BC/NW 2019 № 1 (34):10.2

УСКОРЕНИЕ МЕТОДОВ ТАЙЛОВОЙ И КЛАСТЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН

Ершов Д.А., Орлов Д.А.

Современные системы визуализации реального времени стремятся достичь фотореалистичной графики, для чего очень важен корректный расчет освещенности объектов сцены. Сложные трехмерные сцены могут содержать огромное количество источников света.  Расчет освещенности в подобных сценах является сложной вычислительной задачей, что является серьёзной проблемой.

Стандартные методы прямой визуализации (forward rendering) и отложенного расчета освещенности (deferred shading) неспособны обеспечить эффективный расчет освещенности в сценах с большим количество источников света.

Методы тайловой и кластерной визуализации позволяют существенно ускорить процесс расчета за счет отсечения источников света, не влияющих на освещенность внутри определенных ячеек трехмерного пространства, разбиение на которые выполняется с помощью усеченных пирамид тайлов или кластеров соответственно [1].

Узким местом данных методов является этап отсечения источников света, выполняемый их полным перебором для каждой ячейки трехмерного пространства. Данный этап можно существенно ускорить за счет построения иерархии ограничивающих объемов (BVH – Bounding Volume Hierarchy) источников света, присутствующих в сцене, что позволит быстро определять подмножество источников света, потенциально виляющих на освещенность внутри ячейки пространства.

В результате проведенного исследования разработан эффективный способ построения BVH непосредственно на GPU с применением кодов Мортона [2] и гибридной сортировки [3]. На основе предложенного способа разработана программная реализация ускоренного метода кластерной визуализации, полноценно использующая параллелизм для эффективного выполнения всех этапов метода непосредственно на GPU.

Литература

1. Olsson O., Billeter M., Assarsson U. Clustered deferred and forward shading. High Perform. Graph. 2012. С. 1–10.

2. Morton G. A computer Oriented Geodetic Data Base; and a New Technique in File Sequencing – Ottawa, Canada 1ed: IBM Ltd. – 1966

3. Green O., McColl R., Bader D. GPU Merge Path – A GPU Merging Algorithm // Proceeding of the 26th ACM international conference on Supercomputing – ICS ‘12. – DOI: 10.1145/2304576.2304621

4.