Shader

[JO-HEEJIN]

MaterialX gith

https://github.com/AcademySoftwareFoundation/MaterialX/blob/main/documents/DeveloperGuide/ShaderGeneration.md

[JO-HEEJIN]

https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2023/10202/

개같은거

[JO-HEEJIN]

https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2023/10095

[JO-HEEJIN]

#include <metal_stdlib>
using namespace metal;

struct Ray {
    float3 origin;
    float3 direction;
};

struct HitResult {
    float3 position;
    float3 normal;
    float t;
};

// 레이와 씬의 객체와의 교차점 계산
bool intersect(Ray ray, HitResult& hit) {
    // 여기서는 단순한 구 형태로 가정
    float3 sphereCenter = float3(0, 0, -5);
    float sphereRadius = 1.0;

    float3 oc = ray.origin - sphereCenter;
    float a = dot(ray.direction, ray.direction);
    float b = 2.0 * dot(oc, ray.direction);
    float c = dot(oc, oc) - sphereRadius * sphereRadius;
    float discriminant = b * b - 4 * a * c;

    if (discriminant > 0) {
        float t = (-b - sqrt(discriminant)) / (2.0 * a);
        if (t > 0) {
            hit.t = t;
            hit.position = ray.origin + t * ray.direction;
            hit.normal = normalize(hit.position - sphereCenter);
            return true;
        }
    }

    return false;
}

fragment float4 myFragmentShader(Vertex in [[stage_in]]) {
    Ray ray;
    ray.origin = float3(0, 0, 0);
    ray.direction = normalize(float3(in.position.x, in.position.y, -1));

    HitResult hit;
    if (intersect(ray, hit)) {
        // 레이와 객체가 교차한 경우
        return float4(hit.normal, 1.0);
    } else {
        // 레이와 객체가 교차하지 않은 경우
        return float4(0, 0, 0, 1.0);
    }
}

[JO-HEEJIN]

렌더링 방정식 구현

#include <metal_stdlib>
using namespace metal;

struct Vertex {
    float4 position [[position]];
};

fragment float4 myFragmentShader(Vertex in [[stage_in]]) {
    // 머터리얼의 기본 설정 (L_e) - 여기서는 간단히 환경광으로 설정
    float3 Le = float3(0.1, 0.1, 0.1);

    // 머터리얼의 반사 특성 (f_r) - 여기서는 간단히 상수로 설정
    float3 Fr = float3(0.8, 0.8, 0.8);

    // 노멀 벡터 (n) - 여기서는 간단히 (0, 0, 1)로 설정
    float3 normal = float3(0, 0, 1);

    // 빛의 강도 (L_r) 계산
    float3 Lr = Le + Fr * dot(normalize(float3(0, 0, 1)), normalize(float3(0, 0, -1)));

    return float4(Lr, 1.0);
}

[JO-HEEJIN]

L_r(x, \omega_o) = L_e(x, \omega_o) + \int L_r(t(x, \omega_i), -\omega_i) f(x, \omega_i, \omega_o) (n \cdot \omega_i) d\omega_i

간접광을 만들기 위한 렌더링 방정식

[JO-HEEJIN]

Ward’s BRDF 모델을 구현, anisotropic reflection

#include <metal_stdlib>
using namespace metal;

struct Vertex {
    float4 position [[position]];
};

fragment float4 myFragmentShader(Vertex in [[stage_in]]) {
    // 머터리얼의 기본 설정 (L_e) - 여기서는 간단히 환경광으로 설정
    float3 Le = float3(0.1, 0.1, 0.1);

    // 노멀 벡터 (n) - 여기서는 간단히 (0, 0, 1)로 설정
    float3 normal = float3(0, 0, 1);

    // 빛의 강도 (L_r) 계산
    float3 Lr = Le;

    // Ward's BRDF 모델 구현
    // 여기서는 간단히 상수로 설정
    float3 Fr = float3(0.8, 0.8, 0.8); // specular reflectance

    // 빛의 방향 (L)과 노멀 벡터 (N) 사이의 반사각 계산
    float3 L = normalize(float3(0, 0, -1)); // 빛의 방향
    float3 H = normalize(L + normalize(float3(0, 0, 1))); // halfway vector
    float NdotH = max(0.0, dot(normal, H));

    // BRDF 계산
    float3 specularTerm = Fr * NdotH;

    // 최종 빛의 강도
    Lr += specularTerm;

    return float4(Lr, 1.0);
}