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GaepoMorningEagles/mini_raytracing_in_c

6. HIT RECORD

이번 장에서는 광선이 오브젝트를 hit했을 때의 정보(교점의 위치와 albedo, 교점에서의 법선 등)를 저장할 hit_record라는 구조체에 대해 알아볼 것이다.

6.1. 실습목표

hit_record 구조체에 대해 알아보고 구조체를 만든다.

6.2. hit record

4단원과 5단원에서 작성했던 hit_sphere함수의 return 값에 대해 생각해보자. 4단원에서는 hit_sphere 함수는 광선이 구를 hit했는지 아닌지를 확인할 수 있는 값을 return 했고, 5단원에서는 primary ray의 origin과 교점 사이의 거리에 해당하는 값을 return 했다.

하지만 hit했는지 아닌지 여부만으로는 충분하지 않다. origin과 교점 사이의 거리만으로도 부족하다. 광선을 추적하고 이미지를 렌더링하기 위해서는 더 많은 정보가 필요하다. 우선 교점의 정확한 위치가 필요하다. 교점의 위치를 알아야 교점에서의 법선 벡터를 알 수 있고, 법선 벡터를 알아야 광원이 오브젝트에 미치는 영향을 계산할 수 있다. 그러므로 이러한 정보들을 저장할 구조체가 필요하다.

다음과 같은 구조체를 만들어서 structures.h에 추가해주자.

...
///추가
typedef struct s_hit_record t_hit_record;

...
///추가
struct s_hit_record
{
	t_point3	p;
	t_vec3		normal;
	double		tmin;
	double		tmax;
	double		t;
	t_bool		front_face;
};

Code1 : [miniRT/include/structures.h]

p는 교점의 좌표, normal은 교점에서의 법선, t는 광선의 원점과 교점 사이의 거리이다. tmin과 tmax, front_face가 무엇인지, 왜 필요한지는 이번 장에서 더 설명할 것이다. 교점에서의 색깔 등 추가적으로 필요한 정보는 교재를 따라가며 필요할 때 t_hit_record 구조체 안에 추가해주도록 하자.

6.3. hit record 적용

hit 했을 때의 정보를 저장할 hit record 구조체를 만들었으니 적용을 해보자.

...

t_color3	ray_color(t_ray *ray, t_sphere *sphere)
{
	double			t;
	t_vec3			n;
	//추가
	t_hit_record	rec;

	rec.tmin = 0;
	rec.tmax = INFINITY;
	//추가 끝
	//제거
	t = hit_sphere(sphere, ray);
	if (t > 0.0)
	{
		n = vunit(vminus(ray_at(ray, t), sphere->center));
		return (vmult(color3(n.x + 1, n.y + 1, n.z + 1), 0.5));
	}
	//제거 끝
	//추가
	if (hit_sphere(sphere, ray, &rec))
		return (vmult(vplus(rec.normal, color3(1, 1, 1)), 0.5));
	//추가 끝
	...

Code2 : [miniRT/src/trace/ray/ray.c]

tmin과 tmax는 무엇일까? 우리는 광선 벡터를 t에 관한 매개 방정식