Abschlussarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Master of Science (M.Sc.)
Hochschule Darmstadt
– Fachbereich Informatik –
Michael Horsch
30.09.2009
Abstrakt
In dieser Masterarbeit wird gezeigt wie hybrides photorealistisches Ray Tracing realisiert werden kann. Ein iterativer Path Tracing Algorithmus wird vorgestellt, welcher zwischen CPU und GPU aufgeteilt wird. Dieser erlaubt photorealistische Bilder in kurzer Zeit zu erzeugen. Die Traversierung der Beschleunigungsstruktur und die Schittpunktberechnungen werden dabei von der GPU übernommen, während die Beleuchtungsberechnungen auf der CPU ausgeführt werden. Der vorgestellte Algorithmus kann auch auf andere Arten von Prozessoreinheiten übertragen werden. Die Szenen können bei interaktiven Frameraten navigiert werden. Verschiedene Materialien können vom Nutzer in Echtzeit zugewiesen und verändert werden. Der Speicherverbrauch ist gering, selbst komplexe Modelle mit mehreren Millionen Polygonen können dargestellt werden. Es wird gezeigt, dass ein hybrider Ray Tracer in bestimmten Fällen genauso schnell oder sogar schneller sein kann als ein State-of-the-Art CPU Ray Tracer.
Abstract
This master’s thesis shows the realization of hybrid photorealistic ray tracing. An iterative path tracing algorithm is presented, which distributes the work across the CPU and GPU. It allows to create photorealistic images in a short time. The traversal of the acceleration structure and the intersection tests are working on the GPU, while the illumination calculations are executed on the CPU. The presented algorithm can also be ported to other kinds of processing untis. The scenes can be navigated at interactive framerates. Different materials can be assigned and modified in real time by the user. The memory usage is low, even complex models with millions of polygons can be rendered. It will be shown that in some cases a hybrid ray tracer can be as fast as or even faster as a state-of-the-art CPU ray tracer.
