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Cadet, Gilles (2008)
Languages: French
Types: Article
Subjects: Lancer de rayons, Rayon SIMD, Groupe de rayons, Kd-Tree, Arbre BVH, Occlusion ambiante, Grappe de calculateurs, Très grands modèles, 000, Raytracing, SIMD Ray, Ray group, BVH Tree, Ambient occlusion, Computers cluster, King size
La performance de la requête d’intersection, nécessaire à la simulation intensive de la propagation d’ondes, et indispensable aux rendus interactifs à base de lancer de rayons, est située au coeur du travail de cette thèse. En partant des meilleures structures de recherches et algorithmes de calculs d’intersections rayon/surface présents dans l’état de l’art, ce travail s’est concentré sur l’efficacité des groupes de rayons, sources de performance supplémentaire. Cependant, à l’inverse des rayons simples, la cohérence nécessaire aux groupes de rayons pose la problématique de leur organisation spatiale pour approcher la performance optimale. Après avoir montré comment construire et traiter efficacement les groupes de rayons avec deux structures de recherche particulières, le cas des rayons à origine commune a été étudié, et optimisé, pour l’évaluation des sources ponctuelles et de l’occlusion ambiante. Pour répondre à la problématique des rendus générant aussi bien des rayons cohérents que des rayons incohérents, une solution de couplage des structures de recherche est proposée en s’appuyant sur une stratégie globale d’affectation des rayons. Une autre solution, plus générale et destinée à exploiter la cohérence dans les cas les plus difficiles, est proposée pour regrouper automatiquement les rayons selon un critère a priori de cohérence. En se plaçant dans le contexte des modèles ayant une très forte complexité géométrique, la mise en place d’une pile de rayons, ainsi que sa distribution sur une grappe de calculateurs sont proposées afin d’améliorer la localité d’accès aux données, et de fournir une solution de visualisation interactive. Pour permettre la réorganisation automatique des rayons, et donc faciliter l’exploitation des groupes de rayons, cette thèse conclut qu’il est impératif de définir une nouvelle interface de programmation, en remplacement de la simple requête d’intersection. The core of this thesis is focused on raytracing performance, which is generally useful for intensive simulation of wave propagation and specially indispensable to render interactive image synthesis. Built on the best state-of-the-art acceleration structures and ray triangle intersection tests, this work has explored many ways of bundling rays together in order to improve this performance. However, the coherency needed to obtain optimal ray bundle performance raises the specific and difficult problem of spatial organization compared to the classical use of single rays. This problem is decomposed and analysed in many levels in this thesis. First of all, this work shows how to build efficiently ray bundles and how to use them with two kind of acceleration structures. Next, the special case of rays with common origin has been studied and optimized in the well-known contexts of point light sources and ambient occlusion. In a more general context, an original coupled use of two acceleration structures is proposed to overcome the problem of mixed use of coherent and incoherent rays. Another solution, based on an a priori estimation of coherency, is proposed to reorganize automatically bundle of rays when coherency is not known or difficult to determine. This thesis concludes that ray organization, essential to improve raytracing performance, is a difficult task that should be automated. However, this automation is only possible by redesigning the application programming interface and becomes a new challenge.

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