Explorando o hardware gráfico: desenvolvimento de algoritmos paralelos de computação de OBBs, geração de hierarquia de volumes, modelagem de BVH de dois níveis e implementação de uma pipeline de renderização híbrida
| Ano de defesa: | 2020 |
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Resumo: | Recent iterations on modern programmable graphics pipeline introduced native ray tracing support on GPUs, offering opportunities for hardware acceleration and encouraging the development of techniques that enable photo realistic rendering. This scenario strengthen the demand for efficient rendering methods in alignment to ray tracing technologies. This work develops parallel algorithms for computing Oriented Bounding Boxes (OBBs) and hierarchical volume generation on the GPU for further acceleration of existing ray tracing algorithms. It is proposed a scene structure model based on a two-level Bounding Volume Hierarchy (BVH), capable of generating hierarchies of superior quality, and offering more traversal efficiency. This model, on top of not adding further execution costs, endues the flexibility of implementation of a variety of building algorithms simultaneously. All proposed algorithms are implemented within a hybrid ray tracing pipeline running entirely on the GPU. Experimental results demonstrate that the proposal algorithms are robust, efficient and adequate for modern hybrid rendering pipelines. |
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Sabino, Rodolfo Felipe SganzerlaCavalcante Neto, Joaquim BentoVidal, Creto Augusto2024-07-25T14:21:51Z2024-07-25T14:21:51Z2020SABINO, Rodolfo Felipe Sganzerla. Explorando o hardware gráfico: desenvolvimento de algoritmos paralelos de computação de OBBs, geração de hierarquia de volumes, modelagem de BVH de dois níveis e implementação de uma pipeline de renderização híbrida. 2020. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77368Recent iterations on modern programmable graphics pipeline introduced native ray tracing support on GPUs, offering opportunities for hardware acceleration and encouraging the development of techniques that enable photo realistic rendering. This scenario strengthen the demand for efficient rendering methods in alignment to ray tracing technologies. This work develops parallel algorithms for computing Oriented Bounding Boxes (OBBs) and hierarchical volume generation on the GPU for further acceleration of existing ray tracing algorithms. It is proposed a scene structure model based on a two-level Bounding Volume Hierarchy (BVH), capable of generating hierarchies of superior quality, and offering more traversal efficiency. This model, on top of not adding further execution costs, endues the flexibility of implementation of a variety of building algorithms simultaneously. All proposed algorithms are implemented within a hybrid ray tracing pipeline running entirely on the GPU. Experimental results demonstrate that the proposal algorithms are robust, efficient and adequate for modern hybrid rendering pipelines.Recentes iterações no hardware programável paralelo moderno introduziram GPUs com suporte a ray tracing nativo, oferecendo oportunidades de aceleração de hardware e incentivando o desenvolvimento de técnicas que possibilitam renderização foto realista. Esse cenário reforça a demanda por métodos eficientes de renderização que suportem tecnologias de ray tracing. Neste trabalho, são desenvolvidos algoritmos paralelos de computação de oriented bounding boxes (OBBs) e geração de hierarquia de volumes na GPU para acelerar ainda mais os algoritmos de ray tracing existentes. É proposto um modelo de estruturação de cena, baseado em uma bounding volume hierarchy (BVH) de dois níveis, capaz de gerar hierarquias de qualidade superior, e de proporcionar maior eficiência de travessia. Esse modelo, além de não gerar custos adicionais de execução, aumenta a flexibilidade de implementação de diversos algoritmos de construção diferentes simultaneamente. Todos os algoritmos propostos são implementados em uma pipeline de ray tracing hibrida integralmente implementada em GPU. Resultados experimentais demonstram que os algoritmos propostos são robustos, eficientes e adequados para as pipelines de renderização hibridas modernas.Explorando o hardware gráfico: desenvolvimento de algoritmos paralelos de computação de OBBs, geração de hierarquia de volumes, modelagem de BVH de dois níveis e implementação de uma pipeline de renderização híbridaExploring the graphics hardware: Parallel OBB computing algorithms development, hierarchical volume generation, two level BVHs modeling and a hybrid rendering pipeline implementationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOBBPCAGPUParalelismoComputação gráficaRay tracingPath tracingRay castingBVHHierarquia de volumesLBVHPipeline hibridaDeferred renderingGIMonte carloRay differentialsCone tracingFiltragem de texturaImportance samplingStratified samplingLorentz transformationAABBSlabs algorithmAmbient occlusionDiffuse shadingOBBPCAGPUParallelismComputer GraphicsRay tracingPath tracingRay castingBVHVolume hiearchyLBVHHybrid PipelineDeferred renderingGIMonte carloRay differentialsCone tracingTexture filteringImportance samplingStratified samplingLorentz transformationAABBSlabs algorithmAmbient occlusionDiffuse shadingCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/7910859531631057http://lattes.cnpq.br/9499398320838094http://lattes.cnpq.br/08662053479722032024-07-25ORIGINAL2020_dis_rfssabino.pdf2020_dis_rfssabino.pdfapplication/pdf38134417http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77368/3/2020_dis_rfssabino.pdf929f6b6f410171fe409a5e6c12711c40MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77368/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/773682024-07-25 11:21:52.251oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-07-25T14:21:52Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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Explorando o hardware gráfico: desenvolvimento de algoritmos paralelos de computação de OBBs, geração de hierarquia de volumes, modelagem de BVH de dois níveis e implementação de uma pipeline de renderização híbrida Sabino, Rodolfo Felipe Sganzerla CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO OBB PCA GPU Paralelismo Computação gráfica Ray tracing Path tracing Ray casting BVH Hierarquia de volumes LBVH Pipeline hibrida Deferred rendering GI Monte carlo Ray differentials Cone tracing Filtragem de textura Importance sampling Stratified sampling Lorentz transformation AABB Slabs algorithm Ambient occlusion Diffuse shading OBB PCA GPU Parallelism Computer Graphics Ray tracing Path tracing Ray casting BVH Volume hiearchy LBVH Hybrid Pipeline Deferred rendering GI Monte carlo Ray differentials Cone tracing Texture filtering Importance sampling Stratified sampling Lorentz transformation AABB Slabs algorithm Ambient occlusion Diffuse shading |
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