A Parallel Geometry Core for High Performance Ray Tracing

Ray tracing is a widely used image synthesis technique with high computational costs. Modern graphics hardware not only offers enormous parallel computation power, but also a flexible programming model. In this thesis CUDA, NVidia's new API for general purpose computations on graphics hardware, and its applications for ray tracing are discussed. A parallel ray tracing system based on CUDA is developed, which has a modular design and as a novel approach provides an extensible set of objects for scene modeling. The ray tracing system is based on a parallel geometry core, that exploits computation power of graphics hardware to perform geometric calculations. Test results show that the CUDA ray tracer delivers almost interactive frame rates for scenes containing millions of geometric primitives. Ray Tracing ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Bildsynthese, das mit großem Berechnungsaufwand verbunden ist. Moderne Grafikhardware bietet nicht nur ein hohes Maß an paralleler Rechenleistung, sondern auch ein flexibles Programmiermodell. In dieser Arbeit werden CUDA, das neue API von NVidia für allgemeine Berechnungen auf der Grafikhardware, und seine Anwendungen in Hinblick auf Ray Tracing beschrieben. Ein paralleler, auf CUDA basierender Ray Tracer wurde entwickelt, der ein modulares Design aufweist und eine erweiterbare Menge von Objekten zur Szenenbeschreibung bietet. Dieser Ray Tracer basiert auf einem parallelen Geometrie-Kern, der die Rechenleistung der Grafikhardware für geometrische Berechnungen ausnutzt. Testergebnisse zeigen, dass der CUDA-basierte Ray Tracer nahezu interaktive Bildraten für Szenen liefert, die Millionen von geometrischen Primitiven enthalten