Eine Architektur zur Echtzeitvisualisierung von Volumendaten

Die Visualisierung von Volumendaten in Echtzeit mittels des elementebasierten Verfahrens Ray-casting erfordert sehr hohe Rechenleistung und Speicherbandbreite, die mit einer universellen Monoprozessorarchitektur nicht realisierbar sind. Nach einer Einführung in das Gebiet voxelbasierter Visualisierungsverfahren, die eine Klassifizierung der Verfahren vornimmt, werden bekannte Optimierungsmöglichkeiten beschrieben. Wegen des hohen Berechnungsaufwandes bei der voxelbasierten Visualisierung werden die prinzipiellen Möglichkeiten zur Parallelisierung beschrieben. Es folgt eine Darstellung der bekannten Spezialarchitekturen zur Volumenvisualisierung. Nachfolgend wird eine dedizierte Parallelarchitektur, die Distributed Volume Visualization Architecture (DIV2A), vorgeschlagen. Die Architektur besteht aus einem Zentralprozessor und mehreren Bildprozessoren. Der Zentralprozessor ist mit den Bildprozessoren über den DIV2A-Bus und die Bildprozessoren sind untereinander über ein Netzwerk zur Strahlweitergabe verbunden. Die Parallelisierung basiert auf einer Objektraumpartitionierung für die Strahlverfolgung und einer Bildraumpartitionierung für die Strahlinitiierung. Für das verfeinerte Architekturmodell wird eine technische Realisierung angegeben. Der Voxelprozessor als Bestandteil des Bildprozessors unterstützt mit seinem Befehlssatz dediziert die Strahlverfolgung. Die hohe Rechenleistung wird durch Pipelining in Verbindung mit der hohen Speicherbandbreite des achtfach parallelen Voxelspeichers für die Volumendaten erzielt. Das Buch gibt einen guten Überblick über voxelbasierte Visualisierungsverfahren und die dazu entwickelten Spezialarchitekturen bis zum Frühjahr 1998. Reichhaltige Literaturreferenzen erlauben dem interessierten Leser den Zugang zur Originalarchitektur.