Konstrukce kD stromu na GPU

Abstract

Táto diplomová práca sa zaoberá konštrukciou akceleračných štruktúr typu kD strom a následnou ich následnou paralelizáciou pomocou GPU. Na začiatku je čitateľ oboznámený s platformou CUDA pre paralelné programovanie. Ide o popis všeobecných princípov ako aj špecifických vlastností, využitých v rámci tejto práce. Potom je čitateľ uvedený do problematiky akceleračných štruktúr pre sledovanie lúčov. Tieto štruktúry sú opísané a akceleračná štruktúra pre kD strom a jej varianty sú popísané do detailov. Následne je rozobraná analýza zvoleného variantu kD stromu a sú prezentované možné problémy a úskalia pri jej paralelnej implementácii. V rámci popisu implementácie je zahrnutý krátky popis CPU variantu a detailné popisy jednotlivých CUDA kernelov. Sekcia o testovaní prináša výsledky implementácie vo forme zrovnania CPU a GPU implementácie, ako aj vyhodnotenie naplnenie metriky stanovenej počas návrhu. V závere je obsiahnuté zhrnutie dosiahnutých cieľov a výsledkov nasledované popisom možných budúcich vylepšení na implementácii.

This term project addresses the construction of kD tree acceleration structures and parallelization of this construction using GPU. At the beginning, there is an introduction of the reader into CUDA platform for parallel programming. There is a decription of generic principles as well as specific features that will be used in this thesis. Following that the reader is put into the issue of acceleration structures for Ray tracing. These structures are described and the kD tree acceleration structure and its variants are portrayed in detail. After that the analysis of chosen kD tree variant is broken down and the problems and issuse of its parallel implementation are adressed. As a part of implementation discription, there is a short descripton of CPU variant and detailed specifications of the CUDA kernels. The testing section brings the results of implementation in form of CPU vs GPU comparison, as well as evaluation of how much the metric set in design was fulfilled. In the end there is a summary of achieved goals and results followed by possible future improvements for the implementation.