Masterarbeit

Im Jahr 2009 habe ich meine Masterarbeit mit dem Thema „Sichtbarkeitsunterteilungen für riesige 3D-Modelle“ geschrieben. Die Arbeit wurde durch Dr. Matthias Fischer und Claudius Jähn betreut.

Zusammenfassung

Um ein 3D-Modell auf der Grafikhardware eines Rechners effizient darzustellen, sucht man die Teile des 3D-Modells, die vom aktuellen Kamerastandpunkt aus sichtbar sind. Die Informationen über die Sichtbarkeit der Geometrie können entweder während der Darstellung des 3D-Modells immer wieder erneut bestimmt oder in einer Vorverarbeitungsphase gesammelt und gespeichert werden. Diese Informationen benötigen aufgrund der enormen Komplexität der Sichtbarkeit sehr viel Speicherplatz und übersteigen schnell die Leistung von Rechnersystemen.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde untersucht, wie dennoch Sichtbarkeitsinformationen für riesige 3D-Modelle gewonnen und verarbeitet werden können. Es wurde ein Verfahren entworfen, das ein 3D-Modell aufbereitet, die Leistungsfähigkeit moderner Grafikhardware zur Bestimmung der Sichtbarkeitsinformationen ausnutzt und diese in einer Sichtbarkeitsunterteilung genannten Datenstruktur speichert. Die Sichtbarkeitsunterteilung enthält Zellen, die einem dreidimensionalen Volumen entsprechen, mit einer Liste der von dort aus sichtbaren Geometrie. Das Verfahren kann zuerst auf einem leistungsfähigen Rechner ausgeführt werden, um die Sichtbarkeitsunterteilung zu erstellen und sie anschließend auf ein vorgegebenes Speicherplatzbudget zu reduzieren. Mit dieser verkleinerten Sichtbarkeitsunterteilung ist die Echtzeitdarstellung von 3D-Modellen auch auf wenig leistungsfähiger Hardware möglich.

Bildschirmfotos

Bilder anklicken für vergrößerte Ansicht. Das Modell auf den Bildschirmfotos ist das Power-Plant-Modell.

Zerlegung des Power-Plant-Modells durch einen kD-Baum in kleinere Objekte. Jedes Objekt ist in einer anderen Farbe dargestellt.

Darstellung des Power-Plant-Modells unter Verwendung einer Sichtbarkeitsunterteilung und einer Grenze von 500.000 dargestellten Dreiecken.