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Augenblick: ein effizientes Framework für Echtzeit Ray Tracing

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Bibliographic Details
Main Author:	Abert, Oliver 1981- (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Lohmar [u.a.] Eul 2009
Edition:	1. Aufl.
Subjects:	Ray tracing Visualisierung NURBS Echtzeitbildverarbeitung Freiformfläche Globale Beleuchtung Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
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ISBN:	9783899368475

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 AUGENBLICK 4 1.2 AUFBAU DER ARBEIT 4 1.3 GRUNDSAETZLICHES 5 2 GRUNDLAGEN 7 2.1 LICHT 7 2.1.1 GEOMETRISCHES MODELL 9 2.1.2 WELLENMODELL 9 2.1.3 QUANTENMECHANISCHES MODELL 10 2.1.4 BEWERTUNG 10 2.2 MATHEMATISCHE UND PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 12 2.2.1 RAUMWINKEL 12 2.2.2 RADIOMETRIE UND PHOTOMETRIE 12 2.2.3 BIDIREKTIONALE REFLEXIONS-VERTEILUNGS-FUNKTION 16 2.3 GRUNDLAGEN DER BILDSYNTHESE 17 2.3.1 PROBLEMSTELLUNG 18 2.3.2 LICHTPFADNOTATION 19 2.3.3 DER RAY TRACING-ALGORITHMUS 19 2.3.4 RASTERGRAFIK 23 2.4 AUGENBLICK 24 CORUSCANT: EINE MODERNE RAY TRACING-ARCHITEKTUR 31 ECHTZEIT RAY TRACING - STAND DER TECHNIK 33 3.1 HARDWAREKLASSEN 34 3.1.1 STANDARD PROZESSOREN (CPU) 34 3.1.2 GRAPHISCHE PROZESSOREN (GPU) 35 3.1.3 ALTERNATIVE PROZESSOREN (CELL/LARRABEE) 37 3.1.4 SPEZIALISIERTE PROZESSOREN (RPU) 38 3.1.5 ZUSAMMENFASSUNG 39 3.2 RAY TRACING-ARCHITEKTUREN 40 3.2.1 OFFLINE-ARCHITEKTUREN 40 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/997431512 DIGITALISIERT DURCH INHALTSVERZEICHNIS 3.2.2 ECHTZEIT-ARCHITEKTUREN 42 3.2.3 VERWANDTE ARCHITEKTUREN 44 3.2.4 ZUSAMMENFASSUNG 47 3.3 BESCHLEUNIGUNGSDATENSTRUKTUREN 50 3.3.1 GRIDS 50 3.32 KD-TREES 52 3.3.3 BOUNDING VOLUME HIERARCHIEN 54 3.3.4 BOUNDING INTERVAL HIERARCHIEN 57 4 DIE CORUSCANT RAY TRACING-ARCHITEKTUR 59 4.1 LAYER-MODELL 60 4.1.1 LAYER 0 - CORUSCANT 60 4.1.2 LAYER 1 - AUGENBLICK 64 4.1.3 LAYER 2-PLUGINS 66 4.2 RICHTLINIEN FUER HOCHPERFORMANTEN UND EFFIZIENTEN CODE 66 4.2.1 KOHAERENZ 67 4.2.2 VIRTUELLE FUNKTIONSAUFRUFE 67 4.2.3 ALLGEMEINE GRUNDREGELN 69 4.3 SIMD-UNTERSRUETZUNG 72 4.3.1 VERWENDUNG IM RAY TRACING-KONTEXT 72 4.3.2 ENTWICKLUNG DER SIMD-EINHEITEN 74 4.3.3 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN ALTIVEC UND SSE 75 4.3.4 SIMD-INTRINSICS 77 4.3.5 SIMD-KLASSEN 77 4.3.6 VERGLEICH: INTRINSICS MIT KLASSEN 78 4.3.7 ALTERNATIVEN ZU SIMD-KLASSEN UND-INTRINSICS 83 4.3.8 SPEICHERALIGNMENT 85 4.3.9 BEWERTUNG 88 4.4 WERKZEUGE 89 4.4.1 PACKETLTERATOR 89 4.4.2 PARAMSET 92 4.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 93 45.1 VOLLSTAENDIGE RAY TRACING-APPLIKATION 94 4.5.2 MELMAC 95 4.5. IHHAJFSVERZEICHNIS 4.7.4 KONSTRUKTION DER HIERARCHIE ILL 4.7.5 VERGLEICH MIT KOMMERZIELLEN SYSTEMEN 114 4.8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 116 M RAY TRACING VON FREIFORM-FLAECHEN 119 5 RAYTRACING VON NURBS 121 5.1 EINLEITUNG 123 5.1.1 ANALYTISCHE VERFAHREN 123 5.1.2 UNTERTEILENDE VERFAHREN 124 5.1.3 ITERATIVE VERFAHREN 125 5.1.4 HYBRIDE VERFAHREN 125 5.2 BISHERIGE ARBEITEN 126 5.3 GRUNDLAGEN 129 5.3.1 FREIFORM-KURVEN 129 5.3.2 FREIFORM-FLAECHEN 135 5.3.3 TRIMMING VON FLAECHEN 138 5.4 STRAHL-NURBS SCHNITTTEST 140 5.4.1 MULTIDIMENSIONALES NEWTON-VERFAHREN 140 5.4.2 STARTWERTBESTIMMUNGSVERFAHREN 142 5.4.3 TRIMMING 149 5.4.4 ZUSAMMENFASSUNG 150 55 STRAHL-NURBS SCHNITTTEST AUF DEN CELL BE PROZESSOR 151 5.6 ERGEBNISSE 153 5.6.1 PERFORMANZ 153 5.6.2 PRAEZISION UND C 2 -STETIGKEIT 157 5.63 TRIMMING 160 5.6.4 RATIONALE FLAECHEN 161 5.65 BESCHRAENKUNGEN 162 5.7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 164 6 EFFIZIENTE EVALUATION VON NURBS-FLAECHEN 167 6.1 POWER BASIS REPRAESENTATION 168 62 BASIS FUNKTIONEN LOOK UP TABLE 170 63 VORBERECHNUNG VON ELEMENTEN DER COX/DE BOOR-REKURSION 171 63.1 CDBLTEMS 173 63. XVLLL INHALTSVERZEICHNIS 6.4 ERGEBNISSE 180 6.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 181 7 EFFIZIENTE EVALUATION VON BEZIER-FLAECHEN 183 7.1 BISHERIGE ARBEITEN 184 7.2 ANSATZ 185 7.2.1 VORVERARBEITUNG 185 7.Z2 EVALUATIONEN AUF BEZIER-FLAECHEN 186 7.3 ERGEBNISSE 188 7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 189 8 HYBRIDES RAY TRACING 191 8.1 BISHERIGE ARBEITEN 192 8.2 ANSATZ 193 8.3 VORVERARBEITUNG 196 8.4 LAUFZEIT-KOMPONENTEN 196 8.4.1 RASTERISIERUNG UND RUECKTRANSFER 197 8.4.2 STRAHL-FLAECHE SCHNITTPUNKTBERECHNUNG 197 8.43 FEHLERBEHANDLUNG 199 8.5 ERGEBNISSE 201 8.6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 204 III GLOBALE BELEUCHTUNG 205 9 GRUNDLAGEN DER GLOBALEN BELEUCHTUNG 207 9.1 MOTIVATION 208 9.2 ALGORITHMEN DER GLOBALEN BELEUCHTUNG 209 9.Z1 MONTE CARLO RAY TRACING 209 9.2.2 PATH TRACING 212 9.2.3 PHOTON MAPPING 213 9.2.4 RADIOSITY 218 9.3 HALTON-SEQUENZEN 219 9.4 ZUSAMMENFASSUNG 222 10 INTERAKTIVE GLOBALE BELEUCHTUNG IN STATISCHEN SZENEN 225 10.1 BISHERIGE ARBEITEN 226 10.2 PHOTON MAPPING IN AUGENBLICK 228 10.2.1 INTEGRATION IN AUGENBLICK V4 228 10.2.2 INTEGRATION IN AUGENBLICK V5 230 10.23 PHOTON MAPPING MIT HILFE VON SIMD 231 10.3 PHOTON TEXTURES 233 10.3.1 ANSATZ 233 INHALTSVERZEICHNIS 10.3.2 OFFENE PROBLEME 238 103.3 ERGEBNISSE 239 10.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 242 11 INTERAKTIVE GLOBALE BELEUCHTUNG IN DYNAMISCHEN SZENEN 245 11.1 BISHERIGE ARBEITEN 246 11.1.1 AUF RADIOSITY BASIERENDE LOSUNGEN 247 11.1.2 AUF PHOTON MAPPING BASIERENDE VERFAHREN 248 11.1.3 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 250 11.2 ANSATZ 251 11.3 PHOTONEN-POOL 252 11.3.1 STRUKTUR DES PHOTONEN-POOLS 252 113.2 STRUKTUR DER PHOTONENPAKETE 253 113.3 GENERIERUNG DER PHOTONEN 256 113.4 BEISPIEL 256 11.4 PHOTONEN-SPEICHERUNG 257 11.5 SELEKTIVE AKTUALISIERUNG DER GLOBALEN BELEUCHTUNG 258 11.5.1 PILOTPHOTONEN 259 115.2 PHOTONENPFADE 259 115.3 BESTIMMUNG VON INVALIDIERTEN GRUPPEN DURCH PILOTPHOTONEN . . 260 11.5.4 BESTIMMUNG VON INVALIDIERTEN GRUPPEN DURCH TREFFERLISTEN . . . 260 11.6 ERGEBNISSE 262 11.6.1 PRAEZISION 262 11.6.2 AENDERUNGEN DER GEOMETRIE 263 11.6.3 AENDERUNGEN DER LICHTQUELLEN 267 11.7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 269 12 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 273 12.1 ZUSAMMENFASSUNG 273 12.2 AUSBLICK 274 A GLOSSAR 277 * STANDARDTESTSZENEN 281 C TESTSYSTEME 287 LITERATURVERZEICHNIS 289
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