Entwicklung und Implementierung einer Kombifläche aus bikubischen NURBS und Unterteilungsflächen mit Schwerpunkt parametrische Flächen
Final Report Abstract
Um die Forschungstätigkeit breiter anzulegen und ein größeres Publikationsspektrum zu erzielen, sind im Förderungszeitraum zwei Projekte im Bereich CAGD und drei weitere Projekte im Bereich Computergrafik bearbeitet worden: Im Rahmen des Forschungsvorhabens Erweiterte Bézier-Patches wurde eine neue Fläche entwickelt, die auf eine Tesselierung im Geometry Shader ausgerichtet ist. Die neue Geometry Shader Generation (released mit DirectX 10, z.B. ab NVidia Geforce 8xxx) erlaubt es zum ersten Mal, neue Ausgabe Primitive aus Eingabe Primitive zu erzeugen und somit die Fläche komplett auf der GPU zu tesselieren. Um eine solche Fläche Patch für Patch zu generieren stehen im Geometry Shader pro Patch ein Dreieck und seine drei Kantennachbarn mit Eckpunkten und Ecknormalen zur Verfügung. Die neue Fläche ist somit patchweise über 6 Punkte und 6 Normalen definiert. Die Hauptmerkmale sind die Optimierung für die neueste Generation der Geometry Shader und die G1 Stetigkeit, woraus sich der Name PNG1 Flächen (6 Punkte und Normale, G1 stetig) ableitet. Zusätzlich sind Special Features analog zu Catmull- Clark Flächen möglich. Die PNG1 Flächen wurden als Plugin in Autodesk Maya implementiert. Anwendungsfelder ergeben sich überall dort, wo eine realtime bzw. interaktive Visualisierung im Vordergrund steht, wie z.B. im Gaming Bereich. Aus den Erkenntnissen der PNG1 Flächen und der ESubs, welche die Antragstellerin in ihrer Dissertation entwickelt hatte, entstand die Idee für eine neue Double Insertion, Non-Uniform, Stationary Subdivision Surface (DINUS). Eine DINUS Fläche ist eine Kombifläche aus NURBS und Catmull-Clark Flächen mit Schwerpunkt Unterteilungsflächen. DINUS vereint die Vorteile beider Flächen in einem neuen Flächentyp und hat als Ziel bikubische NURBS sowie Catmull-Clark Flächen vollständig zu ersetzen, woraus sich ein breites Anwendungsspektrum in CAD Tools sowie in Modellierungspaketen im Entertainment Bereich ergibt. Ein Prototyp wurde als Plugin in Autodesk Maya umgesetzt und enthält eine Vorab-Version der Unterteilungs- und Limitpunktregeln sowie einen ersten Ansatz für mögliche Special Features. Die Ergebnisse des Prototypen zeigen bereits das große Potential der neuen Fläche. Im Projekt Datenstrukturen für hierarchische Unterteilungsflächen wurde eine spezielle Datenstruktur für das photorealistische Rendern von Unterteilungsflächen entwickelt und mit Anwendungsbeispielen aus Radiosity und Raytracing publiziert. Bei der Visualisierung der Landschaftszersiedelung galt es eine adequate Darstellung für die mehrdimensionalen Daten der Zersiedelung für die Planer und Entscheidungsträger zu finden um den Workflow in jeder Phase des Entscheidungsprozesses optimal zu unterstützen. Im Projekt Virtuelle Stadtplanung wird eine virtuelle Straßen- und Stadtplanung basierend auf einem gegebenen Höhenfeld realisiert.
Publications
- A versatile hierarchical Mesh for Subdivision Surfaces, IEEE Potentials, September/October 2008, pages 20 - 25
Christoph Fünfzig, Kerstin Müller, Rafael Janetzek, Torsten Techmann
- PNG1 Triangles for Tangent Plane Continuous Surfaces on the GPU. Graphics Interface 2008, pages 219 - 226.
Christoph Fünfzig, Kerstin Müller, Dianne Hansford, Gerald Farin
- Visualizing Urban Sprawl. IEEE VIS Conference, Ohio, USA, 2008
Sebastian Petsch, Luc Heischbourg, Kerstin Müller, Nabil Kamel, Subhrajit Guhathakurta, Hans Hagen
- Modelling, Monitoring, and Visualizing Carbon Footprints at the Urban Neighbourhood Scale. 8th International Conference on Urban Planning and Environment, 2009
Sebastian Petsch, Luc Heischbourg, Kerstin Müller, Nabil Kamel, Subhrajit Guhathakurta, Hans Hagen
- Monitoring und Visualisierung von Carbon Footprints im urbanen Raum. 14. internationale Konferenz zu Stadtplanung, Regionalentwicklung und Informationsgesellschaft (REAL CORP), 2009
Sebastian Petsch, Luc Heischbourg, Kerstin Müller, Nabil Kamel, Subhrajit Guhathakurta, Hans Hagen
