Hardware-accelerated direct visualization of unstructured volumetric meshes
Düzensiz hacimsel ağların donanımsal hızlandırıcı yöntemleri ile doğrudan görüntülenmesi
- Tez No: 752555
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR GÜDÜKBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
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.
Özet (Çeviri)
Computational fluid dynamic simulations often produce large clusters of finite elements with non-trivial, non-convex boundaries and uneven distributions among compute nodes, posing challenges to compositing during interactive volume rendering. Correct, in-place visualization of such clusters becomes difficult because viewing rays straddle domain boundaries across multiple compute nodes. We propose a GPU-based, scalable, memory-efficient direct volume visualization framework suitable for in situ and post hoc usage. Our approach reduces memory usage of the unstructured volume elements by leveraging an exclusive or-based index reduction scheme and provides fast ray-marching-based traversal without requiring large external data structures built over the elements. Moreover, we present a GPU-optimized deep compositing scheme that allows correct order compositing of intermediate color values accumulated across different ranks that works even for non-convex clusters. Furthermore, we illustrate that we can achieve secondary effects such as shadows and gradient shading using our method for single GPU setups. Our approach scales well on large data-parallel systems and achieves interactive frame rates during visualization. We can interactively render Fun3D Small Mars Lander (14 GB / 798.4 million finite elements) and Huge Mars Lander (111.57 GB / 6.4 billion finite elements) data sets at 14 and 10 frames per second using 72 and 80 GPUs, respectively, on the Frontera supercomputer at The Texas Advanced Computing Center (TACC).
Benzer Tezler
- Müzik miksinin okülersentrik dönüşümü üzerine bir değerlendirme
An evaluation on the ocularcentric transformation of music mixing
CÜNEYT GÜRENÇ
Doktora
Türkçe
2024
Eğitim ve Öğretimİstanbul Teknik ÜniversitesiMüzikoloji ve Müzik Teorisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERTAÇ KAKI
- GPU üzerinde yazılım tabanlı anten gerçeklenmesi
Realization of software-defined antenna on GPU
ABDULLAH BAKIRTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Mimarlık eğitiminde maketin etkin kullanımı için etkileşimli artırılmış gerçekliğin irdelenmesi
Assessing the usability of interactive augmented reality for efficient use of models in architectural education
GÜRKAN ÖZENEN
Doktora
Türkçe
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN MERT ŞENER
- Implementation of a packet classifier for a router on FPGA
Bir ağ yönlendiricisi için FPGA üzerinde paket sınıflandırıcı gerçeklemesi
OĞUZHAN ÇİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- Hardware acceleration for multiple sequence alignment of proteins
Proteinlerin çoklu dizi hizalaması için donanım hızlandırması
İBRAHİM ATEŞPARE
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL FAİK BAŞKAYA