Stream programming framework for global ilumination techniques using a GPU

Abstract

Los procesadores de streams están comenzando a ser una alternativa accesible para implementar técnicas de rendering asistidas por hardware que habitualmente estaban relegadas al uso offline. Nosotros elaboramos un marco de trabajo para procesamiento de streams basado en los conceptos del modelo de Stream Programming, seleccionamos el algoritmo de Photon Mapping y una GPU (Graphics Processing Unit) Nvidia para una implementación de un caso de prueba. Definimos un conjunto de clases en C++ para encapsular los componentes (kernels y streams) de este nuevo paradigma, usando OpenGL y el lenguaje Cg. Nuestra aplicación combina el método de Photon Mapping y una estructura de aceleración BVH (Bounding Volumes Hierarchy) en un pipeline de renderizado basado casi completamente en la GPU. Finalmente, evaluamos su desempeño usando un modelo de caja de Cornell.

Stream processors are becoming an affordable alternative to implement hardware assisted rendering techniques which were usually relegated to offline usage. We built a stream processing framework based on the Stream Programming Model concepts, selected the Photon Mapping algorithm and an NVIDIA GPU (Graphics Processing Unit) as a test case implementation of a Global Illumination technique. We defined a set of C++ classes to encapsulate the components (kernels and streams) of this new paradigm, using OpenGL and Cg language. Our application combines the Photon Splatting method and the BVH (Bounding Volumes Hierarchy) acceleration structure into a rendering pipeline relying almost entirely on the GPU. Finally, we evaluated its performance using a Cornell Box model.