Nivel de detalle adaptativo local para el trazado de rayos acelerado por hardware
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
Presentamos una técnica adaptativa de nivel de detalle para el trazado de rayos en mallas triangulares cuyo objetivo es reducir el ancho de banda de memoria utilizado durante el recorrido de los rayos, lo que puede suponer un cuello de botella en el tiempo de renderizado de escenas de gran tamaño y ser el principal consumidor de energía. Proponemos una estructura de datos específica para representar jerárquicamente las mallas de triángulos, lo que permite tomar decisiones localizadas sobre la resolución de malla deseada por rayo. Comenzando por el nivel de malla de triángulos de menor resolución, se generan niveles de mayor resolución teselando cada triángulo en cuatro mediante la división de sus aristas con vértices colocados arbitrariamente. Encajamos la jerarquía de mallas resultante en una estructura de aceleración especializada para realizar la selección del nivel de teselación sobre la marcha durante el recorrido de los rayos. Nuestra estructura reduce tanto el coste de almacenamiento como el movimiento de datos durante el renderizado, que son los principales consumidores de energía. También permite transiciones continuas entre niveles de detalle, al tiempo que ajusta localmente la resolución de la malla por rayo y preserva la estanqueidad. Presentamos cómo esta estructura puede utilizarse tanto con rayos primarios como secundarios para reflejos y sombras, que pueden intersecarse con diferentes niveles de teselación, proporcionando resultados consistentes. También proponemos unidades de hardware específicas para cubrir el coste de la computación adicional necesaria para las operaciones de nivel de detalle. Evaluamos nuestro método utilizando una simulación con precisión de ciclo de una arquitectura de hardware de trazado de rayos personalizada. Nuestros resultados muestran que, en comparación con las jerarquías de volúmenes delimitadores tradicionales, nuestro método puede proporcionar una reducción de más de un orden de magnitud en el consumo de energía y el tiempo de renderizado, siempre que se disponga de recursos computacionales suficientes.
