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3D-Visualisierung für mobile Endgeräte

Mehrschichtige Datendarstellung auf Basis mathematischer Modelle verbessert die mobile 3D-Remote-Visualisierung von komplexen Szenen und Simulationen bei gleichzeitig reduzierten Ladezeiten.

Das Ansichtsfenster ist beispielhaft in vier mehrschichtige planare Stapel, Impostor-Sets genannt, untergliedert und beinhaltet jeweils drei Bildschichten. (Bild: Roman Reiner / KIT)

Remote-Visualisierung ist überall dort von Bedeutung, wo lokale Speicher, Datenübertragungsraten oder grafische Möglichkeiten eingeschränkt sind. Auch wenn die Performance moderner mobiler Geräte rasant zunimmt, werden viele Anwendungen durch Hardware und Netzwerk limitiert.

Stand der Technik

Bei der Visualisierung einer Szene gilt das bildbasierte Rendern als technischer Standard. Hierbei wird eine Szene durch ein von der Sichtrichtung abhängiges Bild dargestellt, die der ursprünglichen Geometrie entspricht. Das dreidimensionale Rendering wird bei jeder Änderung des Blickwinkels komplett neu geladen. Mit zunehmender Menge und Komplexität der Visualisierungsdaten steigen die rechnerischen Anforderungen, weshalb der traditionelle Ansatz des Remote-Renderings immer noch deutlich durch Übertragungsraten begrenzt ist.

Technologie

Wissenschaftler des Instituts für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM) am KIT haben eine effizientere Lösung für die mobile Szenenvisualisierung in Echtzeit entwickelt. Basierend auf einem neuen mathematischen Modell zur mehrschichtigen planaren Stapeldarstellung werden beliebig komplexe Szenen, ausgehend von dem Ansichtsfenster des Betrachters, in zweidimensionale Bildschichten aufgelöst. Hierbei stellt jede Bildschicht lediglich einen räumlichen Abschnitt einer Szene dar. An das mobile Gerät wird eine Serie an 2D-Bildschichten übertragen, aus welcher der Client anhand einer abgeleiteten Metrik die 3D-Szene errechnet. Je nach Blickbewegung erfordert die räumlich geschichtete Datendarstellung nur das Nachladen betroffener Schichten, alle weiteren Schichten bleiben weiterhin gültig.

Vorteile

Aufgrund des modelloptimierten, schichtabhängigen Ladeverhaltens reduziert sich die Gesamtmenge der zu übertragenden Bilddaten deutlich und die Visualisierungsqualität kann bei gleicher Übertragungsrate gesteigert werden. Das Verfahren erlaubt es, komplexe Daten und Simulationen im Zusammenspiel mit der Realumgebung in hochaufgelöster Qualität zu visualisieren. Die Technologie eignet sich besonders für Netzwerke mit niedriger Bandbreite und hoher Latenz.

Optionen für Unternehmen

Die Machbarkeit des Verfahrens wurde anhand vereinfachter Prototypen nachgewiesen. Die Modellierung eröffnet neue Möglichkeiten für die mobile Visualisierung, z.B. für Augmented-Reality- oder Gaming-Anwendungen. Das KIT sucht Partner zum Einsatz der Technologie.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dagmar Vössing, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Leitung Technologietransfer, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25582

E-Mail: dagmar.voessing@kit.edu

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