レイトレーシング

RadeonRaysを使ってみた

どうも,チョコです.

最近レイトレーシングをちょっとやってるんですけど,流石に自分でメモリ構造体を作るのが不効率すぎて辛い.昨日Siggraph Asia行った時に見たRenderMan22が速すぎて衝撃を受けました.

そこで,AMDが開発したRadeonRays(以下RR)というオープンソースなライブラリを見つけました.しかもopencl1.2なのでいろんな環境で動きますね.

(ここでレイトレプロのみなさんへの忠告です.この記事を書いた僕はくそレイトレ―シング初心者です.画像を見て吐き気がしたら見るのをやめましょう.)

さて,RRのサンプルを動かしてみよう.ここではVisualStudioを使ってCornellBoxサンプルをコンパイルして見ましょう.

DmqIdRdUwAA2Wmt.jpg large

おう.すごい.

しかし,これだとレイトレっぽくないので,とりあえず反射を入れましょう.

反射とは要するに,レイをdとしたら,表面の法線nに対して

d’=d2(dn)n

を計算すればいいですね.また,この時,最終の色は元の色と乗算します.

DmqWF7MV4AEb7vS.jpg large

レイトレっぽくなりましたね.

次に,反射をDiffuseにしましょう.ここではLambertを使います.Lambertは簡単にいうと,入射角と法線の内積で明るさが決まりますね.まずは単純に,表面から半球の法線をランダムに決めて内積を取って乗算します.ただし,ここでは光源を円に変え,円に当たらなかったレイは黒にします.

cwe

ノイズ高いですね(適当).

Diffuseの次は当然Specularですね.ここではBeckmannを使います.説明が面倒なのでググって.ただし,普通にランダムに取ると収束まで結構時間がかかりますので,ここではImportance Samplingを行います.

BeckmannのImportance Samplingはここを見てください.

LambertのImportance Samplingはここを見てください.

Specularだけだとこうなります(Beckmann coefficient = 0.2).

s

ピカピカですね.

DiffuseとSpecularの組み合わせはShlick’s Fresnelを使います.とりあえず単純に,このFresnelの値を確率のカットオフとして,ランダム値がこの値より小さかったらSpecular反射を解散して,そうでなかったらDiffuseということにします.こういうことです.

すると結果はこうなります(Specular = 0.4).

wv

ノイズ高いですね(これしかコメント言えん).

箱は見飽きたので,サルを入れてみましょう.サルは金属にしましょう.

Screenshot (381)

ふむ....

サルは可愛くないので,シャロちゃんを入れましょう().CornellBoxも消して,Skyboxを入れましょう.

レイが表面にぶつからなかった時,方向を使ってSkyboxから色をこのように取ります.ただし,レイがまだ反射していないものなら黒にします.

するとこのようになります(適当).

Screenshot (385)

かわいい...


まだまだダメですが満足したのでやめます.最後にコメントです.

RRのGeneratePerspectiveRaysは視野を気にしないので,表示の縦横比を帰ると変になります.そのため,GLMの行列を使って書き換えます.

Importance Samplingが入っているLambertとBeckmannのコードです.ただし,乱数生成器はXorshiftを使います.

では.

レイトレーシングを実装(v2)

これの続き。

材質を追加しました(ランバート拡散反射)

・結果

image

画像の床部分と大きな球が拡散反射の材質を持っている。

色付き球と床の接触部分付近や大きな球に、色が写り込んでいるのがわかりますね。

 

おまけ 模様つき

rtlbt2

おまけ2 twitter動画埋め込みテスト

レイトレーシングを実装(v1)

慶応大学は、春季休校に入りました。期末試験が終わり開放感を感じる中、自分のまだ知らないことを色々勉強していかなければならないと思いました。

とはいえ、テスト終わりすぐに難しい本やらを読むのは気が引けるので、きばらしとして簡単なレイトレーシングを実装してみることにした。ただしライブラリに頼るのは本末転倒であるので、今回は何もライブラリを使わずに1からやってみようと思った。(しばりプレイ)

・やること
簡単なレイトレーシングをする。
外部ライブラリは一切使わない。(画像表示、画像保存、線形代数、などの基礎ライブラリも使いません)
使えるものはVisualStudio(C++)で標準的に使えるもののみ。

・結果

sphere_rt

表示は自力BMP。

床だけは赤い床で、上からの平行光源と、光を鏡反射する球3つと床のみで構成。

よく見ると、何度も光が反射することによってできる跡が伺える。(床からの反射がわかりやすい)

図形はこのような配置にしている。

図_srr

注:実際はもっと床が下にある。

おまけ 2方向からの光

test02

3方向
test03