레이트레이싱 하드웨어

Ray-tracing hardware
Quake Wars: Ray Traced는 현재 취소된 인텔의 Xeon Phi PCI 3.0 보드를 사용하여 렌더링되었습니다.

레이트레이싱 하드웨어는 레이트레이싱 계산을 고속화하기 위해 설계된 특수한 용도의 컴퓨터 하드웨어입니다.

개요:레이트레이스 및 래스터라이제이션

3D 그래픽을 렌더링하는 문제는 개념적으로 "원본" 세트(일반적으로 삼각형 또는 폴리곤)와 "선" 세트(일반적으로 [1]픽셀당 하나 이상) 사이의 모든 교차점을 찾는 것으로 나타날 수 있습니다.

2010년까지 그래픽 처리 장치(GPU)라고 불리는 일반적인 그래픽 액셀러레이션 보드는 모두 래스터라이제이션 알고리즘을 사용했습니다.레이트레이스 알고리즘은 렌더링 문제를 다른 방법으로 해결합니다.각 단계에서 광선의 모든 교차점과 장면의 관련된 프리미티브 세트를 찾습니다.

두 방법 모두 장단점이 있습니다.스트림 컴퓨팅 모델에 근거한 디바이스를 사용해 래스터라이제이션(rasterization)을 동시에 1개의 삼각형을 사용해 실행할 수 있어 완전한 씬에의 액세스는 [a]1회만 필요하다.래스터라이제이션의 단점은 반사나 그림자와 같은 장면의 정확한 시뮬레이션에 필요한 비국소적 효과와 굴절을[2] 계산하는 것이 거의 불가능하다는 것이다.

레이트레이스 알고리즘은 본질적으로 개별 레이 [3]렌더링을 병렬화하는 스케일링에 적합합니다.그러나 레이캐스팅 이외의 다른 것은 [4]해당 분석을 완료하기 위해 레이트레이스 알고리즘의 재귀(및 씬 그래프에 대한 랜덤 액세스)가 필요합니다.반사, 굴절 및 산란된 광선은 쉽게 예측되지 않는 방식으로 씬의 다양한 부분에 다시 액세스해야 하기 때문입니다.그러나 물리적으로 올바른 다양한 효과를 쉽게 계산할 수 있어 래스터라이제이션보다 훨씬 [b]사실적인 인상을 줄 수 있습니다.

잘 구현된 광선 추적 알고리즘의 복잡성은 로그 단위로 [c]확장됩니다.이는 객체(삼각형 및 삼각형의 집합)가 BSP 트리 또는 유사한 구조에 배치되어 광선이 이진 공간 [5][d]파티션의 경계 볼륨과 교차하는 경우에만 분석되기 때문입니다.

실장

실험용 및 상업용 레이트레이스 하드웨어의 다양한 구현이 개발되었습니다.

