고유한 스타일의 볼록 레이캐스터 구현: C#과 OpenGL을 활용한 물리 기반 빛의 효과

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

1. D 그래픽스

대상자

- 분야: 게임 개발, 그래픽스 프로그래밍, 3D 엔진 개발자

- 난이도: 중급~고급 (OpenGL, GLSL, C# 경험 필요)

핵심 요약

• voxel raycaster를 사용해 stylized 3D 렌더링 구현
• baked lighting (GI, AO, skylight)로 실시간 계산 없이 고급 빛 효과 구현
• GLSL shader와 OpenTK를 기반으로 C#으로 작성된 경량, 최적화된 렌더링 엔진

섹션별 세부 요약

1. 목표

• stylized look (예: Jet Set Radio 스타일)
• voxel-based 3D rendering (Minecraft보다 더 밀집된 구조)
• prebaked lighting (GI, AO, skylight)로 빛 효과 구현
• post-processing outlines로 두꺼운 테두리 추가

2. 작동 원리

• 3D 텍스처(sampler3D) 내부에서 voxel 색상 + 알파 데이터를 기반으로 레이캐스팅
• GI_bake 함수로 빛 노출 시뮬레이션
• GI_bake: 상단에서의 빛 노출
• GI_bake_Skylight: 대비 강화된 skylight
• GI_bake_Bounce: 이웃에서의 확산 반사
• fragment shader에서 레이를 voxel 볼륨을 통해 이동하며 색상 추출
• full-screen pass로 밝기 기반 테두리 감지 (edge detection)
• finalColor = mix(c.rgb, outlineColor, clamp(edge, 0.0, 1.0))

3. 사용 기술

• C# / .NET 6
• OpenTK (OpenGL C# 바인딩)
• GLSL shaders (version 330 core)
• No engine, No Unity (원시 코드 기반)

4. 프로젝트 동기

• Jet Set Radio 스타일의 시각적 효과 달성
• 경량, 빠른 성능, 고도로 맞춤화 가능한 렌더링 엔진 개발
• 2000년대 콘솔 스타일의 스타일리zed 렌더링 구현
• GPU 성능 최적화, 데이터 압축, 렌더링 기법 미래 계획

결론

• voxel raycaster는 stylized 3D 렌더링을 위한 경량, 맞춤화 가능한 엔진 제공
• baked lighting과 post-processing outlines을 통해 고급 빛 효과를 실시간 계산 없이 구현
• C# + OpenTK + GLSL 기반의 원시 코드로 포트블, 최적화된 구현 가능
• GPU 성능 최적화 및 렌더링 기술 추가로 미래 확장성 강화 권장