Comparación de métodos basados en BOUNDING VOLUMES HIERARCHIES para ray tracing en escenas dinámicas

Abstract

Una de las técnicas de renderización más populares es el Ray Tracing el cual se basa en el funcionamiento de la luz. Este método evalúa qué objetos de la escena son intersectados por los haces de luz para determinar si son visibles. Para optimizar esta búsqueda se utilizan estructuras de datos, las cuales encapsulan los objetos de las escenas acelerando la búsqueda de intersecciones entre objetos y los rayos de luz. Hacer uso de este método en escenas dinámicas, escenas en donde puede cambiar la posición o topología de los objetos, requiere que las estructuras tengan una construcción y un recorrido veloz. En consecuencia, nuevas propuestas basadas en las estructuras Bounding Volume Hierarchies (BVH) han sido presentadas, las cuales buscan disminuir el tiempo de construcción sin afectar el rendimiento en el recorrido. Sin embargo, existen pocos trabajos que comparen estas nuevas propuestas de BVH para evaluar su desempeño en escenas dinámicas. El presente trabajo realiza la comparación de 3 estructuras de aceleración del estado del arte: LBVH, KBVH y PLOC utilizando escenas dinámicas. De esta comparación se calculó la cantidad de frames por segundo que son capaces de alcanzar cada estructura así como su calidad, utilizando la Surface Area Heuristic. Adicionalmente, las estructuras fueron comparadas en base a los tiempos de construcción y renderización en las diferentes escenas.

Ray tracing is one of the most popular techniques used to render high-quality images. To optimize this method the 3D scenes are encapsulated inside a data structure that accelerates the search of ray-object intersections. In dynamic scenes is necessary that the structures have a fast build and traversal time. In response to these requirements, new proposals based on the Bounding Volume Hierarchies structure were presented, however few comparative papers have evaluated its performance in dynamic scenes.The present dissertation compares three different state-of-the-art acceleration structures: LBVH, KBVH and PLOC using a benchmark of dynamic scenes. For each structure, we evaluate the build time, render time, frames per second and measure the quality of the structure using the Surface Area Heuristic.