Min(1) Max(1)

This commit is contained in:
Mikhalkovich Stanislav 2025-07-19 20:06:25 +03:00
parent c080feba89
commit cabe8f85ee
3 changed files with 372 additions and 7 deletions

View file

@ -0,0 +1,365 @@
// Улучшенный Ray Tracer с красивой сценой
// Добавлены новые материалы, объекты и улучшенное освещение
uses GraphABC;
uses
System,
System.Drawing,
System.Windows.Forms,
System.Drawing.Drawing2D;
type
Vec3 = record
x, y, z: real;
class function operator+(v1, v2: Vec3): Vec3 := new Vec3(v1.x + v2.x, v1.y + v2.y, v1.z + v2.z);
class function operator-(v1, v2: Vec3): Vec3 := new Vec3(v1.x - v2.x, v1.y - v2.y, v1.z - v2.z);
class function operator-(v: Vec3): Vec3 := new Vec3(-v.x, -v.y, -v.z);
class function operator*(v: Vec3; r: real): Vec3 := new Vec3(v.x * r, v.y * r, v.z * r);
class function operator/(v: Vec3; r: real): Vec3 := new Vec3(v.x / r, v.y / r, v.z / r);
class function operator*(r: real; v: Vec3): Vec3 := new Vec3(v.x * r, v.y * r, v.z * r);
class function operator*(v1, v2: Vec3): real := v1.x * v2.x + v1.y * v2.y + v1.z * v2.z;
function norm := Sqrt(x * x + y * y + z * z);
function normalize(l: real := 1): Vec3 := Self/norm;
function cross(v: Vec3): Vec3 := new Vec3(y * v.z - z * v.y, z * v.x - x * v.z, x * v.y - y * v.x);
constructor(xx,yy,zz: real); begin x := xx; y := yy; z := zz end;
end;
Vec4 = auto class
x0, x1, x2, x3: real;
end;
function V3(x, y, z: real) := new Vec3(x, y, z);
function V4(x, y, z, t: real) := new Vec4(x, y, z, t);
type
TLight = auto class
position: Vec3;
intensity: real;
color: Vec3;
end;
TMaterial = auto class
refractive_index: real := 1;
albedo := v4(1, 0, 0, 0);
diffuse_color := new Vec3(0, 0, 0);
specular_exponent: real;
emission: Vec3 := new Vec3(0, 0, 0); // Эмиссия для светящихся объектов
end;
TSphere = auto class
center: vec3;
radius: real;
material: TMaterial;
function RayIntersect(orig, dir: vec3; var t0: real): boolean;
begin
var L := center - orig;
var tca := L * dir;
var d2 := L * L - tca * tca;
if d2 > radius * radius then
begin Result := false; exit end;
var thc := Sqrt(radius * radius - d2);
t0 := tca - thc;
if t0 < 1e-3 then
t0 := tca + thc;
if t0 < 1e-3 then
Result := false
else Result := true;
end;
end;
function Light(position: Vec3; intensity: real; color: Vec3) := new TLight(position, intensity, color);
function Material(ri: real; alb: vec4; dif: vec3; spec: real; em: vec3 := new Vec3(0,0,0)) := new TMaterial(ri, alb, dif, spec, em);
function Sphere(center: vec3; radius: real; material: TMaterial) := new TSphere(center, radius, material);
function Reflect(I, N: vec3) := I - N * 2 * (I * N);
function Refract(I, N: vec3; eta_t: real; eta_i: real := 1): vec3;
begin
var cosi := -max(-1.0, min(1.0, I * N));
if cosi < 0 then
begin Result := Refract(I, -N, eta_i, eta_t); exit end;
var eta := eta_i / eta_t;
var k := 1 - eta * eta * (1 - cosi * cosi);
Result := if k < 0 then v3(1, 0, 0) else I * eta + N * (eta * cosi - Sqrt(k));
end;
function scene_intersect(orig, dir: vec3; spheres: array of TSphere; var hit, N: vec3; var material: TMaterial): boolean;
begin
var spheres_dist := real.MaxValue;
foreach var s in spheres do
begin
var dist_i: real;
if s.RayIntersect(orig, dir, dist_i) and (dist_i < spheres_dist) then
begin
spheres_dist := dist_i;
hit := orig + dir * dist_i;
N := (hit - s.center).normalize();
material := s.material;
end;
end;
// Улучшенная шахматная доска с волнистым узором
var checkerboard_dist := real.MaxValue;
if abs(dir.y) > 1e-3 then
begin
var d := -(orig.y + 4) / dir.y;
var pt := orig + dir * d;
if (d > 1e-3) and (abs(pt.x) < 15) and (pt.z < -8) and (pt.z > -35) and (d < spheres_dist) then
begin
checkerboard_dist := d;
hit := pt;
N := v3(0, 1, 0);
// Создаем новый материал для пола
material := new TMaterial;
// Волнистый узор на полу
var wave := 0.1 * sin(pt.x * 0.5) * sin(pt.z * 0.3);
var checker := (Trunc(0.5 * hit.x + 1000) + Trunc(0.5 * hit.z)) and 1;
if checker = 1 then
material.diffuse_color := v3(0.4 + wave, 0.4 + wave, 0.4 + wave)
else
material.diffuse_color := v3(0.2 + wave, 0.15 + wave, 0.1 + wave);
material.albedo := v4(0.8, 0.2, 0.0, 0.0);
material.specular_exponent := 20;
material.refractive_index := 1.0;
material.emission := v3(0, 0, 0);
end;
end;
Result := Min(spheres_dist, checkerboard_dist) < 1000;
end;
function cast_ray(orig, dir: vec3; spheres: array of TSphere; lights: array of TLight; depth: integer := 0): vec3;
begin
var point,N: Vec3;
var material := new TMaterial;
if (depth > 5) or not scene_intersect(orig, dir, spheres, point, N, material) then
begin
// Градиентное небо вместо однотонного
var t := 0.5 * (dir.y + 1.0);
Result := (1.0 - t) * v3(1.0, 1.0, 1.0) + t * v3(0.3, 0.7, 1.0);
exit;
end;
// Добавляем эмиссию с учетом формы объекта
var emission_intensity := 1.0;
if material.emission.norm > 0 then
begin
// Создаем градиент эмиссии от центра к краям для сфер
var found_sphere: TSphere := nil;
foreach var s in spheres do
begin
var dist_to_center := (point - s.center).norm;
if dist_to_center <= s.radius + 0.001 then // Небольшая погрешность
begin
found_sphere := s;
break;
end;
end;
if found_sphere <> nil then
begin
var dist_from_center := (point - found_sphere.center).norm;
var radius_ratio := dist_from_center / found_sphere.radius;
// Создаем falloff от центра к краям
emission_intensity := 1.0 - radius_ratio * radius_ratio;
emission_intensity := max(0.1, emission_intensity); // Минимальная яркость
end;
end;
var result_color := material.emission * emission_intensity;
var reflect_dir := Reflect(dir, N).normalize();
var refract_dir := Refract(dir, N, material.refractive_index).normalize();
var reflect_color := cast_ray(point, reflect_dir, spheres, lights, depth + 1);
var refract_color := cast_ray(point, refract_dir, spheres, lights, depth + 1);
var (diffuse_light_intensity, specular_light_intensity) := (0.0, 0.0);
var color_influence := new Vec3(0, 0, 0);
foreach var light in lights do
begin
var light_dir := (light.position - point).normalize;
var light_distance := (light.position - point).norm;
var shadow_pt, trashnrm: vec3;
var trashmat: TMaterial;
if scene_intersect(point, light_dir, spheres, shadow_pt, trashnrm, trashmat) and
((shadow_pt - point).norm < light_distance) then
continue;
// Учитываем затухание света с расстоянием
var attenuation := 1.0 / (1.0 + 0.01 * light_distance);
diffuse_light_intensity += light.intensity * max(0, light_dir * N) * attenuation;
specular_light_intensity += max(0, -Reflect(-light_dir, N) * dir) ** material.specular_exponent * light.intensity * attenuation;
// Добавляем цветное освещение
var light_contrib := light.color * light.intensity * max(0, light_dir * N) * attenuation;
color_influence := color_influence + light_contrib;
end;
// Компонуем итоговый цвет
var diffuse_component := v3(material.diffuse_color.x * color_influence.x,
material.diffuse_color.y * color_influence.y,
material.diffuse_color.z * color_influence.z) * material.albedo.x0;
result_color := result_color + diffuse_component +
v3(1.0, 1.0, 1.0) * specular_light_intensity * material.albedo.x1 +
reflect_color * material.albedo.x2 +
refract_color * material.albedo.x3;
Result := result_color;
end;
var
(width,height) := (1024,768);
function render(width,height: integer; spheres: array of TSphere; lights: array of TLight): array [,] of Color;
begin
Result := new Color[width,height];
var samples := 3; // Количество сэмплов на пиксель (2x2 = 4 сэмпла)
var inv_samples := 1.0 / (samples * samples);
{$omp parallel for}
for var j := 0 to height - 1 do
begin
for var i := 0 to width - 1 do
begin
var final_color := v3(0, 0, 0);
// Суперсэмплинг - берем несколько сэмплов на пиксель
