将该颜色值存储到帧缓冲区中。
• 第 24 行：更新渲染进度。
• 第 27-39 行：将帧缓冲区中的颜色值保存到文件中，生成 PPM 格式的图像文件。

// [comment]
// The main render function. This where we iterate over all pixels in the image, generate
// primary rays and cast these rays into the scene. The content of the framebuffer is
// saved to a file.
// [/comment]
void Renderer::Render(const Scene& scene)
{
    std::vector<Vector3f> framebuffer(scene.width * scene.height);

    //
    float scale = std::tan(deg2rad(scene.fov * 0.5f));
    //宽高比
    float imageAspectRatio = (float)scene.width / (float)scene.height;

    // Use this variable as the eye position to start your rays.
    Vector3f eye_pos(0);
    int m = 0;
    for (int j = 0; j < scene.height; ++j)
    {
        for (int i = 0; i < scene.width; ++i)
        {
            // generate primary ray direction
            float x = (2 * (((float)i + 0.5) / scene.width - 1) * imageAspectRatio * scale;
            float y = (1.0 - 2 * ((float)j + 0.5) / scene.height) * scale;
            // TODO: Find the x and y positions of the current pixel to get the direction
            // vector that passes through it.
            // Also, don't forget to multiply both of them with the variable *scale*, and
            // x (horizontal) variable with the *imageAspectRatio*
               
            //vector = op,说明scene在z=-1，故znear距离人眼距离=1   
            Vector3f dir = normalize(Vector3f(x, y, -1)); // Don't forget to normalize this direction!
            framebuffer[m++] = castRay(eye_pos, dir, scene, 0);
        }
        UpdateProgress(j / (float)scene.height);
    }

    // save framebuffer to file
    FILE* fp = fopen('binary.ppm', 'wb');
    (void)fprintf(fp, 'P6
%d %d
255
', scene.width, scene.height);
    for (auto i = 0; i < scene.height * scene.width; ++i) {
        static unsigned char color[3];
        color[0] = (char)(255 * clamp(0, 1, framebuffer[i].x));
        color[1] = (char)(255 * clamp(0, 1, framebuffer[i].y));
        color[2] = (char)(255 * clamp(0, 1, framebuffer[i].z));
        fwrite(color, 1, 3, fp);
    }
    fclose(fp);    
}