Using per-pixel linked lists for transparency effects in remote-rendering

Abstract

Modern graphic cards are highly versatile because they allow the programmer to load custom code to execute onto them. This can be used to construct a structure called a per-pixel linked list, which contains all fragments composing the scene. However, with the need to render more and more complex geometry, even the most powerful hardware reaches its limit fast. To overcome this problem, the geometry is rendered on multiple systems instead of one, and finally put together for rendering. This is called remote rendering and works well for opaque scenes. The goal of this thesis is to conquer rendering of transparent objects remotely using per-pixel linked lists. Since rendering those objects requires a step called blending, standard approaches are incapable of displaying them. Three different methods are shown, compared and analyzed for their usability and performance. First, limiting the amount of depth layers is discussed. Second, identifying regions of visual change is used to reduce the amount of data to be sent. Finally, a way for reusing the previously sent fragments for the current frame is studied in detail.

Moderne Grafikkarten sind sehr flexibel aufgrund ihrer Fähigkeit, vom Programmierer verfassten Code auszuführen. Dies kann dazu genutzt werden, eine Datenstruktur names Per-Pixel Linked List zu erstellen. Diese enthält alle Fragmente der zu rendernden Szene. Da aber aufgrund der immer komplexer werdenden Geometrie die Anforderungen stark steigen, erreichen selbst leistungsfähige Grafikkarten schnell ihre Grenzen. Um dieses Problem zu lösen bietet sich das sogenannte Remote Rendering an, bei welchem die Rechenlast auf mehrere Computer im Netzwerk verteilt und am Ende die einzelnen Zwischenbilder zu einem Gesamtbild vereint werden. Für opake Szenen gibt es bereits funktionierende Lösungen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Behandlung transparenter Geometrie im Kontext des Remote Renderings mit Hilfe von Per-Pixel Linked Lists. Da das Rendern transparenter Objekte eine Operation namens Blending erfordert, sind die bisherigen Algorithmen meist nicht geeignet. Es werden drei verschiedene Methoden vorgestellt, analysiert und ihre Brauchbarkeit und Geschwindigkeit verglichen. Als erstes wird ein Verfahren, welches die Anzahl an Tiefenebenen limitiert, beleuchtet. Das zweite Verfahren versucht anhand optischer Differenzen zwischen dem aktuellen und dem vorausgegangenen Bild diejenigen Bereiche zu ermitteln, welche für ein korrektes Endbild übertragen werden müssen. Als letzte Technik wird ein Ansatz vorgestellt, welcher die Verwendung von bereits übertragener Fragmente dazu benutzt, um Fragmente einzusparen indem diese wiederverwendet werden.