개요

CPU 기반 소프트웨어 래스터라이저와 레이트레이서

래스터라이저

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GPU 그래픽스 파이프라인을 시뮬레이션합니다.

과정

  flowchart LR
    A[기하 단계] --> B[래스터화]
    B --> C[픽셀 단계]
    C --> D[블릿]

기하 단계

• 정점 변환 (모델 → 월드 → 클립)
• 퍼스펙티브 디바이드 및 뷰포트 변환

래스터화

• 엣지 함수 기반 삼각형 래스터화
• 퍼스펙티브 보정 속성 보간
• 깊이 버퍼링 (z-test, z-write)

픽셀 단계

• 텍스처 샘플링 및 필터링
• 픽셀 단위 라이팅

블릿

• CPU 프레임버퍼에 결과 작성
• Win32 BitBlt를 통한 화면 출력

레이트레이서

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렌더링 모델

다음 세 가지 목표에 따라:

• 현실과 유사한 결과
• 합리적인 연산 비용
• 조정 가능한 파라미터

Cook-Torrance BRDF 채택.

$$ \frac{D \cdot F \cdot G}{4(\omega_l \cdot n)(\omega_v \cdot n)} $$

$D$, $F$, $G$ 항은 근사 모델로, 물리적 특성을 유지하면서 연산 비용을 최소화한다.

가속

BVH와 멀티스레드로 성능을 160배 개선

  xychart
    title "레이 트레이싱"
    x-axis ["싱글스레드", "멀티스레드", "싱글스레드 + BVH", "멀티스레드 + BVH"]
    y-axis "초" 0 --> 2500
    bar [2233, 343, 93, 14]