Hardware-accelerated direct visualization of unstructured volumetric meshes

Hesaplamalı akışkan dinamiği simülasyonları genellikle büyük, karmaşık ve dış bükey yapıda olmayan sonlu eleman kümeleri üretir. Bu verilerin dağıtık sistemlerde interaktif doğrudan hacim görüntülenmesi esnasında hesaplama düğümleri arasında meydana gelen adil olmayan iş bölümü, elde edilen kısmi çözümlerin birleştirilmesi aşamasında sorun teşkil edebilir. Bu tarz durumlarda görüntülenmek isteyen hacim modelleri için doğru ve yerinde çalışan bir yöntem önermek ışın takibi yapılırken ışınların küme sınırları arasında farklı hesaplama düğümlerine erişmelerinden ötürü zor bir süreçtir. Bu tezde Grafik İşlemci Ünitesi tabanlı, ölçeklenebilir, hafıza verimi yüksek bir doğrudan hacim görselleştirme yöntemi sunuyoruz. Bu yöntem hem simülasyon yeri ve anında, hem de sonrasında kullanım için tasarlanmıştır. Yaklaşımımız XOR-tabanlı sıkıştırma tekniklerini kullanarak düzensiz hacim elemanlarının bellek kullanımını azaltmakta ve büyük hiyerarşik yapılarak gerek kalmadan hızlandırılmış ışın yürüyüş ü sağlamaktadır. Ayrıca, bu karmaşık dış bükey yapıda olmayan ağların ışın yürüyüşü sırasında elde edilen kısmi çözümleri (renk değerleri) birleştiren "derin birleştirici" algoritması sunulmuştur. Buna ek olarak, önerilen yöntemin tek ekran kartı ile çalışan bir senaryoda ikincil efektlerin kullanımına uygun olduğu gösterilmektedir. Yöntemimiz büyük veri-paralel sistemlerde iyi bir şekilde ölçeklenebilmekte ve interaktif hızlarda görüntü alabilmektedir. Fun3D'nin Küçük Mars İniş Aracı (14GB / 798.4 milyon eleman) ve Devasa Mars İniş Aracı (111.57GB / 6.4 milyar eleman) modellerini sırasıyla saniyede 14 ve 10 kare olarak görüntüleyebilmektedir. Bu performansa Texas Advanced Computing Center (TACC)'da yer alan Frontera süper bilgisayarında küçük model için 72, devasa olan için 80 GPU kullanılarak erişilmiştir.