Verteiltes Rendering: Herausforderungen und Lösungsansätze

Transkript

1 Verteiltes ing: Herausforderungen und Lösungsansätze Alexander Lö!er, MSc LS Computergrafik, Universität des Saarlandes 1 Alumni-Fachsymposium IMST FH Kaiserslautern, Standort Zweibrücken 20 November 2009

2 ing Rasterisierung und Ray Tracing

3 ing? ing in der 3D-Computergrafik: " Berechnen eines Bildes aus einer 3D-Szene und einer virtuellen Kamera Bekannteste ingverfahren: " Rasterisierung " Ray Tracing

4 Rasterisierung

5 Rasterisierung

6 Rasterisierung lokales Beleuchtungsmodell OpenGL, DirectX O(n) in Anzahl der Primitive

7 Ray Tracing

8 Ray Tracing

9 Ray Tracing

10 Ray Tracing globales Beleuchtungsmodell DCC, Animationsfilme O(n) in Anzahl der Pixel

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13 Verteilung DRONE-Framework: Grundlagen, Verteilungskonzepte

14 Verteiltes ing Immer schnellere Hardware " Many-Core-Technologie: Cell, GPU, etc " Hochoptimierte Implementierungen von ing-algorithmen Warum Verteilung von ing? " Komplexe Algorithmen: Real-Time Ray-Tracing " Komplexe Display-Setups: Video Walls, Virtual Reality " Server-Based ing Bisherige Frameworks " Gehen generell von hoher Netzwerkbandbreite aus (LAN) " Eingeschränke Unterstützung von Postprocessing und Rekonfiguration " Sehr eng an der konkreten ing-implementierung (Rasterisierung) Distributed ing Object Network (DRONE)

15 Basistechnologie - NMM Network-Integrated Multimedia Middleware " Flussgraph: Knoten, Kanten und Formate " Middleware-Ansatz statt Client-Server-Architektur audio/mpeg audio/raw Read Decode Play Host A Host B Host C Anwendung Host D

16 Flussgraph für ing Manager full frame Display

17 Flussgraph für ing Manager DB full frame Display DB DB DB

18 Flussgraph für ing Manager DB Cam1 full frame Display DB DB Cam2 DB Cam3

19 Flussgraph für ing Manager DB Cam1 full frame Display DB DB Cam2 DB Cam3 UI events

20 Verteilungsstrategien Manager

21 1a Verteilung ganzer Frames (t variabel) Manager

22 1a Verteilung ganzer Frames (t variabel) t = 0 t = 1 t = 2 Pro: für Rasterisierung und Ray Tracing geeignet Contra: Verzögerung von n-1 Frames bei n Nodes

23 1b Verteilung ganzer Frames (t fix) t = 0 t = 0 t = 0 Pro: einfach, geeignet Rasterisierung und für Ray Tracing Contra: nur für Spezialfälle (zb Stereo, Antialiasing)

24 2 Verteilung im Bildraum Pro: simpler Ansatz, geeignet für Ray Tracing Contra: ungeeignet für Rasterisierung

25 3 Verteilung im Objektraum

26 3 Verteilung im Objektraum

27 3 Verteilung im Objektraum Pro: geeignet für Rasterisierung, hilfreich für Ray Tracing Contra: Tiefensortierung, Verdeckungsproblematik

28 DRONE Architektur, Anwendungsszenarien

29 Verarbeitungsblöcke Manager Display Presentation Block ing Block Blöcke kapseln Funktionalität und bilden graph

30 Blocktypen Standard Blocks Composite Blocks Auf dieser Basis gesamte Funktionalität in DRONE und beliebige eigene Erweiterungen möglich

31 Szenario 1: Verteiltes ing Manager Display Presentation Block ing Block Lastverteilung für ing mit einem einzigen Display

32 Szenario 2: Multi-View-ing Display Manager Display ing Block Presentation Blocks Deckt Video-Wall- und VR-Stereo-Setups ab

33 Szenario 2: Multi-View-ing Display Cam1 Manager Display Cam2 ing Block Presentation Blocks Deckt Video-Wall- und VR-Stereo-Setups ab Presentation Blocks mit Kamera-/Framekonfiguration

34 Szenario 2: Multi-View-ing Display Cam1 Manager Display Cam2 ing Block Synchronizer Synchronization Block Deckt Video-Wall- und VR-Stereo-Setups ab Presentation Blocks mit Kamera-/Framekonfiguration

35 Szenario 3: Post-Processing Manager Display Presentation Block ing Block

36 Szenario 3: Post-Processing image/raw Display Presentation Block

37 Szenario 3: Post-Processing Display Presentation Block Beliebige Operationen auf Pixelbasis Hier zb Farb-/Helligkeitskorrektur für Multi-Wall-Setups

38 Szenario 3: Post-Processing Correction Display Presentation Block Beliebige Operationen auf Pixelbasis Hier zb Farb-/Helligkeitskorrektur für Multi-Wall-Setups

39 Szenario 3: Post-Processing Correction Display Post-Processing Block Presentation Block Beliebige Operationen auf Pixelbasis Hier zb Farb-/Helligkeitskorrektur für Multi-Wall-Setups

40 Szenario 3: Post-Processing Encoding Decoding Display Post-Processing Block Presentation Block Beliebige Operationen auf Pixelbasis Hier zb Encoding/Decoding für Server-Based ing

41 Beliebige Kombinationen Correction VRDisplay Correction VRDisplay Encoding Decoding iphone Synchronization Block

42 Video

43 Erweiterungen Rasterisierung " Verteilungsstrategien Server-Based ing: " Videocodierung für variable Frameraten " Effiziente Anbindung mobiler Endgeräte ing-pipeline: " Repräsentation durch kleinere, spezialisierte Komponenten " Many-Core-Hardware als verteilte Architektur: optimalere Nutzung verfügbarer Hardwareressourcen

44 Vielen Dank! Alexander Lö!er