正确生成漫反射方向需用余弦加权半球采样：构造局部坐标系，用φ=2πξ₁、cosθ=√ξ₂生成方向，并归一化；能量衰减须含albedo、cosθ及1/pdf校正，pdf=cosθ/π，最终衰减为albedo；禁用均匀球面采样，因其pdf=1/(2π)导致能量不守恒。
漫反射方向怎么生成：别用均匀球面采样
直接在单位球面上均匀采样得到的方向，会导致 Lambert 漫反射模型的能量不守恒——视觉上物体会过亮，尤其在低粗糙度材质下更明显。正确做法是用余弦加权的半球采样：cosθ 分布（θ 是与法向夹角），让采样密度正比于 cosθ，才能匹配 Lambert 反射率定义。
实操建议：
- 设表面法向为
n，先构造局部坐标系：用orthonormal_basis(n)得到两个正交向量u、v - 生成两个 [0,1) 均匀随机数
ξ₁、ξ₂，计算：φ = 2 * M_PI * ξ₁cosθ = sqrt(ξ₂)sinθ = sqrt(1 - ξ₂)direction = u * cosφ * sinθ + v * sinφ * sinθ + n * cosθ - 注意：必须归一化
direction（即使数学上已单位化，浮点误差仍可能导致dot(direction, direction) != 1）
能量衰减怎么算：别漏掉几何项和 PDF 校正
漫反射光线打到新点后，接收到的能量不是简单乘个 albedo 就完事。路径追踪中，每次反弹都要按渲染方程做蒙特卡洛积分，衰减项包含三部分：albedo（反射率）、cosθ（入射角衰减）、1 / pdf（概率密度函数倒数）。
常见错误现象：diffuse surface looks too dark near edges 或 noise spikes on flat diffuse walls，往往就是漏了 1 / pdf。
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实操建议：
- 对上面生成的余弦加权方向，其 PDF（在半球上的概率密度）是
pdf = cosθ / π - 因此 BRDF × cosθ / pdf =
albedo / π × cosθ / (cosθ / π)=albedo—— 这才是无偏的权重 - 最终该次散射贡献为：
ray_color * albedo * attenuation，其中attenuation就是这个简化后的albedo，但前提是采样逻辑和 PDF 完全匹配
为什么不能直接用 random_in_unit_sphere()？
很多初学者抄代码时直接复用生成单位球内随机点的函数，然后归一化成方向，这本质是均匀球面采样。它在半球上的 PDF 是 1/(2π)，而非正确的 cosθ/π。强行套用会引入系统性偏差：所有漫反射都多乘了约 2 倍的 cosθ，导致明暗过渡生硬、边缘发灰、收敛慢。
性能与兼容性影响：
- 均匀球采样虽快，但需要更高样本数才能压住噪点；余弦加权半球采样虽多两三个 sqrt/sin/cos，但收敛更快
- 如果后续要支持各向异性或 Oren-Nayar 等扩展模型，余弦加权是基础接口，硬塞球采样会破坏架构一致性
实际写 scatter() 函数时的关键检查点
C++ 中典型的材质 scatter 接口返回是否发生散射、新的光线、衰减系数。漫反射实现里最容易被忽略的是法向朝向和光线方向的一致性判断。
实操建议：
- 入射光线方向
ray.direction()是从相机指向交点的，所以真实入射方向是-ray.direction()；确保dot(n, incident)> 0，否则说明交点在背面，应拒绝散射或翻转法向 - 生成的散射方向
scattered.direction()必须满足dot(n, scattered.direction()) > 0，否则光线会扎进物体内部，造成黑斑或 NaN -
attenuation应为albedo * (1.0f / M_PI)（Lambert BRDF 的常数项），而不是albedo * cosθ或其他变体 - 不要在
scatter()里做距离衰减（如1/r²）——那是ray_color()递归调用时由光线传播距离自然体现的
余弦加权采样的数学推导不难跳过，但漏掉 PDF 校正或法向朝向检查，调试时几乎无法通过肉眼区分是 BRDF 写错了还是采样错了。这两个地方一旦出问题，噪点模式会非常“有规律”地集中出现在斜面或阴影交界处。