for var sy := 0 to samples - 1 do
for var sx := 0 to samples - 1 do
begin
// Добавляем небольшое смещение для каждого сэмпла
var offset_x := (sx + 0.5) / samples;
var offset_y := (sy + 0.5) / samples;
var dir_x := (i + offset_x) - width / 2;
var dir_y := -(j + offset_y) + height / 2;
var dir_z := -height / (2 * tan(PI / 6));
var sample_color := cast_ray(v3(0, 0, 0), v3(dir_x, dir_y, dir_z).normalize(), spheres, lights);
final_color := final_color + sample_color;
end;
// Усредняем цвет всех сэмплов
var c := final_color * inv_samples;
// Ограничиваем значения и применяем простое масштабирование
var max_val := Max(c.x, c.y, c.z);
if max_val > 1 then
c := c / max_val;
// Убеждаемся, что значения в диапазоне [0,1]
c.x := c.x.Clamp(0.0, 1.0);
c.y := c.y.Clamp(0.0, 1.0);
c.z := c.z.Clamp(0.0, 1.0);
Result[i,j] := RGB(Trunc(255*c.x),Trunc(255*c.y),Trunc(255*c.z));
end;
end;
end;
procedure FastDrawColorBitmap(data: array [,] of System.Drawing.Color);
type
PRGB = ^uint32;
var
bmp: System.Drawing.Bitmap;
width, height: integer;
bitmapData: System.Drawing.Imaging.BitmapData;
ptr: IntPtr;
pixelSize: integer;
begin
width := data.GetLength(0);
height := data.GetLength(1);
bmp := new System.Drawing.Bitmap(width, height, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppArgb);
bitmapData := bmp.LockBits(
new System.Drawing.Rectangle(0, 0, width, height),
System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.WriteOnly,
bmp.PixelFormat
);
try
ptr := bitmapData.Scan0;//.ToPointer;
pixelSize := 4; // 4 байта на пиксель (ARGB)
for var y := 0 to height - 1 do
for var x := 0 to width - 1 do
begin
var offset := y * bitmapData.Stride + x * pixelSize;
var color := data[x, y];
PRGB(pointer(ptr + offset))^ := color.ToArgb;
end;
finally
bmp.UnlockBits(bitmapData);
end;
GraphWindowGraphics.DrawImage(bmp, 0,0);
bmp.Dispose;
end;
procedure DrawPixelsABC(a: array [,] of Color);
begin
FastDrawColorBitmap(a);
end;
var
// Улучшенные материалы
ivory := Material(1.0, v4(0.6, 0.3, 0.1, 0.0), v3(0.4, 0.4, 0.3), 50);
crystal := Material(1.5, v4(0.0, 0.5, 0.1, 0.8), v3(0.6, 0.8, 0.9), 125);
red_rubber := Material(1.0, v4(0.9, 0.1, 0.0, 0.0), v3(0.3, 0.1, 0.1), 10);
gold_mirror := Material(1.0, v4(0.0, 10.0, 0.8, 0.0), v3(1.0, 0.8, 0.3), 1425);
emerald := Material(1.5, v4(0.1, 0.6, 0.2, 0.1), v3(0.1, 0.8, 0.1), 100);
glowing_sphere := Material(1.0, v4(0.4, 0.3, 0.1, 0.0), v3(1.0, 0.4, 0.1), 50, v3(0.8, 0.3, 0.1));
begin
Window.SetSize(width,height);
Window.CenterOnScreen;
Window.Title := 'Enhanced Ray Tracer - Beautiful Scene ABC';
// Создаем более интересную сцену
var spheres := [
// Центральная композиция
Sphere(v3(-3, 0, -16), 2, ivory),
Sphere(v3(-1.0, -1.5, -12), 2, crystal),
Sphere(v3(1.5, -0.5, -18), 3, red_rubber),
Sphere(v3(7, 5, -18), 4, gold_mirror),
// Дополнительные объекты для красоты
Sphere(v3(-8, 2, -20), 1.5, emerald),
Sphere(v3(4, -2, -14), 1, glowing_sphere),
Sphere(v3(-5, -3, -25), 2.5, crystal),
Sphere(v3(10, -1, -25), 1.8, ivory),
// Маленькие декоративные сферы
Sphere(v3(-2, 3, -12), 0.5, gold_mirror),
Sphere(v3(3, 1, -15), 0.8, emerald),
Sphere(v3(-6, 0, -22), 1.2, red_rubber)
];
// Улучшенное освещение с цветными источниками
var lights := [
Light(v3(-20, 20, 20), 1.5, v3(1.0, 0.9, 0.8)), // Теплый свет
Light(v3(30, 50, -25), 1.8, v3(0.8, 0.9, 1.0)), // Холодный свет
Light(v3(30, 20, 30), 1.7, v3(1.0, 0.8, 0.9)), // Розоватый свет
Light(v3(-10, 10, -10), 1.2, v3(0.9, 1.0, 0.8)) // Зеленоватый свет
];
Println($'Rendering {width}x{height} scene...');
MillisecondsDelta;
var pixels := Render(width, height, spheres, lights);
var m := MillisecondsDelta;
DrawPixelsABC(pixels);
TextOut(5, 5, $'Rendered in {m} ms');
TextOut(5, 25, $'Resolution: {width}x{height} (3x3 AA)');
TextOut(5, 45, $'Objects: {spheres.Length} spheres, {lights.Length} lights');
end.