  • (1996년) 프린스턴 대학의 연구진은 DSP를 사용하여 광선 추적 가속을 위한 하드웨어 장치인 "Tiger"를 구축할 것을 제안했다.'[6]상어'
  • 커스텀 하드웨어에서의 레이트레이스 알고리즘을 이용한 볼륨 렌더링의 실장은 1999년에 미쓰비시 전기 [8]연구소의 한스피터[7] 피스터와 연구자에 의해서 행해졌다.VG500/VolumePro ASIC 기반 시스템과 2002년 VAIDA[9] II와 함께 Tübingen 대학 연구진에 의해 FPGA를 통해 구현되었습니다.
  • (2002) Dr.-Ing Slusallek가 이끄는 Saarland 대학의 컴퓨터 그래픽 연구소는 FPGA 기반의 고정 함수 데이터 구동 SaarCOR(Saarbrücken의 Cohence Optimized Ray Tracer) 칩과[10][11][12] 보다 고도의 프로그램 가능한 프로세서, Ray PUR([13]R)을 포함한 시제품 레이 트레이스 하드웨어를 생산했습니다.
  • (2002–2009) 영국에 위치한 ART VPS 회사(2002년 설립[14])는 오프라인 렌더링용 레이 트레이스 하드웨어를 판매했습니다.이 하드웨어는 광선-삼각 교차 테스트를 가속화하는 여러 특수 프로세서를 사용했습니다.소프트웨어는 Autodesk Maya 및 Max 데이터 형식과의 통합을 제공했으며 데이터를 프로세서로 전송하기 위해 렌더맨 장면 설명 언어를 사용했습니다( 참조).RIB 또는 Renderman Interface Bytestream 파일 형식).[15]2010년부터 ARTVPS는 레이트레이스 하드웨어를 생산하지 않고 렌더링 소프트웨어를 계속 [14]생산하고 있습니다.
  • (2009-2010) 인텔은[16] 2009년 인텔 개발자 포럼에서 실시간 레이트레이싱 데모를 통해 시제품인 "Larrabee" GPU와 나이츠 페리 MIC를 공개했습니다.
  • Siliconarts는[17] 전용 실시간 광선 추적 하드웨어(2010)를 개발했습니다.세계 최초로 실시간 광선 추적 반도체 IP인 레이코어(2011년)가 발표됐다.
  • 소다 맛 Graphics[18]카드,"CausticOne"(2010년)의 PCCPU와 GPU. 하드웨어(일반적으로 글로벌 조명 문제에 의해 생산된)좀 더 조리 있게 세트( 낮은 공간이나 각 확산)에 흩어져 rays이 조직화하기 위해 설계된 결합되는 렌더링 과정을 위주로 세계적인 조명과 다른 빛이 가속화됨에 플러그를 생산하는 것이다. 위해서외부 [19]프로세서에 의한 추가 처리.
  • Imagination Technologies는 Caustic Graphics를 인수한 후 RT2 레이트레이스 유닛(RTU)을 포함한 Caustic Professional의 R2500 및 R2100 플러그인을 생산했습니다.각 RTU는 [20]초당 최대 5,000만 개의 비간섭 광선을 계산할 수 있었습니다.
  • Nvidia는 Microsoft DirectX와 제휴하여 2018년에 Nvidia RTX 개발자[21] 라이브러리를 발표했습니다.이 라이브러리는 Volta 세대 GPU에 [22]탑재된 하드웨어 가속 레이트레이스(ASIC 텐서 코어)를 탑재한 고속 실시간 레이트레이스 솔루션을 약속했습니다.
  • 2020년 10월 AMD는 RDNA 마이크로 아키텍처의 "갱신"에 관한 추가 정보를 발표했습니다.이 회사에 따르면 RDNA 2 마이크로 아키텍처는 실시간 하드웨어 가속 광선 [23][24]추적을 지원합니다.

메모들

  1. ^ 그림자와 같은 추가 시각화 또는 대형 평탄한 수역에 의해 생성된 반사의 경우 각 효과에 대해 장면 그래프의 추가 통과가 필요하다.
  2. ^ 래스터라이제이션 방법은 사실적인 그림자(2010년 기준)와 평면 반사를 쉽게 생성할 수 있지만 (일반 지도를 사용한 근사치 제외) 비평면 표면으로부터의 반사를 쉽게 구현하지 않는다.
  3. ^ 즉, X가 삼각형 수인 경우 씬(scene)을 완료하기 위한 계산의 수는 로그(X)에 비례합니다.
  4. ^ 래스터라이제이션에서도 같은 방법을 사용할 수 있습니다.간단한 구현에서는 Culling은 훨씬 더 큰 표시에 있는 BSP 파티션으로 제한됩니다(복잡한(특히 폐색률이 높은) 장면에 선형적으로 적합한 폐색 또는 사전 렌더링 스케일을 구현하는 구현 포함).공통 API의 te: OpenGL 3.0 HP_occlusion_query의 DirectX 10 D3D10_QUERY_OCCLUCTION_PREDICATE [1].광선 트레이스를 사용하면 보기 답답함이 단일 광선(또는 광선 번들)으로 둘러싸인 볼륨으로 대체됩니다.

