Metody pro vrhání paprsku s hierarchiemi obálek na CPU

Abstract

V této diplomové práci se zaměřujeme na možnosti stavby jedné z akceleračních struktur pro metodu sledování paprsku, hierarchie obálek, na CPU. Práce nejprve přináší úvod do problematiky a shrnutí používaných metod. Přinášíme také kategorizaci metod vytvořenou na tomto základě. V další části práce jsme vybrali 7 metod dosahujících dobrých výsledků a napříč kategoriemi. Tyto metody jsme následně reimplementovali v jazyce C++ ve frameworku pro metodu sledování paprsku nanoGOLEM. Pro urychlení stavby jedné z metod jsme použili vlákna ze standardu C++11. Metody jsme otestovali na sadě 20 testovacích scén různé velikosti a typu, které se běžně používají v článcích zabývajících se akceleračními strukturami pro sledování paprsku. V další části práce přinášíme výsledky naší implementace a porovnání algoritmů. Část uvedených metrik je nezávislá na míře optimalizace, a proto může být použita pro porovnání s jinými metodami či pro budoucí verifikaci těchto metod v jiných implementacích. Dále také přinášíme návrhy o využití testovaných algoritmů.

In this diploma thesis we focus on the possibilities of one of the acceleration structures for ray tracing, the bounding volume hierarchy. First we provide an introduction to the topics and the review of the state of the art. We also provide a categorization of the methods based on this. In the next part of our work we chose 7 promising methods and reimplemented them in C++ into the nanoGOLEM ray tracing framework. For the acceleration of one of the methods we used the threads from the C++11 standard. We tested the implemented algorithms on a set of 20 testing scenes of different type and complexity, which are often used in the scientific papers related to acceleration structures for ray tracing. In the next part of our thesis we present the results of the implemented algorithms and their comparison. Some of the reported metrics are also independent on the degree of optimization and thus can be used for the comparison with other methods or for future verification in other implementations. Furthermore, we present suggestions about the usage of the implemented algorithms.