Uni Saarland: Echtzeit-Raytracing auf Cell-Processor

Software-Prototyp auf der Siggraph 2005 in Los Angeles

Das an der Universität des Saarlandes unter Leitung von Professor Philipp Slusallek entwickelte Echtzeit-Raytracing-Verfahren wird auf der diesjährigen Computergrafikmesse Siggraph (31. Juli bis 4. August 2005) erstmals auf dem neuen Cell-Prozessor von IBM, Sony und Toshiba präsentiert. Mit Echtzeit-Raytracing werden Schatten, Lichtbrechungen, Spiegelungen und indirekte Beleuchtungseffekte photorealistisch wiedergegeben.

Das Echtzeit-Raytracing-Verfahren des SaarCOR-Projekts vom Lehrstuhl für Computergraphik wurde von Professor Slusallek und seinem Team in den vergangenen Jahren von einem reinen Forschungsprojekt bis hin zur Marktreife entwickelt. Das Verfahren ermöglicht es den Wissenschaftlern zufolge erstmals, dreidimensionale Modelle mit riesigen Datenmengen interaktiv darzustellen, zu bewegen und zu verändern.

Zuletzt machte der Saarbrücker Doktorand Sven Woop auf sich aufmerksam, der an der Universität den ersten und zudem programmierbaren Graphikchip für das Echtzeit-Raytracing entwickelte und dafür auf der Siggraph auch den mit 25.000 US-Dollar dotierten Forschungspreis von Nvidia überreicht bekommen wird. Der Chip könnte dazu führen, dass in Zukunft Computerspiele deutlich realistischer aussehen - Interesse seitens der Wirtschaft gibt es bereits. Der noch langsam getaktete FPGA-Prototyp des Raytracing-Chips soll die Render-Leistung eines Hochleistungs-PCs erreichen - zur Vervielfachung der Leistung lassen sich mehrere Chips zusammenschalten.

Als ein Highlight der Siggraph 2005 in Los Angeles zeigt das Team der Saarbrücker Informatik den ersten Prototypen von Echtzeit-Raytracing auf dem neuen und auch in der PlayStation 3 zum Einsatz kommenden Cell-Prozessor. In einer sehr kurzen Entwicklungszeit von nur zwei Wochen wurden die Raytracing-Algorithmen für den neuen Hochleistungsprozessor in Zusammenarbeit mit IBM Deutschland völlig überarbeitet. Schon mit einem einzelnen Cell-Prozessor sollen Echtzeit-Bildraten bei voller Bildschirmauflösung erreicht werden.

Speziell für die Filmproduzenten haben die Forscher um Prof. Slusallek zudem ein Plugin für das viel benutzte Modellierungs- und Animationsprogramm "Cinema-4D" des deutschen Herstellers Maxon entwickelt. Durch diese Erweiterung soll die im Rechner modellierte Szene schon während des Konstruktionsprozesses laufend in seiner endgültigen, photorealistischen Qualität dargestellt werden können. Auf einem einzelnen Rechner wird das Bild im Sekundentakt erneut. Erst durch Hinzuschalten weiterer Rechner können Echtzeit-Bildraten erreicht werden.

Die Automobilindustrie nutzt das Echtzeit-Raytracing-Verfahren bereits, um Planungsfehler im Konstruktionsprozess frühzeitig sichtbar zu machen und zu beseitigen, bevor ein Fahrzeug überhaupt gebaut wird. Das aus dem Saarbrücker Computergraphik hervorgegangene Spin-Off-Unternehmen inTrace GmbH vermarktet die Softwaretechnik seit Mitte 2003; sie wird bei Volkswagen, Audi, DaimlerChrysler und BMW bereits produktiv eingesetzt. Auf der Messe soll ein Kooperationsvertrag über den weltweiten Vertrieb der Raytracing-Software des Unternehmens unterzeichnet werden.