Online Autotuning für interaktives Raytracing

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Carsten Dachsbacher; Professor Dr. Walter Tichy
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299215159

Dieses Projekt soll zwei bislang getrennte Techniken, Raytracing und Autotuning, zusammenführen und synergetisch fortentwickeln. Raytracing ist ein etabliertes, weithin verwendetes Verfahren zur Erzeugung fotorealistischer Bilder. Die Kombination von Raytracing und Autotuning verspricht beachtliche Vorteile, da Bildsyntheseverfahren zwar laufzeitkritisch sind, aber eine Vielzahl von Tuningmöglichkeiten bieten, z.B. die Wahl von Beschleunigungsstrukturen und Heuristiken, die Aufteilung der Berechnungen auf CPU und GPU, die Anzahl der verwendeten Arbeitsfäden, oder sogar die Verwendung von Strahlsortierung um kohärente Zugriffe zu erreichen. Autotuning kann Raytracing beträchtlich beschleunigen, in dem es den optimalen Arbeitspunkt der zahlreichen Stellschrauben findet.Allerdings verschiebt sich der optimale Arbeitspunkt mit der Zeit, z.B. durch Änderung der Betrachterposition, der Lichtquellen, der Geometrie oder der Materialeigenschaften, so dass ein performanter Raytracer permanent nachoptimieren müsste. Ziel des Projektes ist, zum einen für das Autotuning neue Fähigkeiten zu entwickeln, insbesondere die dynamische oder ``online'' Optimierung. Das Projekt wird dazu geeignete Suchverfahren, maschinelles Lernen und dynamische Modellbildung erforschen und an interaktivem Raytracing erproben. Zum anderen sollen Raytracing-basierte Verfahren in die Lage versetzt werden, automatisch mittels Autotuning an die augenblicklichen Gegebenheiten angepasst zu werden. Dazu müssen sie adaptierbar gemacht werden und wichtige Informationen zum (Laufzeit-)Verhalten identifiziert und aggregiert werden.Als Ergebnis sind nicht nur adaptive Bildsyntheseverfahren zu erwarten, die über einen weiten Bereich von Szenen-Veränderlichkeit und Benutzerinteraktionen performant arbeiten, sondern auch neue Softwaretechniken, wie z.B. Autotuning-Rahmenarchitekturen, Bibliotheken und Lernverfahren, die das Erzielen hoher Leistung programmiertechnisch beträchtlich vereinfachen und über Raytracing hinaus anwendbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen