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

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Sabino, Rodolfo Felipe Sganzerla
Orientador(a): Vidal, Creto Augusto
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77368
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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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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