Saarbrücker Informatik-Professor leistete Vorarbeit für Quantensprung in der Computergraphik

Nvidia ist eines der führenden Unternehmen, wenn es um Graphikprozessoren und Computerchips für Personal Computer und Spielekonsolen geht. August 2018 trat NVIDIA-Chef Jensen Huang im kanadischen Vancouver vor 1200 Experten und verkündete eine fundamentale Verbesserung in der Computergraphik. Als erstes Unternehmen werde Nvidia einen Graphikprozessor verkaufen, der ausschließlich für das „Raytracing“ zuständig ist und somit virtuelle Welten fotorealistisch darstellt. Damit realisiert Nvidia eine Vision, die Saarbrücker Informatiker bereits 2005 auf einer Konferenz präsentiert und in einem Forschungsaufsatz beschrieben hatten.

„Das sind genau die Nvidia-Ingenieure, mit denen ich zusammengearbeitet habe“, erklärt Philipp Slusallek, Professor für Computergraphik an der Universität des Saarlandes und wissenschaftlicher Direktor am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz. Auf dem Saarland Informatics Campus forscht er bereits seit 1999 an Raytracing. Dieses Verfahren ermöglicht es, in Computergraphiken Schatten, Spiegelungen, Lichtbrechungen, ja sogar indirekte Beleuchtungseffekte darzustellen. Der Effekt: Die per Computer erschaffenen, dreidimensional wirkenden Szenen wirken äußerst naturgetreu, nahezu fotorealistisch. Allerdings müssen dafür auch die Computer in punkto Rechenkraft an ihre Grenzen gehen, was bisher auch der Grund war, warum interaktive Anwendungen wie Computerspiele und Raytracing getrennte Wege gingen.

Bereits im Jahr 2005 stellte daher Professor Slusallek zusammen mit Sven Woop und Jörg Schmittler auf der renommierten Konferenz „Siggraph“ im US-amerikanischen Los Angeles einen Ansatz vor, um Raytracing auf nur einem leistungsstarken Computerprozessor zu realisieren. Woop erhielt dafür damals sogar den von Nvidia finanzierten Forschungspreis in Höhe von 25.000 US-Dollar. Die Details beschrieben sie in dem Forschungspapier „RPU: A Programmable Ray Processing Unit for Realtime Ray Tracing“. Zwei Jahre später forschte Slusallek während eines Sabbaticals selbst bei Nvidia. Damals arbeiteten die Forscher noch an einer Softwarelösung für Raytracing.

„Das Tolle an Raytracing ist: Wenn man die Rechenkraft um den Faktor X erhöht, ist es auch um den Faktor X schneller“, erklärt Professor Slusallek und führt weiter aus: „Wenn die Software-Lösungen nun durch eine dedizierte Hardware-Einheit ersetzt werden, beschleunigt dies die Berechnung noch mehr.“

Noch viel mehr verspricht Nvidia-Chef Huang dem Publikum in Vancouver: „Das wird die Computergraphik fundamental verändern, das ist eine weitere Stufe hin zu einer realistischen Darstellung.“ Als Beweis lässt er die Raytracing-Sequenz „Reflections “ abspielen, die der US-amerikanische Computerspielhersteller Epic Games zusammen mit Nvidia-Ingenieuren und ILMxLAB, einer Ausgründung aus der Krieg -der-Sterne-Filmfirma Lucasfilm, produziert hat. Die Sequenz spielt in einem Raumschiff der imperialen Truppen. Zwei Soldaten steigen in den Aufzug, in dem sich bereits ein höherer Dienstgrad in schimmernder Rüstung aufhält. Auf der gemeinsamen Fahrt nach unten spiegeln sich sämtliche Lichter in dessen Rüstung auf eine solch naturgetreue Art und Weise, dass der Betrachter sich fragt, ob der Film gedreht und nicht vollständig am Computer berechnet wurde. Diese Sequenz wurde bereits auf einer Konferenz im März dieses Jahres gezeigt. Doch damals war dafür noch ein 70.000 US-Dollar teurer Computer mit vier rechenstarken Graphikprozessoren notwendig. In Vancouver schafft dies nun der neue Raytracing-Prozessor ganz alleine. Professor Slusallek und seine Mitarbeiter haben ihren Anteil daran.

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Philipp Slusallek
Agenten und Simulierte Realität
Saarland Informatics Campus D3 4
E-Mail: Philipp.Slusallek@dfki.de
Phone: +49 681 85775 5276

Redaktion:
Gordon Bolduan
Wissenschaftskommunikation
Saarland Informatics Campus E1.7
E-Mail: bolduan@mmci.uni-saarland.de
Tel.: +49 681 302 70741