High-Quality Rendering and Visualization for Artistic Manipulations

Computergeneriertes Bildmaterial ist in vielen Zusammenhängen von entscheidender Bedeutung: Bei der Visualisierung medizinischer Daten, architektonischer Entwürfe, bei Simulationen, Filmen und auch Spielen. Die Erzeugung von Bildern auf einem Computer, ist dabei aber ein viel aufwändigerer Vorgang, als es auf den ersten Blick erscheinen mag.

Objekte aus der realen Welt weisen viele komplexe Strukturen auf. Betrachtet man beispielsweise Haut und raue Oberflächen genauer, verfügen diese über so feine Details, dass sie oft nur aus nächster Nähe zu erkennen sind, obwohl sie sich aus der Ferne betrachtet auf die Gesamterscheinung der Oberfläche auswirken. Die wirklichkeitsgetreue Wiedergabe solcher Details benötigt große Speicherkapazitäten und kann mühelos das Speichervolumen von Standard-Computern überschreiten. Trotz der großen Herausforderung, die die Visualisierung dieser detailreichen Inhalte darstellt, ist diese Technik für die Diagnose aus medizinischen Daten essentiell.

Neben dem grundlegenden Problem der geometrieschen Komplexität ist eine realistische Bildsynthese im selben Maß auch von der Einhaltung physikalischer Prinzipien abhängig. Detaillierte Simulationen werden in einem Echtzeit-Kontext schnell zu rechenintensiv - selbst bei Hochleistungs-Hardware. Unsere Lösung hingegen bietet realistisches und detailreiches Bildmaterial auch bei geringem Rechenaufwand. Dafür nutzen wir auf Abtastwerten basierende Darstellungen, die in der realen Welt aufgenommen oder durch Transformieren einer komplexen virtuellen Szene erfasst wurden.

Eine solche Struktur verspricht bezüglich Effizienz und Rechenleistung viele Vorteile. Ermöglicht wird das durch Techniken wie hierarchische Verarbeitung, schnelles Zuweisen und Terminieren mehrerer Prozessoren, rechnerische Kohärenz und Integration von Informationen der realen Welt.

Oftmals können wir auch adaptive Methoden nutzen, die, falls praktikabel, einfachere Berechnungen mit einem gleichwertigen Resultat übernehmen. Wenn nur die benötigten Informationen aus großen Datenmengen abgetastet werden, scheint das wirklich effiziente, großangelegte Rendern möglich zu werden.

 

Projektteam

Projektleiter
Prof. Dr. Elmar Eisemann

Projektmitarbeiter
Oliver Klehm
Dr. Matthias Holländer