GPGPU-basiertes Glyph-Raycasting

Abstract

Um den stetig steigenden grafischen Anspruch aktueller Computerspiele gerecht zu werden besitzen moderne Grafikkarten heutzutage mehrere hundert Rechenkerne welche sich parallel um das Rendern der Spielszene kümmern. Der rasante Anstieg der zur Verfügung stehenden Rechenkerne in einer GPU führte zu einem Aufschwung im Bereich des GPGPU (General-purpose computing on graphics processing units). Dabei werden rechenintensive Berechnungen auf die GPU ausgelagert um dort von der massiven Parallelität zu profitieren. Insbesondere Simulationen in den Naturwissenschaften ziehen aus der Verfügbarkeit von mehreren hunderten Rechenkernen einen starken Vorteil gegenüber der herkömmlichen Berechnung auf einer CPU. Im Gegensatz zu Programmschnittstellen wie OpenGL und DirectX welche das Verhalten der GPU hauptsächlich über Zustandsveränderungen steuern, gibt es für den Bereich der GPGPU einige eigens dafür entwickelte Programmiersprachen mit denen es möglich ist die Rechenkerne für die eigenen Zwecke zu programmieren. Die von Nvidia entwickelte parallele Programmiersprache Cuda ist eine davon und bietet die Möglichkeit die Rechenpower moderner Grafikkarten für fast beliebige Berechnungen zu nutzen. Ein interessanter Anwendungsfall, der von dieser parallelen Stärke einer GPU profitiert, stellt das Raycasting dar da dabei jeder Pixel des Bildes getrennt voneinander gerendert werden kann. Um zu untersuchen ob ein Raycasting Algorithmus in Echtzeit auf einer GPU mithilfe von Cuda lauffähig ist wird ein Raycaster in Cuda umgesetzt und die daraus resultierenden Ergebnisse in dieser Arbeit vorgestellt.