View file

@ -4,7 +4,7 @@ begin
Window.Title := 'Цифровые часы';
Font.Size := 180;
BeginFrameBasedAnimation(
()->DrawText(Window.ClientRect,DateTime.Now.ToLongTimeString.Replace(' AM',''),Colors.Red),
()->DrawText(Window.ClientRect,DateTime.Now.ToLongTimeString.Replace(' AM','').Replace(' PM',''),Colors.Red),
1
);
end.

View file

@ -3198,8 +3198,8 @@ const
BAD_COL_INDEX_TO = 'ToCol выходит за пределы индексов строк двумерного массива!!ToCol is out of range for the matrix column indices';
SLICE_SIZE_AND_RIGHT_VALUE_SIZE_MUST_BE_EQUAL = 'Размеры среза и присваиваемого выражения должны быть равны!!Slice size must match the size of the assigned expression';
MATR_DIMENSIONS_MUST_BE_EQUAL = 'Размеры матриц должны совпадать!!Matrix dimensions must be equal';
COUNT_PARAMS_MAXFUN_MUSTBE_GREATER1 = 'Количество параметров функции Max должно быть > 1!!Max function must have more than one parameter';
COUNT_PARAMS_MINFUN_MUSTBE_GREATER1 = 'Количество параметров функции Min должно быть > 1!!Min function must have more than one parameter';
COUNT_PARAMS_MAXFUN_MUSTBE_GREATER0 = 'Количество параметров функции Max должно быть > 1!!Max function must have more than one parameter';
COUNT_PARAMS_MINFUN_MUSTBE_GREATER0 = 'Количество параметров функции Min должно быть > 1!!Min function must have more than one parameter';
Format_InvalidString = 'Входная строка имела неверный формат!!Input string was not in a valid format';
Overflow_Int32 = 'Целочисленное переполнение!!Integer overflow';
FOR_STEP_CANNOT_BE_EQUAL0 = 'Шаг цикла for не может быт равен 0!!The step of a for loop cannot be 0';
@ -9607,15 +9607,15 @@ end;
function Min<T>(params a: array of T): T;
begin
if a.Length<2 then
raise new System.ArgumentException(GetTranslation(COUNT_PARAMS_MINFUN_MUSTBE_GREATER1));
if a.Length<1 then
raise new System.ArgumentException(GetTranslation(COUNT_PARAMS_MINFUN_MUSTBE_GREATER0));
Result := a.Min;
end;
function Max<T>(params a: array of T): T;
begin
if a.Length<2 then
raise new System.ArgumentException(GetTranslation(COUNT_PARAMS_MAXFUN_MUSTBE_GREATER1));
if a.Length<1 then
raise new System.ArgumentException(GetTranslation(COUNT_PARAMS_MAXFUN_MUSTBE_GREATER0));
Result := a.Max;
end;