Computación gráfica sobre GPUs.

Abstract

Este trabajo presenta la aplicación de técnicas de computación paralela usando una GPU (Graphics Processing Unit) para mejorar el desempeño computacional del algoritmo de ray tracing. El trabajo ofrece un relevamiento del estado del arte de los algoritmos de generación de imágenes foto-realistas por computadora, haciendo énfasis en el algoritmo de ray tracing. Asimismo, se presenta un estudio general sobre la utilización de GPUs como plataforma de ejecución de aplicaciones paralelas, y un relevamiento de las estrategias de aceleración del algoritmo de ray tracing y sus implementaciones sobre dicha plataforma. Por último, se detalla un relevamiento del estado del arte de algoritmos de ray tracing que alcanzan tiempos de generación de imagen que permiten interactividad. Se diseñan e implementan tres versiones del algoritmo de ray tracing sobre GPU, donde cada versión implementada se corresponde con un hito del proceso de desarrollo. Los tres hitos alcanzados en orden cronológico son : implementación completa del algoritmo de ray tracing sobre GPU, introducción de estrategias que permiten explotar los distintos niveles de memoria provistos por las GPUs e introducción de optimizaciones al proceso de intersección entre los rayos y la escena. Además, con el propósito de evaluar el desempeño computacional, cada versión para GPU tiene su versión equivalente implementada para CPU. Se detalla el diseño y construcción de un benchmark propio para la evaluación de las distintas versiones implementadas. Los principales lineamientos que marcan el diseño del mismo son : evaluar debilidades de las versiones implementadas, estudiar el comportamiento del algoritmo frente a variaciones de la cantidad de primitivas de las escenas y comparar con algoritmos similares implementados en otros proyectos. Los resultados experimentales fueron comparables con los obtenidos por los algoritmos estado del arte en ray tracing sobre GPU. Asimismo, fue posible comprobar que existe una reducción del tiempo de ejecución significativa frente al algoritmo implementado en CPU, marcando un importante avance hacia la generación de imágenes en tiempo real en computadoras de escritorio.