苛性グラフィック

Caustic Graphicsは、リアルタイムレイトレーシングコンピュータグラフィックスを大衆市場に提供する技術を開発したコンピュータグラフィックスおよびファブレス半導体企業でした。 ^{[1] [2] [3]}

社名は、反射や屈折現象により光が焦点を合わせ、表面に光が集中することで生じる 光学効果に由来しています。

Causticは、 GPUハードウェアが既存のラスタライズ方法を使用して頂点やフラグメントを処理するのと同じくらい効率的にレイを処理できれば、リアルな3Dグラフィックスを作成しやすくなるという前提に基づいて設立されました。^[2]

Causticは2006年に3人の元Appleエンジニアによって設立されました。そのうちの1人は、第5世代iPodと第1世代iPhoneのグラフィック技術を開発していました。^[4]設立時の事業計画は、完全なリアルタイムレイトレーシンググラフィックシステムを構築し、最初はプロフェッショナルな3D視覚化を加速し、後にPCやゲーム機のエンターテイメントアプリケーションに応用することでした。^[1]

2008年、Caustic Graphicsは、 Brazil R/Sと呼ばれるプロダクションレンダリングソフトウェア製品を開発・販売していたSplutterfishを買収した。^{[5] [6]}

Causticはその後、「Visualiser Plugins」と呼ばれる一連の商用ソフトウェア製品をリリースしました。これは、Brazil R/Sレンダリング技術とCausticハードウェアを活用し、Autodesk 3DSMax ^[7] 、Autodesk Maya ^[8] 、McNeel Rhino ^[9]、後にSketchUp ^{[10]内でインタラクティブかつオフラインのレイトレーシングレンダリングを可能にするものでした。}

2010年にCaustic GraphicsはImagination Technologiesに買収された。^{[11] [12] [13]}

Causticレイトレーシングハードウェアは既存のラスタライゼーションGPUの代替品ではなく、レイトレーシングの効率を高めるためにいくつかの新しいハードウェア機能を追加しました。^[14]

1. コヒーレンス収集: GPU が自身の作業を生成し、それらの作業単位を延期して、メモリ内のデータやシェーダー プログラム アドレスなどの共通リソースを要求しているコヒーレンスのあるグループに分類する機能。
2. 固定機能三角形交差ユニット: 光線をエッジ共有三角形ペアと交差させ、重心座標やその他のヒット情報を返すことができるユニットが開発されました。
3. 固定機能バウンディング ボリューム交差ユニット: 光線をAABBと交差させ、ヒット情報を返すことができるユニットが開発されました。
4. フレームバッファ アキュムレータ: このユニットは ALU からコマンドを受信し、フレームバッファ内の特定のピクセルに色を追加します。
5. シーン階層ジェネレーター: このユニットは、三角形 (またはその他のシーン ジオメトリ表現) のリストを読み取り、境界ボリューム階層と呼ばれる、ジオメトリを囲む 3D ボリュームの有向非巡回グラフをメモリにストリーム出力します。

Causticアーキテクチャは、ピクセルではなく個々のレイの実行を並列化しました。これにより、ハードウェアはこれらのレイを一貫したグループに集めて、シーンアクセラレーション構造や基礎となるジオメトリ内のメモリアドレスへのアクセスや、共通のマテリアルシェーダプログラムの実行などの共通操作を実行できるようになりました。^{[15] [16] [17]}

Caustic は、頂点シェーディング後の組み立てられたプリミティブを直接消費し、 AABBノードのグラフを1 回のパスで DRAM に徐々にストリーム出力することで、ボトムアップでバウンディング ボリューム階層を構築できるハードウェア パイプラインを開発した。これは、3D 空間の共通部分内で三角形と AABB をグループ化するために、キャッシュのような構造に空間アドレスを生成する保守的な三角形ボクセライザーを実装することで機能した。これは、アプリケーションが一般に空間的に一貫した順序で三角形を送信することに依存していた。空間的に一貫した順序で三角形を送信しないと、空間キャッシュから早期に排除され、重複するバウンディング ボリュームが生成され、レイ トラバーサルのオーバーヘッドが増加する。ハードウェアには、より効率的なバウンディングと軸外ジオメトリのレンダリング パフォーマンスの向上を可能にするために、長くて狭い三角形のボクセル化率を上げる機能が含まれていた。^{[18] [17]}

