[Graphics] Rasterization과 Ray tracing의 차이

안녕하세요.

정글러 입니다.

 

오늘은 화면 구현 방식의 차이가 있는 Rasterization과 Ray tracing의 차이를 알아보겠습니다.

먼저 Ray tracing은 이 게시물에서 알아본 바가 있는데요.

[Graphics] Ray Tracing 원리 이해하기

 

Ray tracing은 모든 픽셀마다 물체와 부딪히는 ray를 쏘기 때문에 렌더링 시간이 오래 걸립니다.

각 픽셀에서 빛의 경로를 역추적하는 방식으로 작동하기 때문입니다. (카메라가 촬영하는 방식)

이는 계산량이 많지만, 매우 사실적인 그래픽을 보여줍니다.

https://www.unrealengine.com/ko/explainers/ray-tracing/what-is-real-time-ray-tracing

언리얼에서도 ray tracing을 사용할 수 있습니다. 

 

다만, 실시간 렌더링에 어려움이 있어 언리얼에서는 루멘이나 패스트레이싱을 사용하기도 합니다.

[Unreal Engine] 라이트 세팅 알아보기

 

Rasterization은 3D물체를 2D삼각형으로 변환시켜, 삼각형을 화면으로 투영시킵니다.

사실적인 빛 표현이 제한적이지만, 매우 빠르기 때문에 대부분의 게임에서 사용하고 있습니다.

원리대로 순서를 살펴보겠습니다.

 

ProjectWorldToRaster 함수

3D -> 2D로 변환

1. aspect ratio 보정

point.x / aspect // 가로 방향 보정

화면이 직사각형이어도 물체가 찌그러지지 않도록 보정

 

2. [-1,1] 범위의 NDC 좌표로 변환

- 1920x1080 화면이든 1280x720 화면이든 동일한 방식으로 처리 가능

 

3. 실제 픽셀 좌표로 변환

 

EdgeFunction 함수

점이 삼각형 내부인지 판단

/벡터의 외적을 사용해서 점이 선분의 어느 쪽에 있는지 계산

삼각형 그리기

DrawIndexedTriangle

1. 입력 데이터 준비

- indexBuffer에서 삼각형을 구성하는 3개의 정점 인덱스를 가져옵니다.

2. 정점변환

projectWorldToRaster 함수 사용

3. 바운딩박스 계산

const auto xMin = size_t(glm::clamp(glm::floor(std::min({v0.x, v1.x, v2.x})), 0.0f, float(width - 1)));
const auto yMin = size_t(glm::clamp(glm::floor(std::min({v0.y, v1.y, v2.y})), 0.0f, float(height - 1)));

4. 픽셀 검사

alpha0, 1, 2

Edgefunction 사용

5. 색상과 깊이 결정

const float area = alpha0 + alpha1 + alpha2;
const vec3 color = (alpha0 * c0 + alpha1 * c1 + alpha2 * c2) / area;
const float depth = (alpha0 * this->vertexBuffer[i0].z + ...) / area;

 

 Render

버퍼로 하나씩 그리기

vertexBuffer = { (0,0), (1,0), (1,1), ... // 원의 각 점 위치 }

indexBuffer = { 0,1,2, // 첫 번째 삼각형 3,4,5, // 두 번째 삼각형 ... // 이런 식으로 점들을 연결 }

colorBuffer = { (1,0,0), // 첫 번째 점의 색상(빨강) (1,0,0), // 두 번째 점의 색상 ... }

 

 

감사합니다!