上一节生成的图看起来很暗，有一个问题是因为有些物体反射的光线，会在 t = 0 时再次击中自己，而由于浮点数精度的问题，这些值可能是 0.00000001 或 -0.0000001 之类的任意接近0的浮点数，所以我们 hit 函数的 t_min 参数，需要忽略掉 0 附近的一小部分范围，防止物体发出的光线再次与自己相交。这样也就避免了阴影痤疮（Shadow ance）的产生。
修改 main.rs 中 ray_color 函数中的 word.hit()，改为 if let Some(hit_record) = world.hit(r, 0.001, f64::INFINITY)，也就是 t_min 参数传值 0.001。
cargo run --release > diffuse_random_in_sphere.ppm 生成图如下
可以看到，已经比上一节生成的图亮了很多。
我们上一节使用的漫反射光线散射的方法，是在球体内部生成一个随机的点。然后，这样生成的向量，有很大的概率会和法线方向相近，并且及小概率会沿着入射方向反射回去。然而，真正的理想散射（Lambertian 反射）后的光线距离法向量比较近的概率会更高，但是分布规律会更加均衡，而实现这个方法，就是在球面上选取一个点，而不是在球内。我们可以通过在球内选取一个点，然后将其标准化，来得到球面上的点，因为我们的球是单位球。
在 vec3.rs 中 Vec3 的实现里，添加一个新的方法 random_unit_vector，代码如下
// src/vec3.rs
pub fn random_unit_vector() -> Vec3 {
let point = Vec3::random_in_unit_sphere();
return Vec3::unit_vector(point);
}
然后修改 main.rs 中的 ray_color 函数，将原来调用 random_in_unit_sphere 的代码改成调用 random_unit_vector。
// src/main.rs ray_color 函数
let target: Vec3 =
hit_record.p + hit_record.normal + Vec3::random_unit_vector();
cargo run --release > diffuse_random_unit_vector.ppm 生成图如下
可以看到整个画面更亮了，阴影部分也得到了改善。
还有另一种散射方法，还是先从球内随机一个点，然后判断这个点与光线打到的点的法线方向，如果方向一致，则返回这个点，否则，返回反向的点。代码如下
// src/vec3.rs
pub fn random_in_hemisphere(normal: Vec3) -> Vec3 {
let in_unit_sphere = Vec3::random_in_unit_sphere();
if Vec3::dot(in_unit_sphere, normal) > 0.0 {
// 生成的点与法线在同一侧
return in_unit_sphere;
} else {
return -in_unit_sphere;
}
}
然后修改 main.rs 中的 ray_color 函数，将调用改为 random_in_hemisphere，代码如下
// src/main.rs
fn ray_color(r: &Ray, world: &dyn Hittable, depth: i32) -> Color {
if depth <= 0 {
return Color::zero();
}
if let Some(hit_record) = world.hit(r, 0.001, f64::INFINITY) {
let target: Vec3 =
hit_record.p + hit_record.normal + Vec3::random_in_hemisphere(hit_record.normal);
let ray = Ray::new(hit_record.p, target - hit_record.p);
return 0.5 * ray_color(&ray, world, depth - 1);
// return 0.5 * (hit_record.normal + Color::one());
}
let unit_direction = Vec3::unit_vector(r.direction);
let t = 0.5 * (unit_direction.y + 1.0);
return (1.0 - t) * Color::one() + t * Color::new(0.5, 0.7, 1.0);
}
cargo run --release > diffuse_random_in_hemisphere.ppm 生成图如下
但是我生成的图，与原博客生成的图，不太一样，这张图应该和上一张差不多亮，阴影部分也不应该那么黑，目前还不知道哪里是否做的不对，如果有大佬知道，求指正。