SHGと呼ばれるこのハードウェアユニットは、イマジネーション社のPowerVR 6XT GR6500に実装されました。同社はデモで、600MHzのテストシリコンで、SHGのスループットが1秒あたり1億の動的三角形であると主張しました。^[14]

OpenRL API（以前はCausticGLと呼ばれていました）はOpenGL ES 2.0から派生したもので、レイトレーシングをサポートするために必要な一連の機能をホストAPIとGLSLの両方に追加しました。Causticは、 SSEとAVX対応のIntel CPU、OpenCL対応GPU、およびNVIDIA GPUのCUDAサポートの両方に対して、APIの高性能実装を出荷しました。^[19]

OpenRL APIは、Intel CPU、OpenCLおよびCUDA互換GPU、Causticハードウェアの実装を備えた無料のSDKで出荷されました。OpenRL SDKで構築されたアプリケーションは、サポートされているハードウェアを自動的に検出し、利用可能な最高のパフォーマンスのオプションを使用します。^[20]

SDKには、ピクセル内のレイトレーシング「ツリー」を完全に検査できるようにすることでアプリケーションのデバッグを支援する「プロファイラー」^[21]や、内部パフォーマンスカウンターを公開する「StatsPlotter」と呼ばれるツールなど、一連のサンプルプログラムが含まれていました。

PowerVR Brazil SDK（Resinとも呼ばれる）は、OpenRL APIを利用したソフトウェアレイヤーで、物理ベースのレンダリング実装、プログラム可能なマテリアルシェーダ、動的ジオメトリ、ハードウェアプラットフォームの独立性を可能にしました。Resinテクノロジーは、Caustic Graphicsが買収したBrazil R/Sチームの専門知識から生まれました。^[22]

イマジネーションテクノロジーズによる買収後、Causticレイトレーシングコヒーレンス収集、固定機能ジオメトリテスター、および新しいストリーミングBVHジェネレーターを既存のシリーズ6 PowerVR GPUアーキテクチャに統合する取り組みが開始されました。これにより、以前はホストCPUで実行する必要があったGLSLシェーダーを、既存のPowerVRシェーディングクラスターを使用してオンチップで実行できるようになり、Causticトラバーサルユニットによって実行されるレイの並べ替えのメリットを享受できるようになりました。^[14]

さらに、GPU は依然としてタイルベースの遅延ラスタライザー (TBDR)であり、三角形フラグメント シェーダーがレイ トレーシング パイプラインに直接レイを放出できるようにすることで、ハイブリッド ラスタライゼーション レイトレーシングを実行できました。

イマジネーションテクノロジーズは、PLATOと呼ばれるPCI ExpressカードにPowerVR 6XT GR6500レイトレーシングGPUを搭載したテストシリコンをテープアウトし、さまざまなイベントで公開しました。同社は、2016年のミッドレンジの消費者向けスマートフォンと同様のメモリ帯域幅と消費電力特性を備えていると主張しました^{。[23] [24]}

RTUのCaustic RT2 ASIC実装を組み込んだPCIeカード製品が2つ発売された。RT2は90nm TSMCプロセスで製造されたカスタムASICである。R2100カードには1つのRT2チップと4GBのオンボードDDR2メモリが搭載され、ピーク時の消費電力は40ワットとされている。R2500には2つのRT2チップと合計16GBのメモリが搭載され、ピーク時の消費電力は60ワットとされている。このカードは2013年に発売された。^{[25] [26]}

CausticOne PCIeカードには、シーンストレージ用のシングルチャネルDDR2メモリを備えた100Mhzで動作するRTUのFPGA実装が2つあり、4レーンPCI Express 1.0を介してホストに接続されていました。2009年にデモが行われ、その年の後半に限定販売されました。 ^{[27] [28]}