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BVH- und Line-Space-Kombination zur Pathtracing-Beschleunigung

  • In dieser Arbeit werden Methoden und Maße getestet, nach denen beim Pathtracing eine Auswahl zwischen Line Space und Bounding Volume Hierarchie getroffen werden kann, die die Vorteile der beiden Datenstrukturen ausnutzen. Die Strukturen sind innerhalb der Bounding Box jedes Objekts (Objektlokal) definiert und jeder Line Space enthält in den Shafts jeweils eine Kandidaten-ID. Als Implementations- basis dient ein eigenes C++ und OpenGL Framework, in dem das Pathtracing und die Line Space Generierung über Compute Shader stattfindet. Die Maße schließen die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die Effektabhängigkeit, sowie einen Distanz- grenzwert ein und werden gegen verschiedene Szenen getestet. Die Ergebnisse zeigen in den meisten Situationen einen deutlichen Geschwindigkeitszuwachs bei teils nur geringen visuellen Unterschieden, wobei das Wahrscheinlichkeitsmaß die qualitativ hochwertigsten Bilder für den gegebenen Leistungszuwachs erbringt. Die grundlegenden Probleme des Line Space im Vergleich mit der BVH, nämlich der hohe Speicherverbrauch und die lange Generierungszeit, bleiben aber trotz der objektlokalen Struktur, der minimalen Datenmenge pro Shaft und der Compute Shader Implementierung, erhalten.
  • This thesis tests several methods and measures in pathtracing for selecting either the Line Space or the Bounding Volume Hierarchy data structure to make use of the advantages of both. The structures are defined locally around each object and each Line Space shaft contains one candidate ID each. All implementation is done as a C++ and OpenGL framework with compute shaders handling the pathtracing and Line Space generation. The measures include the probability distribution, the effect dependency, as well as a distance threshold and are tested against several different scenes. In most situations, the results show a noticeable increase in performance, partly only with minor visual differences, with the probability measure producing the highest quality images for a given performance. The fundamental problems of the Line Space concering the high memory consumption and a long generation time compared to the BVH still persist, despite the object local structure, a minimal amount of data per shaft and the compute shader implementation.

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Metadaten
Author:Johannes Braun
URN:urn:nbn:de:kola-15526
Referee:Stefan Müller, Kevin Keul
Advisor:Kevin Keul
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of completion:2017/12/20
Date of publication:2017/12/21
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2017/06/21
Release Date:2017/12/21
Tag:Bounding Volume Hierarchy; Line Space; Pathtracing
GND Keyword:Computervisualistik; Datenstruktur; Realistische Computergrafik
Number of pages:37
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 006 Spezielle Computerverfahren
BKL-Classification:54 Informatik / 54.73 Computergraphik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG