GLSL-PathTracer é um traçador de caminhos fisicamente baseado em GPU, implementado com C++/OpenGL/GLSL. Este guia técnico aborda a customização de shaders e a extensão do pipeline de renderização para desenvolvedores avançados, focando em técnicas que permitem criar efeitos visuais mais sofisticados.

Arquitetura de Renderização Principal

O sistema de randerização do GLSL-PathTracer possui uma estrutura modular, composta por programas de shader, sistema de materiais e núcleo de ray tracing. Os shaders residem no diretório src/shaders e contêm implementações para diversos efeitos de renderização.

Componentes Essenciais do Pipeline

• Núcleo de Ray Tracing: Gerencia testes de interseção de raios e amostragem de caminhos.
• Sistema de Materiais: Define as propriedades ópticas das superfícies dos objetos.
• Programas de Shader: Executam diferentes modelos de cálculo de iluminação.

Guia para Desenvolvimento de Shaders Customizados

Formato Base dos Shaders

Os arquivos de shader seguem o padrão GLSL, iniciando com uma declaração de versão:

#version 450 core
#include "common/globals.glsl"

Arquivos-chave estão em src/shaders/common, incluindo:

• pathtrace.glsl: Lógica principal de rastreamento de caminhos.
• closest_hit.glsl: Processamento de interseção de raios.
• disney.glsl: Implementação do BRDF Disney.
• lambert.reflection.glsl: Modelo de reflexão difusa de Lambert.

Criando um Novo Shader de Material

1. Expandir a Estrutura de Material: Modifique a estrutura Material em src/shaders/common/globals.glsl.

struct Material {
    vec3 corBase;
    float opacidade;
    // ... atributos existentes
    float intensidadeEspecular; // Parâmetro customizado adicionado
};

2. Implementar o Modelo de Iluminação: Gere um novo arquivo de shader, como src/shaders/common/meu_brdf.glsl.
3. Integrar ao Pipeline: Inclua um tratamento para o novo material em closest_hit.glsl.

Técnicas de Extensão do Pipeline de Renderização

Ampliando o Fluxo de Ray Tracing

A lógica central de path tracing reside em src/shaders/common/pathtrace.glsl, com funções como:

• rastrearCaminho(): Função principle de rastreamento.
• espalhar(): Cálculo de espalhamento de raios.
• amostrarFonteLuz(): Amostragem de fontes de luz.

Para expandir funcionalidades, considere:

1. Adicionar tipos de raios avançados (ex: luz volumétrica, dispersão subsuperficial).
2. Implementar algoritmos de amostragem otimizados (ex: amostragem com múltiplas importâncias).
3. Integrar mapas de iluminação ambiental (utilizando src/shaders/common/envmap.glsl).

Otimizações de Desempenho

• Ajustar Profundidade de Reflexões: Modifique o parâmetro de máximo de reflexões em src/shaders/common/pathtrace.glsl.
• Implementar Estruturas de Aceleração: Otimize testes de interseção usando hierarquias de volumes delimitadores.
• Uitlizar Compressão de Texturas: Minimize o consumo de largura de banda de memória.

Exemplo Prático: Adicionando Efeito de Reflexão Específico

Passos resumidos para implementar um efeito de caustic em materiais metálicos:

1. Inclua um parâmetro intensidadeCaustic na estrutura Material.
2. Altere o cálculo de reflexão especular em disney.glsl.
3. Insira lógica de rastreamento de fótons caustic em pathtrace.glsl.
4. Otimize a estratégia de amostragem para maior densidade em áreas caustic.

Essa abordagem viabiliza a adição de efeitos de caustic realistas, aprimorando a qualidade visual.

Integração de Funcionalidades Avançadas

Renderização Volumétrica

O GLSL-PathTracer inclui suporte básico a renderização volumétrica, com código em:

• src/shaders/common/volume.glsl: Cálculos de espalhamento volumétrico.
• src/core/Scene.cpp: Carregamento de dados volumétricos.

Para expandir, implemente modelos de espalhamento complexos, como:

• Espalhamento anisotrópico.
• Aproximações para múltiplos espalhamentos.
• Spectros de absorção em meios participativos.

Técnicas de Redução de Ruído

O projeto integra a biblioteca OpenImageDenoise em thirdparty/oidn. Para ativar:

1. Defina desnoiseHabilitado = true nas configurações de renderização.
2. Ajuste os parâmetros de desnoise para balancear qualidade e desempenho.
3. Implemente amostragem adaptativa para focar em áreas ruidosas.

A customização de shaders e a extensão do pipeline permitem explorar todo o potencial do GLSL-PathTracer, possibilitando a implementação de técnicas de renderização avançadas.