Achtung:

Sie haben Javascript deaktiviert!
Sie haben versucht eine Funktion zu nutzen, die nur mit Javascript möglich ist. Um sämtliche Funktionalitäten unserer Internetseite zu nutzen, aktivieren Sie bitte Javascript in Ihrem Browser.

Masterarbeit von Oliver Schwede 2018 Bildinformationen anzeigen

Masterarbeit von Oliver Schwede 2018

Analyse und Bewertung eines zur Standardisierung vorgeschlagenen Systems für die echtzeitorientierte Darstellung komplexer 3D-Modelle

Abbildung 1: Szenengraph der in Abbildung 2 und 3 dargestellten Geometrie
Abbildung 2: Die mittels Occlusion Culling dargestellte Szene
Abbildung 3: Die durch das Occlusion Culling ermittelte (verdeckte) Geometrie

Diplomarbeit von Marc Hehmeyer und Maik Velser

Problematik und Zielsetzung

Die Effizienz des Produktentwicklungsprozesses kann durch den Einsatz von Virtual Reality (VR) Techniken nachhaltig gesteigert werden. Interaktives Arbeiten mir digitalen Prototypen setzt voraus, daß die 3D-Modelle in Echtzeit dargestellt werden. Die Komplexität der 3D-Modelle ist bei der Mehrzahl der praktischen Anwendungsfälle jedoch so groß, daß deren echtzeitorientierte Darstellung auch beim Einsatz spezieller Graphikhardware nicht möglich ist.

Vor diesem Hintergrund sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, um die Komplexität großer 3D-Modelle zum Zweck der echtzeitorientierten Darstellung gezielt zu reduzieren. Mehrere Anbieter von VR- und CAD-Systemen sowie Anbieter von Graphikhardware bilden derzeit ein Konsortium, dessen Ziel die Standardisierung dieser Verfahren im Rahmen einer offenen Programmierschnittstelle ist. Eine erste Implementierung des vorgeschlagenen Standards ist unter der Bezeichnung OpenGL Optimizer frei verfügbar.

Die konkrete Ausgestaltung eines solchen Standards hat für die weitere Entwicklung von VR-Techniken eine erhebliche Bedeutung. Ziel der Arbeit ist es daher, die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Standards durch einen Vergleich mit klassischen Darstellungstechniken zu bewerten.
Dazu soll die in OpenGL Optimizer implementierte Methode des hierarchischen Occlusion Culling analysiert werden und ein Verfahren zur räumlichen Restrukturierung des Szenengraphen, der als Grundlage für das Occlusion Culling dient, entwickelt werden.

Erläuterungen

Occlusion Culling identifiziert Polygone in einer Szene, die durch Objekte im Vordergrund verdeckt werden und vermeidet so ihre weitere Verarbeitung in der Graphik-Pipeline. Hiebei wird die hierarchische Struktur des Szenengraphen folgendermaßen ausgenutzt: Die Knoten des Szenengraphen beinhalten umgebende Hüllen, die die Vereinigung der umgebenden Hüllen ihrer Söhne darstellen. Es werden zunächst die umgebenden Hüllen von Knoten, die in der Hierarchie höher stehen, auf Verdeckung durch andere Objekte getestet, bevor ihre Söhne betrachtet werden müssen. Somit können ganze Polygongruppen durch einen einzigen Test von der weiteren Verarbeitung in der Graphik-Pipeline ausgeschlossen werden.

 

Die in Abbildung 3 dargestellte Geometrie kann durch nur einen Test als verdeckt ermittelt werden, indem die umgebende Hülle des Knotens "Innenleben" auf Verdeckung durch das Gehäuse getestet wird. Somit kann auf effiziente Weise ein Großteil der Geometrie von der weiteren Verarbeitung in der Graphik-Pipeline ausgeschlossen werden.

Für weitere Informationen bitte E-Mail an velser(at)hni.uni-paderborn(dot)de oder hehmi(at)hni.uni-paderborn(dot)de.

Die Universität der Informationsgesellschaft