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会のスライド
Github: https://github.com/yumcyaWiz/glsl-cornellbox

Transcript

1. 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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2. GLSLとは?
   

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

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5. 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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6. 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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7. GLSLでパストレ?
   

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8. 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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9. 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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10. 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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11. 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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12. パストレの実装 in GLSL
    

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13. 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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14. 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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15. 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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16. 物体とのintersect
    • typeに応じてintersectの演算を切り替える
    

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17. 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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18. 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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19. 乱数
    • xorshift32を利用
    

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20. 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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21. 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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22. 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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23. 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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24. 結果
    実際に動いているところをお見せします
    

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25. 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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26. Thank you for listening!
    

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