Nível de detalhe adaptável localmente para ray tracing acelerado por hardware
Author
Venue
SIGGRAPH Ásia 2023
Abstract
Apresentamos uma técnica adaptativa de nível de detalhe para o ray tracing de malhas triangulares que visa reduzir a largura de banda de memória utilizada durante a travessia dos raios, o que pode ser o gargalo para o tempo de renderização em cenas grandes e o principal consumidor de energia. Propomos uma estrutura de dados específica para representar hierarquicamente malhas triangulares, permitindo decisões localizadas para a resolução de malha desejada por raio. Começando pelo nível de malha triangular de menor resolução, níveis de resolução mais alta são gerados pela tesselação de cada triângulo em quatro, por meio da divisão de suas arestas com vértices posicionados arbitrariamente. Encaixamos a hierarquia de malhas resultante em uma estrutura de aceleração especializada para realizar a seleção do nível de tesselação em tempo real durante a travessia do raio. Nossa estrutura reduz tanto o custo de armazenamento quanto a movimentação de dados durante a renderização, que são os principais consumidores de energia. Ela também permite transições contínuas entre níveis de detalhe, enquanto ajusta localmente a resolução da malha por raio e preserva a estanqueidade. Apresentamos como essa estrutura pode ser usada com raios primários e secundários para reflexos e sombras, que podem se intersectar com diferentes níveis de tesselação, fornecendo resultados consistentes. Também propomos unidades de hardware específicas para cobrir o custo da computação adicional necessária para operações de nível de detalhe. Avaliamos nosso método usando uma simulação com precisão de ciclo de uma arquitetura de hardware de ray tracing personalizada. Nossos resultados mostram que, em comparação com as hierarquias tradicionais de volumes delimitadores, nosso método pode proporcionar uma redução de mais de uma ordem de magnitude no uso de energia e no tempo de renderização, desde que haja recursos computacionais suficientes.
