Opengl tabanlı animasyonlarda görüntü kalitesinin CUDA mimarisi ile iyileştirilmesi

Abstract

Gerçek hayatta meydana gelen birçok fiziksel olayın bilgisayarlar yardımıyla grafiksel olarak modellenebilmesi amacıyla 2 veya 3 boyutlu görüntü oluşturma teknolojilerinden faydalanılmaktadır. Öte yandan grafik uygulamalarının yoğunluğu arttıkça söz konusu bu modellemelerin hem daha hızlı yapılabilmesi hem de görüntü kalitelerinin artırılması gereksinimleri ortaya çıkmaktadır. Bu doğrultuda 2006 yılının sonlarında Nvidia firması tarafından CUDA isimli, yazılım ve donanım tabanlı bir mimari piyasaya sürülmüştür. Bu mimari sayesinde ekran kartları üzerinde bulunan çok sayıdaki grafik işlemcisi genel amaçlı problemlerin paralel olarak çözülebilmesine katkı sağlar hale gelmiştir. Bu çalışma kapsamında bu yeni paralel hesaplama mimarisi dikkate alınmış, C++ ve OpenGL kütüphanesi kullanılarak farklı davranış özelliklerine sahip insansı robotlardan oluşan bir animasyon uygulaması geliştirilmiştir. Bu animasyon öncelikle merkezi işlemci üzerinde seri olarak çalıştırılmış ve sonrasında CUDA mimarisi kullanılarak paralelleştirilmiştir. En sonunda aynı animasyonun seri ve paralel versiyonları saniyede oluşturulan görüntü karesi sayıları temel alınarak karşılaştırılmış ve paralel uygulamanın açık ara yüksek kaliteli görüntü ürettiği gözlemlenmiştir.

2D or 3D rendering technology is used for graphically modelling many physical phenomena occurring in real life by means of the computers. On the other hand, the ever-increasing intensity of the graphics applications require that the image quality of the so-called modellings is enhanced and they are performed more quickly. In this direction, a new software and hardware-based architecture called CUDA has been introduced by Nvidia at the end of 2006. Thanks to this architecture, larger number of graphics processors has started contributing towards the parallel solutions of the general-purpose problems. In this study, this new parallel computing architecture is taken into consideration and an animation application consisting of humanoid robots with different behavioral characteristics is developed using the OpenGL library in C++. This animation is initially implemented on a single serial CPU and then parallelized using the CUDA architecture. Eventually, the serial and the parallel versions of the same animation are compared against each other on the basis of the number of image frames per second. The results reveal that the parallel application is by far the best yielding high quality images.