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Darstellung von Halbschatten durch Verwendung des "Cascaded Linespace"-Verfahrens

  • Diese Arbeit präsentiert einen Ansatz zur Optimierung der Berechnung von Halbschatten flächiger Lichtquellen. Die Lichtquelle wird durch Sampling uniform abgetastet. Als Datenstruktur wird ein N-tree verwendet, durch den die Strahlen als Paket traversiert werden. Der N-tree speichert in seinen Knoten einen Linespace, der Informationen über Geometrie innerhalb eines Schaftes bietet. Diese Sichtbarkeitsinformation wird als Kriterium für eine Terminierung eines Strahles genutzt. Zusätzlich wird die Grafikkarte (kurz GPU – engl. „graphics processing unit“) zur Beschleunigung durch Parallelisierung benutzt. Die Szene wird zunächst mit OpenGL gerendert und anschließend der Schattenwert für jedes Pixel auf der GPU berechnet. Im Anschluss werden die CPU- und GPU-Implementationen verglichen. Dabei zeigt die GPU-Implementation eine Beschleunigung von 86% gegenüber der CPU-Implementation und bietet eine gute Skalierung mit zunehmender Dreieckszahl. Die Verwendung des Linespace beschleunigt das Verfahren gegenüber der Durchführung von Schnitttests und zeigt für eine große Anzahl an Strahlen keine visuellen Nachteile.
  • This thesis presents an approach to optimizing the computation of soft shadows from area lights. The light source is sampled uniformly by traversing shadow rays as packets through an N-tree. This data structure stores an additional line space for every node. A line space stores precomputed information about geometry inside of shafts from one to another side of the node. This visibility information is used to terminate a ray. Additionally the graphics processing unit (short GPU) is used to speed up the computations through parallelism. The scene is rendered with OpenGL and the shadow value is computed on the GPU for each pixel. Evaluating the implementation shows a performance gain of 86% by comparison to the CPU, if using the GPU implementation. Using the line space instead of triangle intersections also increases the performance. The implementation provides good scaling with an increasing amount of triangles and has no visual disadvantages for many rays.

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Metadaten
Author:Nicolas Klee
URN:urn:nbn:de:kola-12642
Title Additional (English):Computation of soft shadows using the cascaded line space data structure
Referee:Stefan Müller, Kevin Keul
Advisor:Kevin Keul
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of completion:2016/01/28
Date of publication:2016/02/16
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2016/01/28
Release Date:2016/02/16
Tag:Halbschatten
soft shadow
area light; line space; raytracing
GND Keyword:Raytracing
Number of pages:1,i,37
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
BKL-Classification:54 Informatik / 54.73 Computergraphik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG