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Bild- und Signalverarbeitung

Kommende Anwendungsfelder für Embedded-GPUs

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Raytracing-GPUs im Embedded-Umfeld

Die Raytracing-Technologie (Strahlverfolgung) von Imagination, wie sie in den PowerVR Wizard GPUs zum Einsatz kommt, kann fotorealistische/hyperrealistische Grafiken auf einem Bildschirm innerhalb des für solche Funktionen vorgesehenen Energiebudgets erzeugen. Diese Technologie liefert fotorealistische Ergebnisse für AR/VR-Headsets, Spielekonsolen, Automotive-Instrumenten-Cluster und andere Anwendungen.

Die Technik eignet sich besonders für den nicht-traditionellen GPU-Einsatz in den Bereichen VR/AR, Automotive etc. Raytracing ist dann von Vorteil, wenn ein gerendertes Bilderpaar für jedes Auge aufgenommen und so verändert wird (Warping), dass es ein Bildausgabesystem korrekt wiedergeben kann, z.B. für die Linsen der empfangenden Augen in einem Headset.

In einem Auto kann die Technik die an Head-up-Display-Linsen (HUD) gesendeten Bilder so verändern, dass sie auf einer gekrümmten Oberfläche (wie der Windschutzscheibe) wie auf einem Flachbildschirm erscheinen. Ein kundenspezifisches Objektiv erübrigt sich somit. Die Ausführung des Warpings auf einem Hardware-Raytracer, der mit der GPU gekoppelt ist, ist ein klarer Vorteil gegenüber dem Ausführen der gleichen Last auf einer eigenständigen GPU.

Ein einzelnes System kann damit auch scharfe HMIs (Mensch-Maschine-Schnittstellen) auf jedem Bildschirm erzeugen – nur mit einer einfachen Änderung des Vorverzerrungsalgorithmus. Ein und dasselbe HUD-System kann somit in einer Serie von Fahrzeugen verschiedener Hersteller zum Einsatz kommen.

Darüber hinaus kann Raytracing für Foveated-Rendering verwendet werden, um mehr Details in der Bildmitte zu platzieren, die das Auge generell fixiert. Mit Raytracing wird in einem AR-/VR-Headset die Blickrichtung mithilfe von Sensoren verfolgt und die Mehrheit der Strahlen (Rays) auf die Bildmitte konzentriert, die der Benutzer gerade betrachtet. Dies ist eine wesentlich effizientere Nutzung des gesamten Strahlenbudgets und führt zu einer merklich höheren Detailtreue.

Raytracing sorgt auch für verbesserte, rasterisierte Grafiken (wie sie heute Standard sind), wenn eine Hybrid-Lösung (Rasterung/Raytracing) zum Einsatz kommt. Die Anwendungsvielfalt von Raytracing reicht vom Hinzufügen realistischer Schatten in einer Szene (um z.B. Zifferblätter und Zeiger schärfer darzustellen), bis hin zu absolut fotorealistischen Bildern eines Fahrzeugs in einem Infotainment-System.

Embedded-GPUs sind zunehmend gefragt

Für traditionelle GPU-Märkte gibt es immer eine Möglichkeit, eine bessere visuelle Benutzererfahrung zu bieten. Das bedeutet immer höhere Display-Auflösungen, höhere Auffrischraten und bessere Pixelqualität, was höhere Investitionen in GPUs erfordert. In kommenden Anwendungen erfüllt die GPU ein wachsendes Aufgabenfeld.

All dies deutet auf eine hohe Nachfrage nach Embedded-GPUs hin, die mit skalierbarem PPA und Leistungsmerkmalen wie Raytracing ausgestattet sind, um neue Funktionen zu ermöglichen, damit Unternehmen Produkte entwickeln können, mit denen sie sich im Markt differenzieren können.

* Kristof Beets ist Director of Business Development, PowerVR Graphics, bei Imagination Technologies

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