กราฟิกส์ที่กัดกร่อน

พิมพ์	ส่วนตัว
ก่อตั้ง	2006
โชคชะตา	ถูกซื้อกิจการโดยImagination Technologiesในปี 2010
สำนักงานใหญ่	ซานฟรานซิสโกสหรัฐอเมริกา
สินค้า	ฮาร์ดแวร์กราฟิกเรย์เทรซซิ่ง API กราฟิก ซอฟต์แวร์เรนเดอร์
เว็บไซต์	www.caustic.com​​

Caustic Graphicsเป็นบริษัทด้านกราฟิกคอมพิวเตอร์และ เซมิคอนดักเตอร์ แบบไร้โรงงานผลิตซึ่งพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อนำ กราฟิกคอมพิวเตอร์แบบ เรียลไทม์ที่ประมวลผลด้วยเรย์เทรซมาสู่ตลาดมวลชน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

ชื่อบริษัทมาจากปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดจากการรวมแสงบนพื้นผิวอันเป็นผลมาจากการโฟกัสผ่านปรากฏการณ์การสะท้อนหรือการหักเหของแสง

Caustic ก่อตั้งขึ้นบนสมมติฐานที่ว่าการสร้างกราฟิก 3 มิติที่สมจริงจะทำได้ง่ายขึ้นหาก ฮาร์ดแวร์ GPUมีประสิทธิภาพในการประมวลผลรังสีเท่ากับการประมวลผลจุดยอดหรือส่วนย่อยโดยใช้วิธีการแรสเตอร์ไรเซชัน ที่มีอยู่ ^{[ 2 ]}

Caustic ก่อตั้งขึ้นในปี 2549 โดยอดีต วิศวกร ของ Apple สามคน ซึ่งหนึ่งในนั้นได้พัฒนาเทคโนโลยีกราฟิกสำหรับiPod รุ่นที่ 5และiPhone รุ่นที่ 1 ^{[ 4 ]}แผนธุรกิจเริ่มต้นคือการสร้างระบบกราฟิกแบบเรย์เทรซแบบเรียลไทม์ที่สมบูรณ์เพื่อเร่งความเร็วในการแสดงภาพ 3 มิติระดับ มืออาชีพในเบื้องต้น และต่อมาสำหรับแอปพลิเคชันเพื่อความบันเทิงบนพีซีและเครื่องเล่นเกม^{[ 1 ]}

ในปี 2551 Caustic Graphics ได้เข้าซื้อกิจการSplutterfishซึ่งเป็นบริษัทที่พัฒนาและจำหน่ายซอฟต์แวร์เรนเดอร์งานผลิตชื่อBrazil R/ S ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ต่อมา Caustic ได้ออกผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ชุดหนึ่งชื่อ "Visualiser Plugins" ซึ่งใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการเรนเดอร์ Brazil R/S และฮาร์ดแวร์ของ Caustic เพื่อเปิดใช้งานการเรนเดอร์แบบเรย์เทรซแบบโต้ตอบและออฟไลน์ภายใน^{Autodesk 3DSMax} [ 7 ^{] Autodesk} Maya [ ^{8 ]} McNeel Rhino ^{[ 9 ]}และต่อมาSketchUp ^{[ 10 ]}

ในปี 2010 Caustic Graphics ถูกซื้อกิจการโดยImagination Technologies ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

ฮาร์ดแวร์การติดตามรังสี Caustic ไม่ได้มาแทนที่ GPU สำหรับการแรสเตอร์ไรเซชัน ที่มีอยู่ แต่ได้เพิ่มฟังก์ชันฮาร์ดแวร์ใหม่หลายอย่างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการติดตามรังสี: ^{[ 14 ]}

1. การรวบรวมความสอดคล้อง : ความสามารถของ GPU ในการสร้างงานสำหรับตัวเอง และในการเลื่อนงานเหล่านั้นและจัดเรียงเป็นกลุ่มที่สอดคล้องกันซึ่งร้องขอทรัพยากรทั่วไป เช่น ที่อยู่ของข้อมูลหรือโปรแกรมเชเดอร์ในหน่วยความจำ
2. หน่วยการหาจุดตัดสามเหลี่ยมแบบฟังก์ชันคงที่ : ได้มีการพัฒนาหน่วยที่สามารถหาจุดตัดระหว่างรังสีกับคู่สามเหลี่ยมที่มีขอบร่วมกัน และส่งคืนพิกัดจุดศูนย์กลางมวลและข้อมูลการกระทบอื่นๆ
3. หน่วยการหาจุดตัดของปริมาตรขอบเขตแบบฟังก์ชันคงที่ : ได้มีการพัฒนาหน่วยที่สามารถหาจุดตัดระหว่างรังสีกับAABBและส่งข้อมูลการหาจุดตัดกลับมา
4. ตัวสะสมเฟรมบัฟเฟอร์ : หน่วยนี้จะรับคำสั่งจากหน่วยคำนวณและตรรกะ (ALU) เพื่อเพิ่มสีให้กับพิกเซลที่กำหนดในเฟรมบัฟเฟอร์
5. ตัวสร้างลำดับชั้นของฉาก : หน่วยนี้จะอ่านรายการของรูปสามเหลี่ยม (หรือการแสดงรูปทรงเรขาคณิตอื่นๆ ของฉาก) และส่งออกไปยังหน่วยความจำเป็นกราฟแบบไม่มีวงจรที่มีทิศทาง ของปริมาตร 3 มิติที่ล้อมรอบรูป ทรงเรขาคณิต ซึ่งเรียกว่าลำดับชั้นของปริมาตรขอบเขต

