RTfact: Generische Konzepte für flexibles und hochleistungsfähiges Ray Tracing

Dank mehr als ein Jahrzehnt Forschung und der schnellen Entwicklung der Computerhardware wird Ray Tracing voraussichtlich eine gängige Wahl zum Hinzufügen komplexer Lichteffekte zu Echtzeit-Rendering-Engines werden. Dennoch konzentrierte sich die Forschung im Bereich interaktives Ray Tracing größtenteils auf wenige spezifische Kombinationen von Datenstrukturen und Algorithmen. In diesem Papier präsentieren wir RTfact - einen Versuch, die verschiedenen Aspekte des Ray Tracings auf eine komponentenorientierte, generische und tragbare Weise zusammenzubringen, ohne die Leistungsmerkmale von handoptimierten, spezialisierten Implementierungen zu opfern. RTfact ist eine Template-Bibliothek, die aus paketzentrierten Komponenten besteht, die zu einem effizienten Ray Tracing-Framework kombiniert sind. Unser generischer Designansatz mit lose gekoppelten Algorithmen und Datenstrukturen ermöglicht eine einfache Integration neuer Algorithmen mit maximaler Laufzeitleistung, während so viel wie möglich von der bestehenden Codebasis genutzt wird. Die Effizienz von Vorlagen ermöglicht es uns, eine feine Komponenten-Granularität zu erreichen und ein flexibles, physikalisch basiertes Oberflächenbestrahlungsmodell zu integrieren, das die Ausnutzung der Strahlenkohärenz ermöglicht. Als Machbarkeitsnachweis wenden wir die Bibliothek auf eine Vielzahl von Rendering-Aufgaben an und demonstrieren ihre Fähigkeit, eine Leistung zu liefern, die der derzeit existierenden optimierten Implementierungen entspricht.