Automatic Creation of Object Hierarchies for Ray Tracing of Dynamic Scenes

Eisemann, Martin; Grosch, Thorsten; Magnor, Marcus; Müller, Stefan

Ray tracing acceleration techniques most often consider only static scenes, neglecting the processing time needed to build the acceleration data structure. With the development of interactive ray tracing systems, this reconstruction time becomes a serious bottleneck if concerned with dynamic scenes. In this paper, we describe two strategies for effcient updating of bounding volume hierarchies (BVH) for scenarios with arbitrarily moving objects. The first exploits spatial locality in the object distribution for faster reinsertion of the moved objects. The second allows insertion and deletion of objects at almost constant time by using a hybrid system, which combines benefits from both spatial subdivision and BVHs. Depending on the number of moving objects, our algorithms adjust a dynamic BVH six to one hundred times faster than it would take to rebuild the complete hierarchy, while rendering times of the resulting hierarchy remain almost untouched.

Beschleunigungstechniken für Ray Tracing (Strahlverfolgung) sind meist lediglich für statische Szenen ausgelegt, und wenig Aufmerksamkeit wird auf die Zeit gelegt, welche zur Erstellung der Beschleunigungsdatenstruktur benötigt wird. Mit der Entwicklung interaktiver Ray Tracing Systeme wird dieser Rekonstruktionszeit jedoch zum Flaschenhals, falls man mit dynamischen Szenen arbeitet. In diesem Report werden zwei Strategien für eine effiziente Aktualisierung von Bounding Volume Hierarchien vorgestellt, ausgelegt auf Szenarien mit beliebig bewegten Objekten. Die erste nutzt räumliche Lokalitäten in der Objektverteilung um den Einfügeprozess für bewegten Objekte zu verkürzen. Die zweite Methode erlaubt das Einfügen und Löschen von Objekten in nahezu konstanter Zeit, indem ein hybrides System verwendet wird, welches die Vorteile spatialer Datenstrukturen und Bounding Volume Hierarchien miteinander verknüpft. Abhängig von der Anzahl an bewegten Objekten, können unsere Algorithmen eine bestehende Bounding Volume Hierarchie sech bis hundertmal so schnell anpassen, wie ein kompletter Neuaufbau benötigen würde. Die benötigte Zeit zum Rendern der Szene bleibt jedoch nahezu unberührt im Vergleich.

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Eisemann, Martin / Grosch, Thorsten / Magnor, Marcus / et al: Automatic Creation of Object Hierarchies for Ray Tracing of Dynamic Scenes. Braunschweig 2006. Institut für Computergraphik.

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