Interaktives Raytracing auf CPUs für hochauflösende Remote-Displays

Abstract

In dieser Arbeit wird untersucht, ob die detaillierte Visualisierung von wissenschaftlichen Datensätzen auf hochauflösenden, gekachelten Anzeigen in Echtzeit realisierbar ist. Dafür wird ein System zur Anzeige von großen Datensätzen, die mittels CPU-basiertem Raytracing gerendert wurden, implementiert und vorgestellt. Damit das vorliegende System auch auf großen, hochauflösenden Displays interaktiv genutzt werden kann, wird Foveated Rendering eingesetzt. Hierbei werden die nicht-uniformen Eigenschaften der menschlichen Netzhaut nachgeahmt, um die Anzahl der benötigten Strahlen für das Raytracing zu reduzieren und dadurch Rechenaufwand zu sparen. Häufig wird für das CPU-basierte Raytracing ein separates Cluster benötigt, welches sich nicht notwendigerweise am selben Ort wie das Display befindet. Aus diesem Grund werden gerenderte Frames über eine Netzwerkverbindung an den Remote-Standort übertragen. Um die benötigte Bandbreite möglichst gering zu halten, werden die Bilddaten vor der Übertragung mit geeigneten Methoden der Videocodierung encodiert. Im Vergleich zu vollständigem Raytracing kann die Bildfrequenz um etwa 50 \% gesteigert werden. Dadurch ist selbst auf hochauflösenden, gekachelten Anzeigen eine Darstellung nahezu in Echtzeit möglich.