Hochqualitative Bilderzeugungsalgorithmen

Projektpartner: CG-UL, MPI

Bei der Bilderzeugung stehen seit jeher die hardwarebasierten Bilderzeugungsverfahren den hochqualitativen softwarebasierten (globalen) Bilderzeugungsmethoden gegenüber. Deren Algorithmen müssen für hochauflösende Bildschirme ebenfalls neu überdacht werden. Würden bekannte Verfahren, die direkt von der Pixelanzahl abhängen, auf die Großdisplays übertragen, so hätte dies immense Rechenzeiten zur Folge. Daher müssen Kohärenzen in den Bilddaten herangezogen und neuartige Algorithmen entwickelt werden, was bei den zugrunde liegenden Modellen aufgrund ihrer Größe ebenfalls prinzipiell neue Ansätze erfordert.

Echte Reflexionen und Transparenz (links) im Vergleich mit den Approximationen von Rasterisierungsalgorithmen (rechts): Am Beispiel der Windschutzscheibe, der Reflexion des Außenspiegels und der Reflexion des Raumes selber auf dem Auto werden die Unzulänglichkeiten offensichtlich.

Diese Gruppe hat sich leider aufgelöst, dennoch sind erste Ergebnisse erzielt worden, welche Renderingmethoden für große Pixelmengen effizient implementieren. Die freiwerdenden Mittel sollen anderen Projekten zugeschlagen werden.
Bis zur Beendigung des Teilprojekt zum 31.10.2007, war die Mitarbeiterstelle nur 3 1/2 Monate be-setzt, da der Ausschluss der Promotion auf einer Forschungsstelle vielen hochbegabten Kandidaten nicht attraktiv erscheint. Trotzdem wurden im Sinne des Projekts erhebliche Fortschritte und Ergebnisse erzielt. Die im vorangegangenen Jahr erarbeiteten Ergebnisse sind in [GHSK06 und SRK06] dokumentiert worden.

Ray Tracing mit einfachster Integerarithmetik und extremer Präzision

Höhepunkt des Jahres war mit Sicherheit das überaus erfolgreiche Symposium on Interactive Ray Tracing 2007 in Ulm ( http://rt07.uni-ulm.de ) dessen Proceedings von A. Keller gemeinsam mit P. Christensen zusammen mit den EG/IEEE Organisationen herausgegeben wurden. Ca. 80 Teilnehmer, vor allem aus der Industrie, waren sehr interessiert an den Entwicklungen auf dem Gebiet des Ray Tracing und tatsächlich liegt ein aktueller Fokus der Hardwareherstelle nun auf diesem Gebiet. Die Konferenz wurde von A. Keller im Rahmen des Projekts veranstaltet.

Im Rahmen des Teilprojekts 2 wurden auf der Konferenz das einzige Hardwarepaper [HK07] präsentiert. Hier wurde der Fokus aus besonders einfache und präzise Hardware gelegt und sogar ein Prototyp auf einem FPGA verifiziert. Somit war der Nachweis einer deutlichen Verbesserung der klassischen Ray Tracing Algorithmen erfolgreich geführt worden.

links: Eine scheinbar einfache Szene bewirkt katastrophale Laufzeiten, da es möglich ist, einen Strahl ohne Treffer zu schießen, der aber dennoch nahezu allen geometrischen Primitive testen muss. rechts: Testumgebung für Ray Tracing-Algorithmen

Im BW-FIT Rahmen wurde als Poster [KK07] vorgestellt und manch einer war überrascht, welche numerischen Probleme in aktuellen Algorithmen doch noch ungelöst sind. Obwohl das Projekt mit dem Weggang von Prof. Dr. A. Keller nicht weitergeführt werden konnte, wurde noch eine besondere Software mit einem Bericht veröffentlicht: Unter dem Projekttitel "bwfirt" wurde unter http://sourceforge.net/projects/bwfirt/ eine Software zur Verfügung gestellt, die sehr einfach zu nutzen ist und es erlaubt, die Effizienz von eigenen Ray Tracing Algorithmen in einem realistischen Setting zur Simulation globaler Beleuchtung zu testen.

Veröffentlichungen

[GHSK06] L. Grünschloss , J. Hanika , R. Schwede, A. Keller: (t, m, s)-Nets and Maximized Minimum Distance, Monte Carlo and Quasi-Monte Carlo Methods 2006 (A. Keller, S. Heinrich und H. Niederreiter (eds.)), Springer-Verlag, Berlin

[SRK06] D. Seibert, M. Raab, A. Keller: Unbiased Global Illumination with Participating Media, Monte Carlo and Quasi-Monte Carlo Methods 2006 (A. Keller, S. Heinrich und H. Niederreiter (eds.)), Springer-Verlag, Berlin

[HK07] J. Hanika, A. Keller: Towards Hardware Ray Tracing using Fixed Point Arithmetic, Symposium on Interactive Ray Tracing 2007, Ulm, IEEE Press 2007

[KK07] C. Kempter, A. Keller: Testing Ray Tracing Algorithms, Poster Präsentation, Symposium on Interactive Ray Tracing 2007, Ulm

Koordination:

Prof. Dr. Alexander Keller (CG-UL)
Abteilung Medieninformatik
Universität Ulm
Albert-Einstein-Allee 11, 89069 Ulm
Tel: 0731/50313-03
Fax: 0731/50313-02
alexander.keller@uni-ulm.de
http://graphics.uni-ulm.de