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版本 746adb1745535af7d75d61675349b1811675bd38

2016q1 Homework #2

預期目標

  • 學習效能分析工具
  • 學習 GNU Toolchain
  • 透過視覺化找出

標注須知

下方只要是 $ 開頭,就表示在 GNU/Linux 的終端機裡面輸入的指令,比方說 $ sudo apt-get update,就表示要輸入 sudo apt-get update

預先準備動作

  • 參照 2016q1: Homework1 的指示,在實體機器安裝 GNU/Linux 和相關的開發套件
    • 注意: 不得透過虛擬機器,因為我們在意實際機器上的效能
  • 安裝以下開發工具
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install graphviz
$ sudo apt-get install imagemagick

光影追蹤程式

  • 光線追蹤 (Ray tracing) 是三維電腦圖形學中的描繪演算法 (rendering algorithm),跟蹤從眼睛發出的光線,而非是光源發出的光線,藉由預先編排好的場景,以數學模型顯現出來,可得到類似於光線投射與掃描線描繪方法的結果,對於反射與折射,可有更準確的模擬效果,效率非常高,所以當追求高品質的效果時,經常使用這種方法
  • 在物理學中,光線追跡可以用來計算光束在介質中傳播的情況。在介質中傳播時,光束可能會被介質吸收,改變傳播方向或者射出介質表面等。我們通過計算理想化的窄光束(光線)通過介質中的情形來解決這種複雜的情況
  • 在實際應用中,可將各種電磁波或者微小粒子看成理想化的窄波束(即光線),基於這種假設,人們利用光線追跡來計算光線在介質中傳播的情況。光線追跡方法首先計算一條光線在被介質吸收,或者改變方向前,光線在介質中傳播的距離,方向以及到達的新位置,然後從這個新的位置產生出一條新的光線,使用同樣的處理方法,最終計算出一個完整的光線在介質中傳播的路徑
  • 成大資訊系師生合作開發原始程式碼僅 650 行的光線追蹤 C 語言程式: raytracing
  • 取得原始程式碼、編譯和測試:
$ git clone https://github.com/embedded2016/raytracing.git && cd raytracing
$ make
$ ./raytracing

出現 # Rendering scene 字樣後,請保持耐心,等待程式輸出 Done! 字樣,參考輸出:

Execution time of raytracing() : 2.994175 sec
  • raytracing 程式執行完畢,將輸出名為 out.ppm 的檔案,可透過 eog 或在圖形界面點擊開啟。參考輸出: ray_tracing
  • 操作提示:
    • 透過 convert 這個工具可將 PPM 轉為 PNG 或其他格式,如:
    convert out.ppm out.png
    • make check 會檢驗程式碼輸出的圖片是否符合預期,符合的話會得到綠色的 “OK!” 字樣

參考資料