add sphere
parent
7875befa94
commit
590054a046
@ -0,0 +1,14 @@
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package eu.jonahbauer.raytracing.shape;
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import eu.jonahbauer.raytracing.math.Ray;
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import org.jetbrains.annotations.NotNull;
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public sealed interface Shape permits Sphere {
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/**
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* {@return the value <code>t</code> such that <code>ray.at(t)</code> is the intersection of this shaped closest to
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* the ray origin, or <code>Double.NaN</code> if the ray does not intersect this shape}
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* @param ray a ray
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*/
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double hit(@NotNull Ray ray);
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}
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@ -0,0 +1,51 @@
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package eu.jonahbauer.raytracing.shape;
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import eu.jonahbauer.raytracing.math.Ray;
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import eu.jonahbauer.raytracing.math.Vec3;
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import org.jetbrains.annotations.NotNull;
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import java.util.Objects;
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public record Sphere(@NotNull Vec3 center, double radius) implements Shape {
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public static final @NotNull Sphere UNIT = new Sphere(Vec3.ZERO, 1.0);
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public Sphere {
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Objects.requireNonNull(center, "center");
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if (radius <= 0 || !Double.isFinite(radius)) throw new IllegalArgumentException("radius must be positive");
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}
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public Sphere(double x, double y, double z, double r) {
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this(new Vec3(x, y, z), r);
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}
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@Override
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public double hit(@NotNull Ray ray) {
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var oc = ray.origin().minus(center());
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var a = ray.direction().squared();
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var b = 2 * ray.direction().times(oc);
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var c = oc.squared() - radius * radius;
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var discriminant = b * b - 4 * a * c;
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if (discriminant < 0) return Double.NaN;
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var sd = Math.sqrt(discriminant);
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double t = (- b - sd) / (2 * a);
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if (t < 0) t = (-b + sd) / (2 * a);
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if (t < 0) t = Double.NaN;
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return t;
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}
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public @NotNull Sphere withCenter(@NotNull Vec3 center) {
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return new Sphere(center, radius);
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}
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public @NotNull Sphere withCenter(double x, double y, double z) {
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return withCenter(new Vec3(x, y, z));
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}
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public @NotNull Sphere withRadius(double radius) {
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return new Sphere(center, radius);
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}
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}
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@ -0,0 +1,25 @@
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package eu.jonahbauer.raytracing.shape;
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import eu.jonahbauer.raytracing.math.Ray;
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import eu.jonahbauer.raytracing.math.Vec3;
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import org.junit.jupiter.api.Test;
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import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
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class SphereTest {
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@Test
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void hit() {
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var center = new Vec3(1, 2, 3);
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var radius = 5;
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var sphere = new Sphere(center, radius);
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var origin = new Vec3(6, 7, 8);
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var direction = new Vec3(-1, -1, -1);
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var ray = new Ray(origin, direction);
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var t = sphere.hit(ray);
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assertFalse(Double.isNaN(t));
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assertEquals(center.plus(new Vec3(1, 1, 1).unit().times(radius)), ray.at(t));
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}
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}
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