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GPU-Rendering stückweise polynomialer Oberflächen

Burger, Michael (2007):
GPU-Rendering stückweise polynomialer Oberflächen.
TU Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von zwei Algorithmen zum GPU-Rendering von Oberflächen, welche durch Polynome von Grad zwei, also Quadriken, repräsentiert sind. Die beiden betrachteten Algorithmen stammen aus den Papers: - Carsten Stoll, Stefan Gumhold, and Hans-Peter Seidel. Incremental raycasting of piecewise quadratic surfaces on the gpu. In Ingo Wald and Steven G. Parke, editors, IEEE Symposium on Interactive Raytracing 2006 Proceedings, IEEE Symposium on Interactive Raytracing Proceedings, pages 141-150, Salt Lake City, USA, September 2006. - Charles Loop and Jim Blinn. Real-time gpu rendering of piecewise algebraic surfaces. ACM Trans. Graph., 25(3):664-670, 2006. Die Ausarbeitung beschreibt zunächst die theoretischen Grundlagen der Verfahren. Dazu werden die Prinzipien von Raycasting-Algorithmen erläutert und deren Vorzüge im Vergleich zur Modellierung mit Dreiecksnetzen aufgezeigt. Auch wird ein Überblick über die aktuelle Literatur zu diesem Thema gegeben. Des Weiteren erfolgt eine Darstellung der Entwicklung der frei programmierbaren Einheiten (Shader) auf der Grafikhardware in den letzten Jahren und deren Bedeutung für Raycasting-Algorithmen. Auch werden die mathematischen Eigenschaften diskutiert, welche für das Raytracing von Nutzen sind. Anschließend wird die Implementierung der Algorithmen in der OpenGL Shading Language (GLSL) beschrieben und erläutert welche Designentscheidungen getroffen wurden und vor allem die Punkte hervorgehoben, an denen von den Vorgaben der Papers abgewichen wurde. Am Ende der Arbeit steht ein Vergleich der beiden angefertigten Implementierung. Hierbei wird zum einen die optische Qualität der gerenderten Bilder (Artefaktfreiheit, Beleuchtung) untersucht. Zum anderen erfolgt ein Leistungsvergleich durch Benchmarks bei Szenen mit unterschiedlicher Auflösung und variierender Anzahl von zu rendernden Objekten. The elaboration deals with the analyses of two algorithms to GPU-rendering of surfaces, which are represented through polynomals of degree two. Both surveyed algorithms stem from the following papers: - Carsten Stoll, Stefan Gumhold, and Hans-Peter Seidel. Incremental raycasting of piecewise quadratic surfaces on the gpu. In Ingo Wald and Steven G. Parke, editors, IEEE Symposium on Interactive Raytracing 2006 Proceedings, IEEE Symposium on Interactive Raytracing Proceedings, pages 141-150, Salt Lake City, USA, September 2006. - Charles Loop and Jim Blinn. Real-time gpu rendering of piecewise algebraic surfaces. ACM Trans. Graph., 25(3):664-670, 2006 The elaboration initially describes the theoretical basics of the process. For that, the principles of raycasting - algorithm will be explained as well as their advantages shown in comparison with modeling with triangle-meshes. The work also gives a review about the actual literature of these subject-matters. In addition, the development of the free-programmable units (shader) on the graphic hardware within the last years and their meaning for ray casting-algorithms will be presented. Also the mathematic characteristics and their benefits for ray casting will be discussed. Afterwards the implementation of the algorithms in the Open GL Shading Language (GLSL) will be described and then explained which decisions regarding the design have been made and especially the points emphasized which vary from the guidelines of the papers. At the end of the work the both designed implantations will be compared with each other. Herewith the optical quality of the rendered pictures will be investigated with special regard to artifacts and illumination. On the other side, the performance will be compared through benchmarks in the form of scenes with different resolutions and a varying quantity of rendering objects.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2007
Creators: Burger, Michael
Title: GPU-Rendering stückweise polynomialer Oberflächen
Language: German
Abstract:

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von zwei Algorithmen zum GPU-Rendering von Oberflächen, welche durch Polynome von Grad zwei, also Quadriken, repräsentiert sind. Die beiden betrachteten Algorithmen stammen aus den Papers: - Carsten Stoll, Stefan Gumhold, and Hans-Peter Seidel. Incremental raycasting of piecewise quadratic surfaces on the gpu. In Ingo Wald and Steven G. Parke, editors, IEEE Symposium on Interactive Raytracing 2006 Proceedings, IEEE Symposium on Interactive Raytracing Proceedings, pages 141-150, Salt Lake City, USA, September 2006. - Charles Loop and Jim Blinn. Real-time gpu rendering of piecewise algebraic surfaces. ACM Trans. Graph., 25(3):664-670, 2006. Die Ausarbeitung beschreibt zunächst die theoretischen Grundlagen der Verfahren. Dazu werden die Prinzipien von Raycasting-Algorithmen erläutert und deren Vorzüge im Vergleich zur Modellierung mit Dreiecksnetzen aufgezeigt. Auch wird ein Überblick über die aktuelle Literatur zu diesem Thema gegeben. Des Weiteren erfolgt eine Darstellung der Entwicklung der frei programmierbaren Einheiten (Shader) auf der Grafikhardware in den letzten Jahren und deren Bedeutung für Raycasting-Algorithmen. Auch werden die mathematischen Eigenschaften diskutiert, welche für das Raytracing von Nutzen sind. Anschließend wird die Implementierung der Algorithmen in der OpenGL Shading Language (GLSL) beschrieben und erläutert welche Designentscheidungen getroffen wurden und vor allem die Punkte hervorgehoben, an denen von den Vorgaben der Papers abgewichen wurde. Am Ende der Arbeit steht ein Vergleich der beiden angefertigten Implementierung. Hierbei wird zum einen die optische Qualität der gerenderten Bilder (Artefaktfreiheit, Beleuchtung) untersucht. Zum anderen erfolgt ein Leistungsvergleich durch Benchmarks bei Szenen mit unterschiedlicher Auflösung und variierender Anzahl von zu rendernden Objekten. The elaboration deals with the analyses of two algorithms to GPU-rendering of surfaces, which are represented through polynomals of degree two. Both surveyed algorithms stem from the following papers: - Carsten Stoll, Stefan Gumhold, and Hans-Peter Seidel. Incremental raycasting of piecewise quadratic surfaces on the gpu. In Ingo Wald and Steven G. Parke, editors, IEEE Symposium on Interactive Raytracing 2006 Proceedings, IEEE Symposium on Interactive Raytracing Proceedings, pages 141-150, Salt Lake City, USA, September 2006. - Charles Loop and Jim Blinn. Real-time gpu rendering of piecewise algebraic surfaces. ACM Trans. Graph., 25(3):664-670, 2006 The elaboration initially describes the theoretical basics of the process. For that, the principles of raycasting - algorithm will be explained as well as their advantages shown in comparison with modeling with triangle-meshes. The work also gives a review about the actual literature of these subject-matters. In addition, the development of the free-programmable units (shader) on the graphic hardware within the last years and their meaning for ray casting-algorithms will be presented. Also the mathematic characteristics and their benefits for ray casting will be discussed. Afterwards the implementation of the algorithms in the Open GL Shading Language (GLSL) will be described and then explained which decisions regarding the design have been made and especially the points emphasized which vary from the guidelines of the papers. At the end of the work the both designed implantations will be compared with each other. Herewith the optical quality of the rendered pictures will be investigated with special regard to artifacts and illumination. On the other side, the performance will be compared through benchmarks in the form of scenes with different resolutions and a varying quantity of rendering objects.

Uncontrolled Keywords: Ray casting, Realtime 3D graphics, Graphics Processing Unit (GPU), Realtime rendering
Divisions: UNSPECIFIED
20 Department of Computer Science
20 Department of Computer Science > Interactive Graphics Systems
Date Deposited: 16 Apr 2018 09:03
Additional Information:

78 S.

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