RT reflection 첫 도입

이번 글에서는 Vulkan 기반 엔진에 Ray Tracing Reflection을 처음으로 적용한 과정을 기록해둡니다.

아직 보완할 점이 많지만, 초기 결과와 구조를 아카이브 차원에서 남겨두고자 합니다.

---

 

 

기본적인 ray tracing 파이프라인을 설정하고,

G-buffer의 정보를 기반으로 반사 레이를 쏴서 반사색을 수집하는 구조입니다.

 

테스트 환경

테스트 씬: Sponza + Knight

RT Reflection ON: 10초간 1584 프레임 → 평균 FPS: 159.19

RT Reflection OFF: 평균 FPS 약 280

 

아직 벤치마크 기준이 정해지지 않았고

reflection도 아직 제대로 된 것이 아니기때문에

참고용으로만 남기고

곧 비교할 수 있게 준비를 갖추겠습니다.

---

[RTReflection.rgen]

vec3 viewDir = normalize(worldPos - camera.camPos);
vec3 reflectDir = reflect(viewDir, normal);
traceRayEXT(..., worldPos, 0.05, reflectDir, 10000.0, ...);

G-buffer로부터 world position, normal을 가져와 reflect() 방향을 계산하고

traceRayEXT()로 반사 레이를 쏩니다.

 

 

[RTReflection.rchit]

uvec3 idx = indices.i[gl_PrimitiveID];
Vertex v0 = vertices.v[idx.x];
Vertex v1 = vertices.v[idx.y];
Vertex v2 = vertices.v[idx.z];

float u = attribs.x;
float v = attribs.y;
float w = 1.0 - u - v;

vec2 uv = v0.texCoord * w + v1.texCoord * u + v2.texCoord * v;

Material mat = materials[inst.materialIndex];

if (mat.albedoTexIndex == -1) {
    payload = mat.baseColor;
} else {
    payload = texture(textures[nonuniformEXT(mat.albedoTexIndex)], uv);
}

히트된 삼각형의 UV를 통해 텍스처 색상을 조회하거나 기본 색상을 payload로 설정합니다.

 

이후 계산된 image를 lightpass에서

if (renderOptions.useRTReflection == 1) {
    vec3 F0 = mix(vec3(0.04), albedo, metallic);
    vec3 F = fresnelSchlick(max(dot(N, V), 0.0), F0);
    finalColor += rtColor.rgb * F;
}

Fresnel 기반으로 반사 강도를 조절하며,

rtColor 값을 최종 색상에 더해줍니다.

---

현재 구현의 한계와 개선 과제

 

 

반사는 제대로 되지만 중간 중간 반사되지 않는 부분이 있습니다.

첫번째 반사된 부분의 albedo값만 가져와서 생기는 문제인 것 같습니다.

최소 2번까지는 레이를 튕겨 값을 저장할 예정입니다.

 

그리고 현재 반사되는 색을 계산할 때 (레이를 쏠 때)

그 표면의 재질을 무시하고 전부 정반사로 샘플링하고 있습니다. 

이에 따른 어색함도 있는 것 같습니다. 이 부분도 수정이 필요합니다.

 

샘플링한 이미지입니다.

이것을 가지고 lightpass에서 최종 이미지를 계산하는데

샘플 수가 적어 noise가 많이 껴있습니다.

이 부분도 해결이 필요합니다.

 

또한 아직 skybox를 구현하지 않아서 miss된 부분의 색처리가 검은색 입니다.

skybox 도입 후 처리 할 예정입니다.

---

 

우선 reflection 품질을 우선 최대한 끌어올리고

해당 기준에서 퍼포먼스를 측정한 후 최적화를 진행할 예정입니다.