3D-Visualisierung: Plattformübergreifende und offene API für 3D-Rendering-Engines

• Das Industriekonsortium Khronos Group stellt ANARI 1.0 vor.
• Dabei handelt es sich um eine plattformübergreifende offene 3D-Rendering-Engine-API.
• Der offene Standard soll die Entwicklung portabler 3D-Visualisierungsanwendungen vereinfachen.
• Bereits sind mehrere Implementierungen und ein Open-Source-SDK verfügbar.

Die Khronos Group gibt die Fertigstellung der plattformübergreifenden 3D-Rendering-Engine-API ANARI 1.0 als offenen Standard bekannt. Mehrere Implementierungen von AMD, Intel und Nvidia werden zusammen mit einem Open-Source-SDK von Khronos ausgeliefert. ANARI verspricht, die Entwicklung von Anwendungen in Bereichen wie zum Beispiel der wissenschaftlichen Visualisierung erheblich zu vereinfachen. Denn die Lösung stellt High-Level-Funktionen zum Aufbau einer speicherinternen Szenendarstellung bereit, die sich ohne Low-Level-Grafikcode rendern lassen,. Sie ermöglicht die Verwendung jeder 3D-Rendering-Engine, welche die ANARI-API unterstützt. Die ANARI 1.0-Spezifikation entstand in offener Entwicklung. Sie berücksichtigt dabei die Anregungen der Community, einschließlich der Kompatibilität mit glTF Physically-Based Rendering (PBR)-Materialien.

ANARI findet bereits Eingang in wissenschaftliche Visualisierungsanwendungen. Verschiedene Anwendungen sollen die 3D-Rendering-Engine-API nutzen, wenn sie einen portablen Zugang zu mehreren Rendering-Engines benötigen, die 3D-Funktionen wie Raytracing und Global Illumination bieten. Khronos erwartet das Feedback der Entwickler-Community auf dem ANARI GitHub.

Breite Unterstützung durch Entwickler wissenschaftlicher Visualisierungslösungen

Als branchenweit erste plattformunabhängige 3D-Rendering-Engine-API genießt ANARI eine breite Unterstützung durch wissenschaftliche Visualisierungsentwickler. Dazu gehört die Integration in Open-Source-Anwendungen wie VMD, VTK/ParaView und VisIt. ANARI-Implementierungen werden zudem von AMD, Intel und NVIDIA ausgeliefert, um den Zugriff auf ihre RadeonProRender-, OSPRay- und VisRTX-Rendering-Engines zu ermöglichen. Es gibt auch ein Proof-of-Concept Blender-ANARI Add-on im SDK und die ANARI-USD-Implementierung von Nvidia. Letztere ermöglicht jeder ANARI-Anwendung, USD-Ausgaben für die Verwendung in der Omniverse-Plattform zu erzeugen.

In der Vergangenheit seien für Visualisierungsanwendungen maßgeschneiderte Renderer erforderlich gewesen, aber die rasanten Fortschritte bei Rendering-Algorithmen, Hardware und den zugehörigen Low-Level-GPU-APIs haben es für Fachleute immer schwieriger gemacht, mit modernen Rendering-Methoden Schritt zu halten, ist sich Jefferson Amstutz sicher, Vorsitzender der ANARI-Arbeitsgruppe und Senior Software Engineer bei Nvidia. ANARI vereinfache nun die Entwicklung portabler 3D-Visualisierungsanwendungen, die Back-end-Engines für den Zugriff auf modernstes Rendering nutzen.

Leistungsmerkmale der 3D-Rendering-Engine-API

ANARI ist eine C99-API mit typsicheren C++-Wrappern, die zum Aufbau eines hierarchischen Objektbaums im Speicher zum Einsatz kommt. Dieser stellt die komplette Szene für ein Einzelbild dar, einschließlich 3D-Oberflächengeometrie und volumetrischer Daten. ANARI bietet für Rendering-Engines die Semantik, um Erweiterungen darzustellen, auf asynchrone Szenenaktualisierungen und Zero-Copy-Datenarrays für niedrige Frame-Latenzen zuzugreifen und letztlich perfekt gerenderte Bilder auf dem aktuellen Stand der Technik zu erstellen, ohne dass proprietäre APIs erforderlich sind.

Die ANARI 1.0-Spezifikation wurde mit vollem öffentlichem Zugang zu den Entwurfsspezifikationen entwickelt und umfasst Community-Feedback, einschließlich Verbesserungen der Objektschnittstelle, bessere Fehlerbehandlung durch garantierte API-Stream-Robustheit, überarbeitete Laufzeit-Feature-Abfragen, direkt gemappte Array-Parameter, verbessertes Volumen-Shading und Kompatibilität mit glTF Physically-Based Rendering (PBR)-Materialien.

Quelloffenes SDK mit Beispielanwendungen

Das quelloffene SDK erleichtert Entwicklern die Erforschung und Nutzung der API. Es enthält Beispielanwendungen, darunter einen einfachen interaktiven Viewer, der verschiedene ANARI-Konzepte demonstriert, sowie Entwicklungswerkzeuge, darunter eine Debug-Schicht für die Validierung von API-Streams und eine Schicht für die Verfolgung und Wiedergabe von API-Aufrufen. Für ANARI-Implementierer enthält das SDK-Back-end-Schichten, die gängige Funktionen wie die Handhabung von Parametern oder die Lebensdauer von Objekten implementieren, eine Python-basierte Konformitätstest-Suite und die Beispielimplementierung „Helide“. Diese demonstriert die Möglichkeiten der API-Implementierung und zeigt, wie sich Implementierungen in das SDK integrieren lassen.

Sitzung auf der SIGGRAPH 2023

Bill Sherman vom National Institute of Standards and Technology, ein Mitglied der ANARI-Arbeitsgruppe, wird auf der SIGGRAPH 2023 am Mittwoch, den 9. August von 10.00 bis 11.00 Uhr im Rahmen des Khronos BOF Day im JW Marriott Los Angeles eine Birds of a Feather (BOF) Session mit dem Titel „ANARI: The Industry’s First Portable Rendering Engine API“ abhalten. Eine Aufzeichnung der Sitzung steht dann auch online bereit.

Weitere Informationen: https://www.khronos.org/

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