Integration of the Embree Raycasting Library into a CSG Renderer

Abstract

Moderní vysoce výkonné sady nástrojů pro oddělovaní paprsků, napřík- lad Intel Embree knihovna, která se používá jako průmyslový standard, jsou zároveň základním kamenem ve vykreslování u běžných CPU s vysokou úrovni výkonů. Cílem Embree je jednodušší integrace do profesionálních prostředí pro syntézu obrázků a slouží k urychlení vykreslování scén se složi- tou geometrickou strukturou složenou z více primitiv. Bohužel, tato knihovna neposkytuje podporu pro vykreslování konstruktivní geometrie těles (CSG) složených ze zvládnutelného množství primitiv pomocí nastavených operací. Je to významná nevýhoda, protože modelování v CSG je intuitivní a výkonný nástroj na popis složité geometrie. V této práci, popisujeme způsob integraci knihovny Embree do prediktivního vykreslovacího systému ART a navrhu- jeme metodu vykreslování CSG pomocí kombinace průchodu přes Embree a interního zrychlení paprsků procházejících datovými struktury. Provedli jsme testy s různé virtuální scénáři, které potvrdili konkurenční schopnost navržené metody s původní metodou ART. 1

Modern High-Performance Ray Casting toolkits, such as the Intel Embree library, which is a de facto industry standard, are a cornerstone of the high- performance levels seen in current CPU rendering. The purpose of Embree is an easy integration into professional image synthesis environments to ac- celerate rendering scenes with complex geometry, usually composed of many primitives. Unfortunately, Embree does not offer support for rendering con- structive solid geometry (CSG), solids composed of a manageable amount of primitive solids by using set operations. This is a significant drawback since CSG modeling is an intuitive and powerful option for describing com- plex geometry. In this thesis, we describe the integration of Embree into the predictive rendering system ART and propose a method for rendering CSG by combining the traversal of Embree's and ART's internal ray acceler- ation data structures. The tests we conducted with virtual scenes containing CSG not being constructed from triangle meshes showed that our method is competitive with the original ART renderer and often even faster. 1