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Technologische Herausforderungen bei Simulations- und Visualisierungslösungen

Je detaillierter und umfangreicher die Datenmenge, desto größer ist das Potential, Bilder mit höherer Auflösung zu erhalten – und umso informativer können Simulation und Visualisierung sein. Aus den immer umfangreicheren Datenmengen, die in verschiedenen Disziplinen verwendet werden, kann eine hervorragende Bildtreue gewonnen werden. Die Grenzen der heutigen Grafikprozessoren stellen jedoch eine Herausforderung für die Visualisierung großer Datensätze dar. Außerdem wünschen sich Anwender interaktive Simulationen und Visualisierungen. So können sie Was-wäre-wenn-Szenarien untersuchen, indem sie Parameter während der Berechnung ändern und die visualisierten Ergebnisse in Echtzeit nutzen, um mehr Erkenntnisse zu gewinnen. Eine solche Interaktivität kann ein Visualisierungssystem erheblich verlangsamen, insbesondere bei sehr großen Datensätzen. Bis vor Kurzem konnten dedizierte interaktive Lösungen kein angemessenes Gleichgewicht zwischen Leistung, Bildtreue und Kosten herstellen. Rasterungstechniken auf grafikspezifischer Hardware können das Rendern kleinerer 3D-Modelle beschleunigen, was jedoch zulasten der Genauigkeit geht. Ray-Tracing-Techniken bieten die höchste Genauigkeit für Simulationen und Visualisierungen, aber ihre Performanz auf Grafikhardware war bisher ein Hindernis. Die Architektur von Grafikprozessoren (GPUs) ist von Haus aus rasterfokussiert. Das führt zusammen mit dem begrenzten Hauptspeicher und E/A-Ressourcen dazu, dass die Leistung von GPUs für aufwendige Ray-Tracing-Algorithmen nicht ausreicht.