สถาปัตยกรรม Caustic ทำให้การประมวลผลแบบขนานไม่ใช่บนพิกเซล แต่บนรังสีแต่ละเส้น ซึ่งทำให้ฮาร์ดแวร์สามารถรวบรวมรังสีเหล่านี้เข้าเป็นกลุ่มที่สอดคล้องกันเพื่อดำเนินการร่วมกัน เช่น การเข้าถึงที่อยู่หน่วยความจำภายในโครงสร้างเร่งความเร็วของฉากและเรขาคณิตพื้นฐาน หรือการดำเนินการโปรแกรมshader วัสดุทั่วไป ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

Caustic ได้พัฒนาฮาร์ดแวร์ไปป์ไลน์ที่สามารถสร้างลำดับชั้นปริมาตรขอบเขตจากล่างขึ้นบนโดยการบริโภคพรีมิทีฟที่ประกอบขึ้นโดยตรงหลังจากการแรเงาจุดยอดและค่อยๆ สตรีมกราฟของ โหนด AABBไปยัง DRAM ในรอบเดียว วิธีนี้ทำงานโดยการใช้ตัวแปลง รูปสามเหลี่ยมแบบอนุรักษ์นิยม ซึ่งจะสร้างที่อยู่เชิงพื้นที่ลงใน โครงสร้างคล้าย แคชเพื่อจัดกลุ่มรูปสามเหลี่ยมและ AABB ภายในส่วนทั่วไปของพื้นที่ 3 มิติ วิธีนี้อาศัยแอปพลิเคชันในการส่งรูปสามเหลี่ยมในลำดับที่สอดคล้องกันในเชิงพื้นที่โดยทั่วไป หากไม่ส่งรูปสามเหลี่ยมในลำดับที่สอดคล้องกันในเชิงพื้นที่ จะส่งผลให้มีการลบออกจากแคชเชิงพื้นที่ก่อนกำหนดและทำให้เกิดปริมาตรขอบเขตที่ทับซ้อนกันและทำให้เกิดค่าใช้จ่ายในการเดินทางของรังสีที่สูงขึ้น ฮาร์ดแวร์มีคุณสมบัติในการเพิ่มอัตราการสร้างว็อกเซลสำหรับรูปสามเหลี่ยมที่ยาวและแคบเพื่อให้สามารถกำหนดขอบเขตได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและประสิทธิภาพการเรนเดอร์ที่สูงขึ้นสำหรับรูปทรงเรขาคณิตนอกแกน^{[ 18 ] [ 17 ]}

หน่วยฮาร์ดแวร์นี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ SHG ถูกนำมาใช้ภายใน PowerVR 6XT GR6500 จาก Imagination ในการสาธิต บริษัทอ้างว่าในซิลิคอนทดสอบ 600MHz ของตน SHG มีอัตราการประมวลผลสามเหลี่ยมไดนามิก 100 ล้านรูปต่อวินาที^{[ 14 ]}

OpenRL API (เดิมชื่อCausticGL ) ได้รับการพัฒนามาจากOpenGL ES 2.0และเพิ่มฟีเจอร์ต่างๆ ให้กับทั้ง API โฮสต์และGLSLที่จำเป็นเพื่อรองรับการติดตามรังสี Caustic ได้จัดส่งการใช้งาน API ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับ CPU Intel ที่รองรับ SSEและAVX , GPU ที่รองรับ OpenCLและรองรับCUDA สำหรับ GPU NVIDIA ^{[ 19 ]}

API OpenRL ถูกจัดส่งในSDK ฟรี พร้อมการใช้งานสำหรับ CPU Intel, GPU ที่เข้ากันได้กับ OpenCL และ CUDA และฮาร์ดแวร์ Caustic แอปพลิเคชันที่สร้างขึ้นบน SDK OpenRL จะตรวจจับฮาร์ดแวร์ที่รองรับโดยอัตโนมัติและใช้ตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่^{[ 20 ]}

SDK ประกอบด้วยโปรแกรมตัวอย่างหลายชุด ได้แก่ "Profiler" เพื่อช่วยในการดีบักแอปพลิเคชันโดยอนุญาตให้ตรวจสอบ "โครงสร้าง" การติดตามรังสีภายในพิกเซล^{[ 21 ]}และเครื่องมือที่เรียกว่า "StatsPlotter" ซึ่งจะแสดงตัวนับประสิทธิภาพภายใน

