Floating Origin과 Logarithmic Depth Buffer를 통한 1:1 스케일 태양계 구현

Context

Float32 기반 GPU 렌더링의 정밀도 한계로 인해 광대한 우주 공간과 미세한 지표면을 동시에 표현할 때 Vertex Quantization 및 Z-fighting 현상 발생. 특히 10¹³ km에 달하는 Oort Cloud부터 0.5m 단위의 지표면까지 단일 씬에서 처리해야 하는 기술적 제약 존재.

Technical Solution

• Float64 기반의 Heliocentric Ecliptic J2000 좌표계로 천체 위치를 계산하여 정밀도 확보
• Floating Origin 기법을 적용하여 카메라 위치를 원점으로 지속적으로 재설정함으로써 GPU 전달 값의 크기를 최소화하고 지표면 떨림 현상 제거
• Logarithmic Depth Buffer 도입을 통해 0.5m부터 10¹⁵ km까지의 광범위한 깊이 정밀도를 재분배하여 Z-fighting 방지
• Tile-local Coordinates 기반의 Terrain Noise 평가를 통해 행성 반지름 규모에서 발생하는 FP32 Banding 현상 해결
• Single Continuous Dist-to-surface Curve 설계를 통해 궤도 진입부터 수중 다이빙까지 별도 씬 전환 없는 Seamless Transition 구현
• Rayleigh 및 Mie 산란 모델 기반의 Ray-marching 기법을 적용한 행성별 대기 렌더링 구현