Prof. Dr. André Hinkenjann
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Application performance improvements through VM parameter modification after runtime analysis
(2013)
We present the extensible post processing framework GrIP, usable for experimenting with screen space-based graphics algorithms in arbitrary applications. The user can easily implement new ideas as well as add known operators as components to existing ones. Through a well-defined interface, operators are realized as plugins that are loaded at run-time. Operators can be combined by defining a post processing graph (PPG) using a specific XML-format where nodes are the operators and edges define their dependencies. User-modifiable parameters can be manipulated through an automatically generated GUI. In this paper we describe our approach, show some example effects and give performance numbers for some of them.
We present a graph-based framework for post processing filters, called GrIP, providing the possibility of arranging and connecting compatible filters in a directed, acyclic graph for realtime image manipulation. This means that the construction of whole filter graphs is possible through an external interface, avoiding the necessity of a recompilation cycle after changes in post processing. Filter graphs are implemented as XML files containing a collection of filter nodes with their parameters as well as linkage (dependency) information. Implemented methods include (but are not restricted to) depth of field, depth darkening and an implementation of screen space shadows, all applicable in real-time, with manipulable parameterizations.
In dieser Arbeit wird eine Methode zur Darstellung und Generierung von natürlich wirkendem Bewuchs auf besonders großen Arealen und unter Berücksichtigung ökologischer Faktoren vorgestellt. Die Generierung und Visualisierung von Bewuchs ist aufgrund der Komplexität biologischer Systeme und des Detailreichtums von Pflanzenmodellen ein herausforderndes Gebiet der Computergrafik und ermöglicht es, den Realismus von Landschaftsvisualisierungen erheblich zu steigern. Aufbauend auf [DMS06] wird bei Silva der Bewuchs so generiert, dass die zur Darstellung benötigten Wang-Kacheln und die mit ihnen assoziierten Teilverteilungen wiederverwendet werden können. Dazu wird ein Verfahren vorgestellt, um Poisson Disk Verteilungen mit variablen Radien auf nahtlosen Wang-Kachelmengen ohne rechenintensive globale Optimierung zu erzeugen. Durch die Einbeziehung von Nachbarschaften und frei konfigurierbaren Generierungspipelines können beliebige abiotische und biotische Faktoren bei der Bewuchsgenerierung berücksichtigt werden. Die durch Silva auf Wang-Kacheln erzeugten Pflanzenverteilungen ermöglichen, die darauf aufgebauten beschleunigenden Datenstrukturen bei der Visualisierung wieder zu verwenden. Durch Multi-Level Instancing und eine Schachtelung von Kd-Bäumen ist eine Visualisierung von großen bewachsenen Arealen mit geringen Renderzeiten und geringem Memoryfootprint von Hunderten Quadratkilometern Größe möglich.
In diesem Beitrag wird der interaktive Volumenrenderer Volt für die NVIDIA CUDA Architektur vorgestellt. Die Beschleunigung wird durch das Ausnutzen der technischen Eigenschaften des CUDA Device, durch die Partitionierung des Algorithmus und durch die asynchrone Ausführung des CUDA Kernels erreicht. Parallelität wird auf dem Host, auf dem Device und zwischen Host und Device genutzt. Es wird dargestellt, wie die Berechnungen durch den gezielten Einsatz der Ressourcen effizient durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden zurückkopiert, so dass der Kernel nicht auf dem zur Anzeige bestimmten Device ausgeführt werden muss. Synchronisation der CUDA Threads ist nicht notwendig.
In Mixed Reality (MR) Environments, the user's view is augmented with virtual, artificial objects. To visualize virtual objects, the position and orientation of the user's view or the camera is needed. Tracking of the user's viewpoint is an essential area in MR applications, especially for interaction and navigation. In present systems, the initialization is often complex. For this reason, we introduce a new method for fast initialization of markerless object tracking. This method is based on Speed Up Robust Features and paradoxically on a traditional marker-based library. Most markerless tracking algorithms can be divided into two parts: an offline and an online stage. The focus of this paper is optimization of the offline stage, which is often time-consuming.
An electronic display often has to present information from several sources. This contribution reports about an approach, in which programmable logic (FPGA) synchronises and combines several graphics inputs. The application area is computer graphics, especially rendering of large 3D models, which is a computing intensive task. Therefore, complex scenes are generated on parallel systems and merged to give the requested output image. So far, the transportation of intermediate results is often done by a local area network. However, as this can be a limiting factor, the new approach removes this bottleneck and combines the graphic signals with an FPGA.
This paper describes FGPA-based image combining for parallel graphics systems. The goal of our current work is to reduce network traffic and latency for increasing performance in parallel visualization systems. Initial data distribution is based on a common ethernet network whereas image combining and returning differs to traditional parallel rendering methods. Calculated sub-images are grabbed directly from the DVI-Ports for fast image compositing by a FPGA-based combiner.
Ray Tracing, accurate physical simulations with collision detection, particle systems and spatial audio rendering are only a few components that become more and more interesting for Virtual Environments due to the steadily increasing computing power. Many components use geometric queries for their calculations. To speed up those queries spatial data structures are used. These data structures are mostly implemented for every problem individually resulting in many individually maintained parts, unnecessary memory consumption and waste of computing power to maintain all the individual data structures. We propose a design for a centralized spatial data structure that can be used everywhere within the system.
We present an interactive system that uses ray tracing as a rendering technique. The system consists of a modular Virtual Reality framework and a cluster-based ray tracing rendering extension running on a number of Cell Broadband Engine-based servers. The VR framework allows for loading rendering plugins at runtime. By using this combination it is possible to simulate interactively effects from geometric optics, like correct reflections and refractions.
"Visual Computing" (VC) fasst als hochgradig aktuelles Forschungsgebiet verschiedene Bereiche der Informatik zusammen, denen gemeinsam ist, dass sie sich mit der Erzeugung und Auswertung visueller Signale befassen. Im Fachbereich Informatik der FH Bonn-Rhein-Sieg nimmt dieser Aspekt eine zentrale Rolle in Lehre und Forschung innerhalb des Studienschwerpunktes Medieninformatik ein. Drei wesentliche Bereiche des VC werden besonders in diversen Lehreinheiten und verschiedenen Projekten vermittelt: Computergrafik, Bildverarbeitung und Hypermedia-Anwendungen. Die Aktivitäten in diesen drei Bereichen fließen zusammen im Kontext immersiver virtueller Visualisierungsumgebungen.
Todays Virtual Environment frameworks use scene graphs to represent virtual worlds. We believe that this is a proper technical approach, but a VE framework should try to model its application area as accurate as possible. Therefore a scene graph is not the best way to represent a virtual world. In this paper we present an easily extensible model to describe entities in the virtual world. Further on we show how this model drives the design of our VE framework and how it is integrated.