레퍼런스

  1. ^ 실시간 레이트레이싱[permanent dead link] 코스 노트 소개, 코스 41, 필립 슬루슬렉, 피터 셜리, 빌 마크, 고든 스톨, 잉고 왈드, SIGGRAPH 2005(파워포인트 프레젠테이션), 슬라이드 26: 비교 래스터라이제이션 vs. 레이 트레이스 (정의) graphics.cg.uni-saarland.de
  2. ^ Chris Wyman's Research: 인터랙티브 굴절 2010-07-02년 아이오와 대학 Wayback Machine Department of Computer Science, www.cs.uiowa.edu에 보관된 인터랙티브 굴절
  3. ^ SaarCOR - 레이 트레이싱을 위한 하드웨어 아키텍처, Jörg Schmittler, Ingo Wald, Philipp Slusallek, 섹션 2, "이전 작업"
  4. ^ SaarCOR - 레이 트레이싱을 위한 하드웨어 아키텍처, Jörg Schmittler, Ingo Wald, Philipp Slusallek, 섹션 3, "레이 트레이싱 알고리즘"
  5. ^ Ray Tracing and Gaming - 1년 후 Daniel Pohl, 2008년 1월 17일 PCperspective를 통해 www.pcper.com
  6. ^ 하드웨어 가속 레이트레이싱 엔진 Greg Humphreys, C.Scott Ananian (Independent Work), 프린스턴 대학교 컴퓨터 과학부, 1996년 5월 14일, cscott.net
  7. ^ vg500 실시간레이캐스팅 ASIC2008-11-20 MERL Wayback Machine Hansperter Pister에서 아카이브 - 미쓰비시 전기 연구소, 캠브리지 MA(미국) www.hotchips.org
  8. ^ Hanspeter Pfister, Jan Hardenbergh, Jim Knittely, Hugh Lauery, Larry Seiler (April 1999). "The VolumePro Real-Time Ray-Casting System" (PDF). Mitsubishi Electric. CiteSeerX 10.1.1.69.4091. Archived from the original (PDF) on 2011-06-16. Retrieved 2010-02-27. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  9. ^ VAIDA II: Wayback Machine Urs Kanus, Gregor Wetekam, Johannes Hirche, Michael Meinerner, Tübingen/Philips Research Hamburg, 그래픽스 하드웨어(2002년)에서 2008-11-21년에 아카이브된 FPGA 기반의 인터랙티브 볼륨 렌더링 시스템. www.doggetts.org 경유로,
  10. ^ "SaarCOR - A Hardware Architekture for Ray Tracing". {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  11. ^ Schmittler, Jörg; Wald, Ingo; Slusallek, Philipp (2002). "SaarCOR —A Hardware Architecture for Ray Tracing" (PDF). Graphics Hardware. Germany: Computer Graphics Group, Saarland University: 1–11. Archived from the original (PDF) on 2011-08-14. Retrieved 2011-11-22.
  12. ^ Jörg Schmittler; Sven Woop; Daniel Wagner; Wolfgang J. Paul; Philipp Slusallek (2004). "Realtime Ray Tracing of Dynamic Scenes on an FPGA Chip". Graphics Hardware. Computer Science, Saarland University, Germany. CiteSeerX 10.1.1.72.2947.
  13. ^ Sven Woop, Jorg Schmittler, Philipp Slusallek. "RPU: A Programmable Ray Processing Unit for Realtime Ray Tracing" (PDF). Saarland University. Archived from the original (PDF) on 2012-04-15. Retrieved 2011-11-22. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  14. ^ a b ArtVPS에 대해서 ww.artvps
  15. ^ ARTVPS, PURE CARD, RenderDRIVERS 및 RAYBOX에 관한 모든 정보 2009-04-14 Wayback Machine Mark Segasby (Protograph Ltd), www.protograph.co.uk에서 아카이브 완료
  16. ^ "Sean Maloney's IDF 2009 Larrabee graphics demo - YouTube". www.youtube.com. Archived from the original on 2021-12-21. Retrieved 2021-01-06.
  17. ^ Siliconarts 회사 웹사이트 www.siliconarts.com
  18. ^ Caustic Graphics 회사 웹사이트 www.caustic.com
  19. ^ Ray Tracing 15/7/2009 재창조, Jonathan Erickson은 Caustic Graphics의 James McCombe와의 인터뷰, www.drdobbs.com
  20. ^ "The future of ray tracing, reviewed: Caustic's R2500 accelerator finally moves us towards real-time ray tracing ExtremeTech". ExtremeTech. Retrieved 2015-10-05.
  21. ^ "NVIDIA RTX™ Technology". NVIDIA Developer. 2018-03-06. Retrieved 2018-04-20.
  22. ^ Oh, Nate. "NVIDIA Announces RTX Technology: Real Time Ray Tracing Acceleration for Volta GPUs and Later". Retrieved 2018-04-20.
  23. ^ Judd, Will (October 28, 2020). "AMD unveils three Radeon 6000 graphics cards with ray tracing and RTX-beating performance". Eurogamer. Retrieved October 28, 2020.
  24. ^ "AMD Announces Ryzen "Zen 3" and Radeon "RDNA2" Presentations for October: A New Journey Begins". anandtech.com. AnandTech. 2020-09-09. Retrieved 2020-10-25.

추가 정보