파이썬과 ray tracing 알고리즘을 이용한 3D 그래픽스 렌더링

18 Oct 2023

python

3D 그래픽스 렌더링은 시각적인 현실감을 위해 3D 모델의 빛과 재질, 그림자 등을 실시간으로 계산하여 이미지로 변환하는 과정입니다. 이번 포스트에서는 파이썬과 Ray Tracing 알고리즘을 사용하여 3D 그래픽스 렌더링을 진행하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

1. Ray Tracing 알고리즘 소개

Ray Tracing 알고리즘은 광선 추적 방식을 통해 빛의 반사, 굴절, 그림자 등을 계산하여 3D 장면을 렌더링합니다. 이 알고리즘은 모든 픽셀에 대해 광선을 추적하고, 장면 내의 객체와의 교차점을 찾아내어 빛의 반사 및 굴절 정보를 계산합니다.

2. 파이썬과 Ray Tracing을 이용한 3D 그래픽스 렌더링

파이썬은 그래픽스 렌더링을 위한 다양한 라이브러리와 도구들을 제공하고 있습니다. 이 중에서도 pyray와 numpy를 사용하여 Ray Tracing 알고리즘을 구현할 수 있습니다.

아래는 간단한 예제 코드입니다:

import numpy as np
import pyray

def render(scene):
    width, height = scene.get_size()
    framebuffer = np.zeros((width, height, 3))

    for x in range(width):
        for y in range(height):
            ray = scene.get_ray(x, y)
            color = pyray.trace(ray, scene)
            framebuffer[x, y] = color

    return framebuffer

scene = Scene()
scene.add_object(Sphere(position=(0, 0, 0), radius=1, material=Material(color=(255, 0, 0))))
framebuffer = render(scene)

위 코드에서 render 함수는 장면(scene)을 입력으로 받아 각 픽셀에 대한 광선 추적을 수행한 뒤 결과를 저장한 framebuffer를 반환합니다. Scene 클래스는 장면에 존재하는 객체들을 관리하기 위한 클래스이며, Sphere와 Material은 3D 객체의 정보를 담고 있습니다.

3. 참고 자료

이 포스트는 파이썬과 Ray Tracing 알고리즘을 이용한 3D 그래픽스 렌더링에 대해 간략히 소개하였습니다. 자세한 내용을 원하시면 참고 자료를 확인해보세요.