Hybridní raytracing v rozhraní DXR

Abstract

Cílem této práce je zhodnotit míru použitelnosti hardwarové akcelerace sledování paprsků na grafických procesorech, v současných herních a zobrazovacích enginech. K dosažení tohoto cíle je použit systém DirectX Ray Tracing a grafické akcelerátory Nvidia Turing. Práce obsahuje návrh a implementaci hybridního enginu s podporou akcelerace sledování paprsku, nad kterým jsou implementovány často používané grafické efekty -- tvrdé a měkké stíny, odrazy a ambientní okluze. K hodnocení je přistoupeno z hlediska náročnosti integrace do existujícího enginu, výkonnosti výsledného systému a výhodnosti implementace zvolených grafických efektů. Součástí práce je integrace DXR do existujícího enginu používaného v reálných podmínkách a testování výkonnosti zahrnující parametry paprsků vyslaných za sekundu, času stavby akceleračních struktur a doby výpočtu sledování paprsku na GPU.

The goal of this thesis is to evaluate the usability of hardware accelerated ray tracing in near-future rendering engines. Specifically, DirectX Ray Tracing API and Nvidia Turing architecture are being examined. Design and implementation of a hybrid rendering engine with support for hardware accelerated ray tracing is included and used in implementation of frequently used graphical effects -- hard and soft shadows, reflections, and Ambient Occlusion. The assessment is made in terms of difficulty of integration into a rendering engine, performance of the resulting system and suitability of implementation of chosen graphical effects. Performance parameters -- including number of rays cast per second, time to build acceleration structures and computation time on the GPU -- are tested and discussed.