PowerVR Brazil SDK (หรือที่รู้จักกันในชื่อ Resin) เป็นเลเยอร์ซอฟต์แวร์ที่ใช้ API ของ OpenRL ซึ่งช่วยให้สามารถ ใช้งานการ เรนเดอร์ตามหลักฟิสิกส์เชเดอร์วัสดุที่ตั้งโปรแกรมได้ เรขาคณิตแบบไดนามิก และความเป็นอิสระของแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ เทคโนโลยี Resin พัฒนามาจากความเชี่ยวชาญของทีม Brazil R/S ซึ่งถูกซื้อกิจการโดย Caustic Graphics ^{[ 22 ]}

หลังจากการเข้าซื้อกิจการโดยImagination Technologiesได้มีการริเริ่มโครงการเพื่อรวมการรวบรวมความสอดคล้องของการติดตามรังสี Caustic, ตัวทดสอบเรขาคณิตฟังก์ชันคงที่ และ ตัวสร้าง BVH แบบสตรีมมิ่งใหม่เข้ากับสถาปัตยกรรม GPU PowerVR Series 6 ที่มีอยู่เดิมซึ่งทำให้เชเดอร์ GLSL ที่ก่อนหน้านี้ต้องทำงานบน CPU โฮสต์ สามารถทำงานบนชิปได้โดยใช้คลัสเตอร์การแรเงา PowerVR ที่มีอยู่เดิม และยังคงได้รับประโยชน์จากการจัดลำดับรังสีใหม่ที่ดำเนินการโดยหน่วยการเดินทางของ Caustic ^{[ 14 ]}

นอกจากนี้ GPU ยังคงเป็นตัวเรนเดอร์ภาพแบบเลื่อนเวลาตามไทล์ (TBDR)และสามารถทำการเรนเดอร์ภาพแบบไฮบริดร่วมกับการติดตามรังสีได้ โดยอนุญาตให้เชเดอร์ส่วนสามเหลี่ยมส่งรังสีเข้าไปในไปป์ไลน์การติดตามรังสีโดยตรง

Imagination Technologies ได้ผลิตชิปทดสอบที่มี GPU PowerVR 6XT GR6500 สำหรับการเรย์เทรซซิ่งแบบสมบูรณ์บนการ์ด PCI express ที่เรียกว่า PLATO และได้สาธิตต่อสาธารณะในงานต่างๆ บริษัทอ้างว่ามีแบนด์วิดท์หน่วยความจำและลักษณะการใช้พลังงานที่คล้ายกับสมาร์ทโฟนระดับกลางสำหรับผู้บริโภคในปี 2016 ^{[ 23 ] [ 24 ]}

การ์ด Caustic R2500 PCIe พร้อมชิป Caustic RT2 ASIC 2 ตัว และชิปสวิตช์ PLX PCIe เมนบอร์ดด้านบนมาจากเวิร์กสเตชัน Mac Pro ที่มีซีพียู Intel Xeon สองตัวและหน่วยความจำโฮสต์ที่เกี่ยวข้อง การไหลของ Ray ถูกเก็บไว้ในแคช L2 ของซีพียูโฮสต์แต่ละตัวโดยใช้ความสัมพันธ์ของเธรดอย่างระมัดระวังและการจัดการ DMA ภายในไดรเวอร์เคอร์เนล

การ์ด PCIe แบบ FPGA ของ CausticOne สองตัวในเวิร์กสเตชัน DELL

มีการเปิดตัวผลิตภัณฑ์การ์ด PCIe สองรุ่นที่ใช้ชิป ASIC Caustic RT2 ในการทำงานของ RTU โดย RT2 เป็นชิป ASIC แบบกำหนดเองที่สร้างขึ้นบน กระบวนการผลิต TSMC 90 นาโนเมตร การ์ด R2100 มีชิป RT2 เพียงตัวเดียวและหน่วยความจำ DDR2 ขนาด 4GB ในตัว และมีอัตราการใช้พลังงานสูงสุดที่ 40 วัตต์ ส่วนการ์ด R2500 มีชิป RT2 สองตัวและหน่วยความจำรวม 16GB และมีอัตราการใช้พลังงานสูงสุดที่ 60 วัตต์ การ์ดเหล่านี้วางจำหน่ายในปี 2556 ^{[ 25 ] [ 26 ]}

การ์ด CausticOne PCIeมี การใช้งาน FPGA สองตัว ของ RTU โดยแต่ละตัวทำงานที่ความเร็ว 100Mhz พร้อมหน่วยความจำ DDR2 แบบช่องสัญญาณเดียวสำหรับการจัดเก็บฉาก และเชื่อมต่อกับโฮสต์ผ่าน PCI Express 1.0 แบบ 4 เลน มีการสาธิตในปี 2552 และวางจำหน่ายในปริมาณจำกัดในช่วงปลายปีนั้น^{[ 27 ] [ 28 ]}