Videoclips Computergraphik und Multimediasysteme Universität Siegen Format: Standard-Codecs, z.B. MS-kompatibles xvid-MPEG4, z.B. lesbar durch DivX-Codec ----------------------------------------------------------------- uni-film_gpu_klima-vis_br16000.avi: ----------------------------------------------------------------- Echtzeitvisualisierung simulierter Taifunwinde durch Programmierung aktueller Graphik-Hardware Beschreibung: Zu sehen ist die Visualisierung eines Taifuns mittels partikelbasierter Techniken, welche die Fähigkeiten moderner Graphikprozessoren nutzen. Durch die Hardware-Beschleunigung kann der Benutzer frei Navigieren und den Partikelausstoß kontrollieren. Somit wird eine interaktive Untersuchung des Windverhaltens ermöglicht. Die gezeigte Software ist in der Arbeitsgruppe Computergraphik, Universität Siegen, in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Klimarechenzentrum Hamburg, entstanden. Computergraphikgruppe, Universität Siegen, 2007 Kooperation mit dem Deutschen Klimarechenzentrum Hamburg Nicolas Cuntz, Martin Leidl, Andreas Kolb, Christof Rezk Salama, Michael Böttinger Teil 1: Partikelbewegung und Oberflächenevolution 131072 Partikel, 256 x 128 x 96 Gitter, 5.71429 FPS (ohne Volume Rendering) Teil 2: Linienemitter und Farbkodierung der Windgeschwindigkeit 65536 Partikel, 166.337 FPS Teil 3: Stromlinien 262144 Partikel, 59.8039 FPS Teil 4: Flächenemitter 262144 Partikel, 63.7255 FPS Teil 5: Echtzeitkontrolle des Partikel-Emitters 65536 Partikel, 170.297 FPS Ansprechpartner: Nicolas Cuntz, cuntz@fb12.uni-siegen.de ----------------------------------------------------------------- uni-film_gpu_pls_1_br16000.avi: ----------------------------------------------------------------- Oberflächen-Tracking mittels PLS-Korrektur Beschreibung: Beliebige Oberflächendeformationen auf einem 3-dimensionalen Gitter mittels konventioneller Techniken führen zu einem massiven Qualitätsverlust bis hin zu einem deutlichen Flächen- bzw. Masseverlust. Dieser Effekt kann anhand korrigierender Partikel ausgeglichen werden, welche an der Oberfläche mitgeführt werden. Diese Methode ist als "Particle Level Set" bekannt. In den gezeigten Beispielen wird eine vollständig auf Graphik-Hardware umgesetzte PLS-Methode vorgeführt, die im Vergleich zu bisherigen Ansätzen eine höhere Geschwindigkeit erzielt und mit Sub-Voxel-Präzision arbeitet. Computergraphikgruppe, Universität Siegen, 2007 Nicolas Cuntz, Robert Strzodka (Stanford University), Andreas Kolb Vortex-Deformation eines Hasens 524288 Partikel, 20.1923 FPS (ohne Volume Rendering), 96^3 Gitter Ansprechpartner: Nicolas Cuntz, cuntz@fb12.uni-siegen.de ----------------------------------------------------------------- uni-film_gpu_pls_2_br16000.avi: ----------------------------------------------------------------- Oberflächen-Tracking mittels PLS-Korrektur Computergraphikgruppe, Universität Siegen, 2007 Nicolas Cuntz, Robert Strzodka (Stanford University), Andreas Kolb Teil 1: Vortex-Deformation einer transparenten Geometrie zuerst ohne, dann mit PLS-Korrektur 524288 Partikel, 12.5 FPS, 128^3 Gitter Teil 2: Deformation einer transparenten Geometrie im Taifun, zuerst ohne, dann mit PLS-Korrektur 65536 Partikel, 34.3137 FPS, 128 x 64 x 96 Gitter Ansprechpartner: Nicolas Cuntz, cuntz@fb12.uni-siegen.de ----------------------------------------------------------------- uni-film_LichtfeldRendering_divx.avi ----------------------------------------------------------------- Die Generierung photorealisistischer Bilder stellt auch heute noch eine große Herausforderung in der Computergraphik dar. Konventionelle Rendering Verfahren basieren auf der Verwendung komplexer polygonaler 3D Modelle die in sehr zeitaufwendigen Vorverarbeitungsschritten generiert werden. Zur Berechnung photorealistischer Material- und Beleuchtungseffekte kommen aufwendige Rendering-Algorithmen zum Einsatz, die keine Bildgenerierung in Echtzeit ermöglichen. Bildbasierte Renderingmethoden wie das Lichtfeld-Rendering ermöglichen die Erzeugung photorealisitscher Bilder beliebig komplexer Szenen in Echtzeit. Diese Verfahren arbeiten auf einer Sammlung im Voraus von einer Szene akquirierter Bilder. Ein 3D Modell der Szene muß zum Rendering nicht generiert werden. Der Videoclip zeigt die Umsetzung der Fachgruppe Computergraphik und Multimediasysteme eines spherischen Lichtfeld- Rendering Verfahrens. Dieses Verfahren arbeitet auf Bildern die im Vorwege von Kamerapositionen auf der Oberfläche einer ein Objekt (den Hasen) umgebenden Kugel akquiriert wurden. (Die Kamerapositionen sind definiert durch die Punkte des Dreieck-Meshes. Dieses wird zeitweilig eingeblendet). Dieses neu entwickelte Verfahren wertet bei der Rekonstruktion pro Pixel Tiefeninformationen aus und erreicht dadurch bei einer geringen Anzahl von Kameras eine herausragende Bildqualität, wie sie von bisherigen bildbasierten Methoden nicht erreicht wird. Ansprechpartner: Severin S. Todt, todt@fb12.uni-siegen.de ----------------------------------------------------------------- uni-film_Volvis_Semantics.avi ----------------------------------------------------------------- In der Medizinischen Volumenvisualisierung können tomographische Schichtbilder dreidimensional rekonstruiert und dargestellt werden. Im Alltag klinischer Routineuntersuchungen werden derartige Verfahren jedoch selten eingesetzt, da die Benutzung der Algorothmen zeitaufwändig ist. An der Fachgruppe für Computergraphik entwickelte Methoden liefern semantische Modelle, die es dem Arzt ermöglichen, schnell und unkompliziert auf relevante anatomische Strukturen zuzugreifen und somit hochqualitative Volumenvisualisierungsverfahren verstärkt in den klinischen Alltag zu bringen. Der Videoclip zeigt die Erstellung eines semantischen Modells basierend auf Angiographiedaten aus dem Computertomographen. Die Daten zeigen die Blutgefäße im menschlichen Gehirn und wurden zur Operationsplanung für die Behandlung intrakranieller Aneurysmen aufgenommen. Ansprechpartner: Dr. Christof Rezk-Salama, rezk@fb12.uni-siegen.de ----------------------------------------------------------------- uni-file_Volvis_Abdomen.avi ----------------------------------------------------------------- Isoflächendarstellung mit indirekter Beleuchtung. Aufgrund ihrer aufwändigen Berechnung wurden indirekte Beleuchtungsverfahren mit Mehrfachreflexion des Lichts in der Volumenvisualisierung nur sehr selten eingesetzt. Die Nutzung der parallelen Stream-Prozessoren auf der Graphikkarte erlaubt es die notwendigen Berechnungen enorm zu beschleunigen. Die Daten zeigen eine Computertomographie des menschichen Abdomens. Ansprechpartner: Dr. Christof Rezk-Salama, rezk@fb12.uni-siegen.de