1920x1080, 10,000샘플 (i9-9900K, 16스레드)
C언어로 작성된 CPU 기반 패스 트레이서
./miniRT scene_file.rt패스 트레이싱 방식으로 각 픽셀에 도달할 수 있는 광선의 색을 여러번 연산한 후 그 평균을 구합니다. 따라서 샘플의 횟수가 많을수록 현실에 가까운 이미지를 얻을 수 있지만 샘플이 적을 시 노이즈가 많이 발생합니다.
| 샘플 1회 | 샘플 100회 | 샘플 1000회 |
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이 프로젝트는 Ray Tracing in One Weekend을 따라 개발되었습니다.
현실에서는 광선이 조명에서 나와 물체에 반사되어 카메라로 진입하지만 패스 트레이싱에서는 불필요한 연산을 하지 않기 위해 광선이 카메라의 한 픽셀에서 나온다고 가정합니다. 그리고 그 광선이 어디에서 발산된 광선인지 역으로 계산해 나간다면 해당 픽셀의 색을 구할 수 있습니다.
- 광선이 아무런 물체에도 교차하지 않을 경우 배경 색으로 간주합니다.
- 광선이 조명에 교차할 경우 이 광선은 조명에서 나온 것입니다. 조명의 색이 곧 광선의 색입니다.
- 광선이 어떤 물체에 교차할 경우 이 광선은 반사광입니다. 어떠한 입사광이 이 반사광을 만들 수 있는지 역산해야 합니다. 이때 입사광을 연산하는 로직은 해당 물체의 속성에 따라 달라집니다.
- 물체의 경계(hittable)를 방정식으로 표현하여 그 근을 구하면 광선과 물체의 교점을 구할 수 있습니다.
- 물체의 재질(material)은 광선이 어느 방향으로 반사되는지 결정합니다.
- 물체의 텍스쳐(texture)는 해당 교점에서의 R, G, B 성분 별 반사율을 결정합니다.
- 구해낸 입사광의 색은 위 과정을 반복하여 구해야 합니다.
즉 하나의 물체는 3개의 속성을 조합해서 표현할 수 있습니다. 각 속성은 hittable, material, texture 구조체를 통해 지정합니다.
500x500, 1,000샘플 (i9-9900K, 16스레드)
청색 구, 적색 원기둥, 청록색 조명, 백색 평면이 있습니다. 청색 구가 청록색 광선을 적색 원기둥보다 더 잘 반사하고, 구와 원기둥의 반사광이 평면에 나타난 것을 확인할 수 있습니다.
500x500, 1,000샘플 (i9-9900K, 16스레드)
임의의 이미지를 텍스쳐로 취급하여 래핑할 수 있습니다. 무한한 평면에서는 텍스쳐가 무한히 반복되어 래핑됩니다.
1000x1000, 10,000샘플 (i9-9900K, 16스레드)
굴절률을 가진 매질(우측 하단의 구)이 표현된 것을 확인할 수 있습니다. 단순히 반사율 뿐만 아니라 한 물체가 얼마나 반짝이는지 (fuzziness) 표현할 수 있습니다. 예를 들어 최후방의 거울은 반사율 100%, fuzziness 0%로 표현할 수 있고 우측 상단의 원기둥과 원뿔은 fuzziness가 50%에서 100%입니다.
상단의 조명과 조명에서 나온 빛을 정확하게 시뮬레이션했습니다.
씬 파일은 *.rt 확장자를 가져야 합니다.
씬 파일에 한 줄에 하나의 요소를 기입합니다.
<지정자> <속성 1> <속성 2> <속성 3> ... <속성 n>
각 요소마다 기입해야 하는 속성의 개수와 위치가 정해져 있습니다. 예를 들어 주변광의 지정자는 A이며 순서대로 주변광의 세기, R, G, B 색상값을 입력해야 합니다. 따라서 세기가 0.02이며 흰색인 주변광을 지정하고 싶다면 다음과 같이 입력하면 됩니다.
A 0.02 255,255,255
하나의 요소에 대해 가능한 서식이 여러 개 있을 수 있습니다.
scenes/디렉토리의 예시를 참고하십시오.
- 지정자가 대문자인 요소는 반드시 필요한 요소입니다. 지정하지 않거나 여러번 지정할 수 없습니다.
- 지정자가 소문자인 요소는 등장하지 않거나 여러번 등장할 수 있습니다.
- 지정자나 각 요소는 탭(
\t) 또는 공백( - 첫 글자가
#인 줄은 주석으로 취급합니다.
- 렌더러 설정
- 해상도, 샘플 횟수, 최대 광선 추적 깊이 등의 렌더를 어떻게 할 것인지에 대한 속성을 지정합니다.
- 씬 속성
- 주변광, 카메라 위치 등 해당 씬의 속성을 지정합니다.
- 재질, 텍스쳐
- 텍스쳐를 직접 생성할 수 있습니다.
- 생성한 텍스쳐를 이용해 재질을 생성할 수 있습니다. 이 재질은 물체에 직접 부여할 수 있습니다.
- 물체
- 평면, 구, 원기둥, 직육면체, 원뿔을 생성할 수 있습니다.
- 물체의 기하학적 속성 (중심점, 방향 등)은 반드시 지정해야 합니다.
- 물체의 색상만 지정할 경우 램버시안 재질을 가진 것으로 간주합니다. 또는 위에서 직접 생성한 재질을 지정할 수 있습니다.
요소별 자세한 서식은 소스 코드에서 확인할 수 있습니다. 요소를 파싱하는 로직은 builer 디렉토리에 있습니다.