Fallzahl Standort Koblenz: 1 (Warnstufe Gelb bis 12.02.2021) Maßnahmenkonzept

Seminar - Bounding Volume Hierarchien und Path Tracing

Prof. Dr. Stefan Müller, Kevin Keul

Inhalt & Zielsetzung - Organisatorisches - Anmeldung – Themenüberblick - Themen - Ausarbeitung & Vortrag - Material & Vorlagen – Scheinerwerb

Inhalt & Zielsetzung

Raytracing ist seit jeher eines der verbreitetsten Verfahren der Computergrafik. Es zeichnet sich durch photorealistische Qualität und eine hohe Flexibilität aus. Im Unterschied zum Echtzeit Rendering ist der Generierungsprozess jedoch vergleichsweise aufwendig. Um dies zu beschleunigen werden Datenstrukturen eingesetzt, welche die Szene unterteilen und damit den benötigten Rechenaufwand einschränken. Weitere Beschleunigungen werden durch die Nutzung der GPU (Graphics Processing Unit) erzielt, welche sich nicht nur für herkömmliches Rendering mit OpenGL eignet sondern durch die Verwendung von GPGPU (General Purpose GPU) Technologien auch allgemein einsetzbar ist.

Derzeit sind die gängigsten GPU Beschleunigungsdatenstrukturen für Raytracing die Bounding Volume Hierarchien (BVHs). In den vergangenen Jahren ergab sich eine Fülle von verschiedenen Konstruktionsalgorithmen für BVHs, welche sich in der Ergebnisqualität und der Berechnungszeit unterscheiden. Auch im Rahmen der Traversierung der Datenstruktur haben sich viele Herangehensweisen etabliert.

Neben dem klassischen Raytracing, bei welchem der vorderste Schnittpunkt entlang eines Strahls gefunden wird, haben sich über die Zeit viele Erweiterungen ergeben. Wird ein Schnittpunkt gefunden können weitere Strahlen entsendet werden, welche schlussendlich in Pfaden zusammengefasst werden. Diese Herangehensweise wird Path Tracing bezeichnet. Erweiterungen dazu sind beispielsweise das Bidirektionale Path Tracing und Metropolis Light Transport.

 

Ziel dieses Forschungsseminars ist eine Auseinandersetzung mit aktuellen Themen im Bereich der Bounding Volume Hierarchien und des Path Tracings. Dabei soll ein Überblick sowohl über Datenstrukturen als auch verschiedene Anwendungsgebiete erlangt werden.

Organisatorisches

Das Seminar richtet sich an Studierende im Masterstudiengang. Die Vorträge der Studierenden werden voraussichtlich an einem wöchentlich wiederkehrenden Termin stattfinden . Für den Scheinerwerb ist eine schriftliche Ausarbeitung im Umfang von 5-6 Seiten doppelspaltig einzureichen. Die maximale Teilnehmerzahl wird auf 12 Personen beschränkt sein.

Weitere Details werden in der Auftaktveranstaltung bekanntgegeben.

Anmeldung

Wenn Sie am Seminar teilnehmen möchten, ist die Anwesenheit zur Auftaktveranstaltung  notwendig. Die Auftaktveranstaltung findet statt am....

Themenüberblick

Die Seminarthemen umfassen folgende Themengebiete:

  • BVH Konstruktion (SAH, LBVH, HLBVH, Split BVH, Treelet BVH)
  • BVH Traversierung
  • Path Tracing (Bidirektionales Path Tracing, Metropolis Light Transport, Manifold Exploration)
  • ...

Themen

 

# Vortrag 1. Entwurf Cross Review finale Abgabe Vorträge
1 BVH mit SAH So., 22.10.17 So., 29.10.17 So., 26.11.17 Mo., 27.11.17
2 LBVH und HLBVH So., 22.10.17 So., 29.10.17 So., 26.11.17 Mo., 27.11.17
3 Parallel Treelets So., 29.10.17 So., 05.11.17 So., 03.12.17 Mo., 04.12.17
4 Optimierung mittels Progressive Hierarchical Refinement So., 29.10.17 So., 05.11.17 So., 03.12.17 Mo., 04.12.17
5 BVH Traversierung So., 05.11.17 So., 12.11.17 So., 10.12.17 Mo., 11.12.17
6 Vgl. zu KD Trees So., 05.11.17 So., 12.11.17 So., 10.12.17 Mo., 11.12.17
7 Pathtracing Algorithmen So., 03.12.17 So., 10.12.17 So., 07.01.18 Mo., 08.01.18
8 Multiple Importance Sampling So., 03.12.17 So., 10.12.17 So., 07.01.18 Mo., 08.01.18
9 Bidirectional Raytracing So., 03.12.17 So., 10.12.17 So., 07.01.18 Mo., 08.01.18
10 Metropolis Light Transport So., 10.12.17 So., 17.12.17 So., 14.01.18 Mo., 15.01.18
11 Gradienten MLT So., 10.12.17 So., 17.12.17 So., 14.01.18 Mo., 15.01.18
12 Vertex Connection and Merging So., 17.12.17 So., 24.12.17 So., 21.01.18 Mo., 22.01.18
13 Screen Space Raytracing So., 17.12.17 So., 24.12.17 So., 21.01.18 Mo., 22.01.18

 

 

    Materialien & Vorlagen

    Ein Ordner in der OwnCloud befindet sich hier: Link

    Scheinerwerb

    Zum Scheinerwerb muss jeder Seminarteilnehmer eine schriftliche Ausarbeitung über sein Thema anfertigen, die 5-6 Seiten umfassen soll (hierbei zählt der komplette Text inklusive aller Referenzen und Graphiken). Die Abgabe erfolgt im PDF Format. Die Ausarbeitung ist mit unserer Latex-Vorlage anzufertigen.

    Die Vortragsdauer beträgt 20 Minuten und anschließend 10 Minuten Diskussion. Die Vortragsfolien können frei gestaltet werden.

    Vortrags-/Präsentationsnote:

    • Inhalt (u.a. erworbene Kenntnisse, Fähigkeit zur Vermittlung, Niveau)
    • Vortragsqualität
    • Folienqualität

    Ausarbeitungsnote:

    • Inhalt (s.o)
    • Recherchequalität
    • Belege mit Quellen
    • Aufbau
    • Erscheinungsbild der Ausarbeitung
    • Zitierqualität
    • Literaturangaben