Implementação de Visualização de Dados Tridimensionais de Malhas Irregulares no Processador Cell Broadband Engine.

A renderização de volume direta tornou-se uma técnica popular para visualização volumétrica de dados extraídos de fontes como simulações científicas, funções analíticas, scanners médicos, entre outras. Algoritmos de renderização de volume, como o raycasting, produzem imagens de alta qualidade. O seu uso, contudo, é limitado devido à alta demanda de processamento computacional e o alto uso de memória. Nesse trabalho, propomos uma nova implementação do algoritmo de raycasting que aproveita a arquitetura altamente paralela do processador Cell Broadband Engine, com seus 9 núcleos heterogêneos, que permitem renderização eficiente em malhas irregulares de dados. O poder computacional do processador Cell BE demanda um modelo de programação diferente. Aplicações precisam ser reescritas para explorar o potencial completo do processador Cell, que requer o uso de multithreading e código vetorizado. Em nossa abordagem, enfrentamos esse problema distribuindo a computação de cada raio incidente nas faces visíveis do volume entre os núcleos do processador, e vetorizando as operações da integral de iluminação em cada um. Os resultados experimentais mostram que podemos obter bons speedups reduzindo o tempo total de renderização de forma significativa.

Direct volume rendering has become a popular technique for visualizing volumetric data from sources such as scientific simulations, analytic functions, and medical scanners, among others. Volume rendering algorithms, such as raycasting, can produce high-quality images, however, the use of raycasting has been limited due to its high demands on computational power and memory bandwidth. In this paper, we propose a new implementation of the raycasting algorithm that takes advantage of the highly parallel architecture of the Cell Broadband Engine processor, with 9 heterogeneous cores, in order to allow interactive raycasting of irregular datasets. All the computational power of the Cell BE processor, though, comes at the cost of a different programming model. Applications need to be rewritten in order to explore the full potential of the Cell processor, which requires using multithreading and vectorized code. In our approach, we tackle this problem by distributing ray computations using the visible faces, and vectorizing the lighting integral operations inside each core. Our experimental results show that we can obtain good speedups reducing the overall rendering time significantly.