Parallelisierte Strahldurchrechnung auf modernen Grafikkarten für optische Simulation und Design

Die geometrische Strahldurchrechnung (Raytracing) bildet seit vielen Jahren die Grundlage für das Design optischer Systeme. Dennoch ist die zur Strahlzahl lineare Rechenzeit ein Hindernis für viele prinzipiell mögliche Anwendungen. Eine automatisierte Streulichtoptimierung von optischen Systemen beispielsweise ist prinzipiell machbar, wird in der Praxis aber aufgrund der hohen Rechenzeit der Strahldurchrechnung oft unrentabel. Da Lichtstrahlen in linearen optischen Medien nicht untereinander wechselwirken, stellt die Strahldurchrechnung ein sehr gut parallelisierbares Problem dar. Damit bergen moderne Grafikkarten, die in den letzten Jahren getrieben von der Computerspielbranche erhebliche parallele Rechenkapazität entwickelt haben, ein großes Potential zur schnellen Lösung dieses Problems. Wir berichten über die Entwicklung eines double precision Raytracers, der die parallele Rechenarchitektur moderner Grafikkarten nutzt. Wir vergleichen die Geschwindigkeit dieses Tracers mit einem gleichzeitig entwickelten Raytracer für herkömmliche CPU Architekturen, der weitgehend identische Algorithmen nutzt, sowie mit kommerziell erhältlichen Raytracing Programmen.