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GLSLでパストレーシングしてコーネルボックスを 出す OSK11月LT会 @yumcyawiz

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GLSLとは?

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GLSLとは? • OpenGLで使用されるシェーダー • ユーザー定義のグラフィクス処理を記述できる • 計算はGPUで行われる • 文法はCと似ている

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シェーダーの種類 • Vertex Shader • Fragment Shader • Geometry Shader • Tessellation Shader • Compute Shader

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シェーダーで処理する流れ Vertex Shader ポリゴン データ Fragment Shader 出力 頂点座標 テクスチャ座標など 頂点座標をスクリー ン上の座標に変換 各画素の色を計算

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Vertex Shaderの例 vPosに頂点情報が入っている gl_Positionに座標変換した頂点情報が格納される

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GLSLでパストレ?

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GLSLでパストレ? • Vertex Shader -> Fragment Shaderの流れで自然にパストレを 組み込むのは不可能

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GLSLでパストレ • Vertex Shader -> Fragment Shaderの流れで自然にパストレを 組み込むのは不可能 画面一杯に四角形を表示して, Fragment Shaderでパストレする (レイマーチングと同じ方法)

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四角形 + Fragment Shader Vertex Shader 画面を覆う四角形 Fragment Shader 各画素の色をパストレ で計算 3次元空間上に置かれた 四角形

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GPUレイトレ • 現在はOptiX, DirectX RayTracing, Vulkan RayTracingがあるの でGLSL縛りでレイトレする必要性はない 今回の主題: GLSLだけでどこまで実装できるのか?

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パストレの実装 in GLSL

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レイの表現 • vec3は最初から用意されている • classはないがCライクな構造体が利用できる

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カメラ • normalizeなどvec3の組み込み関数が使える • C++の場合と全く同じように実装できる

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物体 • 物体情報を全部Structに押し込む • type=0(球), type=1(平面)

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物体とのintersect • typeに応じてintersectの演算を切り替える

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シーンの表現 • Primitiveの配列をハードコーディング(本当はCPU側から渡し たほうが良い)

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シーンとのintersect • 線形探索(頑張ればBVHも組み込めるみたい)

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乱数 • xorshift32を利用

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シード • 画素の位置, 現在のサンプル数をhash関数に通したものをシー ドに設定(アドホックだが見た目は悪くない)

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パストレ • これもCPUの場合と同様に実装できる • BRDFはDiffuse only

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サンプルの蓄積 • Framebufferを用意し, サンプル蓄積用のテクスチャにレンダリ ングする

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結果の表示 • サンプル蓄積用のテクスチャをサンプル数で割ったものを画面 に表示

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結果 実際に動いているところをお見せします

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Future Works • コードをもっと綺麗に書きたい • GUIを付ける • インタラクティブな操作を可能にする • BVHを組み込んでsponzaとかレンダリングしてみたい • Disney BRDF • NEE, MIS, BDPTなども実装してみる

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Thank you for listening!