Loading article…
並列レンダリング（または分散レンダリング）は、並列プログラミングをコンピュータグラフィックスの計算領域に適用することです。グラフィックスのレンダリングには、科学的視覚化、医療視覚化、CADアプリケーション、仮想現実で発生する複雑なシーンに対して膨大な計算リソースが必要になる場合があります。最近の研究では、並列レンダリングをモバイルゲームに適用して、消費電力を削減し、グラフィックスの忠実度を向上できることも示唆されています。[1]レンダリングは、複数のドメイン（ピクセル、オブジェクト、フレームなど）での非常に並列なワークロードであるため、多くの研究の対象となっています。
作業負荷の分散
並列レンダリングを使用する理由は 2 つあり、それらはしばしば競合します。パフォーマンス スケーリングではフレームをより速くレンダリングでき、データ スケーリングではより大きなデータ セットを視覚化できます。ワークロードを分散するさまざまな方法により、一方のスケーリング タイプが他方のスケーリング タイプよりも優先される傾向があります。また、レイテンシや負荷分散の問題など、その他の利点と欠点もあります。プリミティブを分散する主なオプションは、フレーム全体、ピクセル、またはオブジェクト (三角形メッシュなど) の 3 つです。
フレーム分布
各処理ユニットは、異なる視点または瞬間からフレーム全体をレンダリングできます。異なる視点からレンダリングされたフレームは、アンチエイリアシングで画質を向上させたり、被写界深度や3 次元表示出力などの効果を追加したりできます。このアプローチでは、パフォーマンスのスケーリングは良好ですが、データのスケーリングは行われません。
連続したフレームを並列にレンダリングする場合、インタラクティブ セッションに遅延が発生します。ユーザー入力と表示されるアクション間の遅延は、並列にレンダリングされる連続したフレームの数に比例します。
ピクセル分布
画面空間内のピクセルセットは、ソートファーストレンダリングと呼ばれる方法で処理ユニット間で分散される。[2]
インターレースされたピクセルのラインを分散すると、負荷分散は良好になりますが、データのスケーリングは不可能になります。連続した 2D のピクセル タイルを分散すると、ビュー フラスタムでデータをカリングすることで、データのスケーリングが可能になります。ただし、フラスタム境界上のオブジェクトが複製されるため、データのオーバーヘッドが発生し、ビュー ポイントが変わるとデータを動的にロードする必要があります。パフォーマンスのスケーリングを維持するには、動的な負荷分散も必要です。
オブジェクトの分布
オブジェクトを処理ユニットに分散させることは、ソートラストレンダリングと呼ばれることがよくあります。[3]これは優れたデータスケーリングを提供し、優れたパフォーマンススケーリングを提供できますが、処理ノードからの中間画像をアルファ合成して最終画像を作成する必要があります。画像の解像度が高くなると、アルファ合成のオーバーヘッドも大きくなります。
表示条件に関係なくパフォーマンスを維持するために、負荷分散スキームも必要です。これは、オブジェクト空間を分割し、複数のピースを各処理ユニットにランダムに割り当てることで実現できますが、これにより、最終画像を作成するために必要なアルファ合成ステージの数が増えます。別のオプションは、連続したブロックを各処理ユニットに割り当てて動的に更新することですが、これには動的なデータ読み込みが必要です。
ハイブリッド配信
さまざまなタイプの分布は、さまざまな方法で組み合わせることができます。ピクセル分布またはオブジェクト分布を使用して、連続するいくつかのフレームを並列にレンダリングしながら、それらの個々のフレームを並列にレンダリングすることもできます。オブジェクト分布は、アルファ合成コストを削減するために画面スペースでの重なりを最小限に抑えようとしたり、ピクセル分布を使用してオブジェクト空間の一部をレンダリングしたりすることもできます。
オープンソースアプリケーション
オープンソース ソフトウェア パッケージChromium は、既存のアプリケーションに並列レンダリング メカニズムを提供します。OpenGL 呼び出しをインターセプトして処理し、通常はディスプレイ ウォールを駆動する複数のレンダリング ユニットに送信します。
イコライザーは、マルチパイプアプリケーション用のオープンソースのレンダリングフレームワークおよびリソース管理システムです。イコライザーは、リソースサーバーによって実行時に構成される並列でスケーラブルな視覚化アプリケーションを作成するためのAPIを提供します。 [4]
OpenSGは、特にクラスター上で並列レンダリング機能を提供するオープンソースのシーングラフシステムです。並列マルチスレッドおよびクラスターアプリケーションの複雑さを隠し、ソートファーストレンダリングとソートラストレンダリングをサポートします。[5]
Golemは並列コンピューティングに使用されるオープンソースの分散アプリケーションであり、現在はBlenderでのレンダリングで動作し、さらに多くの用途を取り入れる予定です。[6]
参照
- コンセプト
- 実装
参考文献
- ^ Wu, C.; Yang, B.; Zhu, W.; Zhang, Y. (2017). 「共同作業負荷オフロードによるモバイル GPU の高パフォーマンスの実現」IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems . PP (99): 435–449. doi : 10.1109/tpds.2017.2754482 . ISSN 1045-9219.
- ^ Molnar, S.、M. Cox、D. Ellsworth、および H. Fuchs。「並列レンダリングのソート分類」IEEE Computer Graphics and Algorithms、23-32 ページ、1994 年 7 月。
- ^ Molnar, S.、M. Cox、D. Ellsworth、および H. Fuchs。「並列レンダリングのソート分類」IEEE Computer Graphics and Algorithms、23-32 ページ、1994 年 7 月。
- ^ 「イコライザー: 並列レンダリング」。2008年5月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年4月30日閲覧。
- ^ “OpenSG”. 2017年8月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年4月30日閲覧。
- ^ “Golem Network”. golem.network . 2021年5月16日閲覧。
外部リンク
- プリンストン大学でのクラスターレンダリング