GPU-Based Raytracer

컴퓨터 그래픽스 과제로 GLSL Fragment Shader 기반 Ray Tracing을 구현한 프로젝트이다.
각 Fragment에서 Ray를 생성하여 Sphere와의 교차를 계산하고 조명, 그림자, 반사 효과를 적용하여 최종 색상을 계산한다.

Tech Stack

• OpenGL
• GLSL (Fragment Shader)
• Environment Mapping (Cube Map)

주요 기능

• Ray–Sphere 교차 판정
• Shadow Ray 기반 그림자 처리
• Phong Shading (Diffuse + Specular)
• Reflection Ray 기반 반사 효과
• Environment Mapping

구현 개요

Fragment Shader에서 카메라 위치로부터 Ray를 생성하여 Scene과의 교차 여부를 계산한다.

• Ray가 물체와 교차하면
  → 교차 지점에서 Phong Shading을 적용한다.

• 광원 방향으로 Shadow Ray를 발사하여
  → 다른 물체에 의해 가려질 경우 그림자를 생성한다.

• 반사 계수를 이용하여 Reflection Ray를 생성하고
  → 일정 횟수까지 반사를 반복한다.

• Ray가 물체와 교차하지 않을 경우
  → Environment Map에서 색상을 샘플링한다.

핵심 수식

Ray = P = O + tD

Sphere = |P - C|² = r²

위 두 식을 결합하여 이차방정식을 풀어 Ray–Sphere 교차 여부를 판별한다.

결과

GLSL Fragment Shader에서 다음 효과를 구현하였다.

• Reflection
• Shadow
• Environment Mapping

Author

염지환
세종대학교 소프트웨어학과