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Visualisierung der Entwicklung der Sahara durch ein Virtual Reality Exponat für eine öffentliche Ausstellung

 
: Guthier, T.
: Fröhlich, T.; Joger, U.; Klees, F.

Darmstadt, 2001
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2001
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IGD ()
visualisation of Terrain Data; interactive rendering; Level of detail; modeling; simulation

Abstract
Die Landschaft im heutigen Ausbreitungsgebiet der Sahara hat sich in den letzten 20.000 Jahren stark verändert. Heute menschenleere Gebiete waren früher besiedelt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Darstellung eines dreidimensionalen Geländemodells der Sahara im laufe der Zeit. Die verschiedenen Zustände des Gebietes (Wasserbedeckung, Flora und Fauna) werden animiert in Echtzeit dargestellt. Der Benutzer hat die Möglichkeit sich im Gelände und kontinuierlich in der Zeit zu bewegen und die jeweiligen Gegebenheiten zu erforschen. Der Anwendungsbereich "Öffentliche Ausstellung" erfordert, dass die wissenschaftlichen Inhalte in allgemein verständlicher Form vermittelt werden. Auf eine einfach zu handhabende Interaktion und Robustheit des Systems wurde daher Wert gelegt. Im wesentlichen beschäftigt sich die Arbeit mit drei Hauptpunkten:
1. Terrain Rendering
Eine interaktive Geländedarstellung in maximaler Auflösung, ist bei der großen Anzahl der zu visualisierenden Polygone (über 8 Mio.) nicht möglich. Es wurde daher das Level of Detail Verfahren der "ROAMing" Algorithmus verwendet, um das Gelände zu rendern. Um Artefakte bei der Darstellung der Bodenbeschaffenheit zu vermeiden, wurde das Verfahren um sogenanntes "Color-ROAMing" erweitert.
2. Objektsimulation
Pflanzen existierten nur zu bestimmten Zeiten an bestimmten Orten. Weiterhin folgen die jeweiligen Arten einem für sie charakteristischen Lebenszyklus. Es wurde ein Verfahren entwickelt, die Existenz von Objekten zu bestimmen und deren Entwicklung zu simulieren. Dem Betrachter wird damit die Möglichkeit eröffnet, die Landschaft zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu erkunden und die Veränderungen im Laufe der Zeit kontinuierlich zu beobachten.
3. Darstellung komplexer Szenarien
Zur Darstellung komplexer Szenarien, wie z.B. vorbeiziehende Tierherden, wurde eine Möglichkeit gefunden, vorhandenes Videomaterial in bestmöglicher Qualität in die Szene zu integrieren. Das Ausgangsmaterial wird skaliert und in einem "Virtuellen Fernglas" dargestellt.

 

The landscape of the present-day area of the Sahara has substantially changed in the last 20.000 years. Areas which today are empty of human habitation were earlier populated. This work occupies itself with the representation of a three-dimensional model of the Sahara over the course of this time. The different conditions of the area, (free water, flora and fauna), is animated in real time. The user has the possibility to move continuously through both landscape and time and to explore the respective realities. The application area "public exhibition" necessitates that the scientific contents are arranged in generally comprehensible form. Simple ease of use and robustness of the system was therefore important. Essentially, the work covers three main points:
1. Terrain Rendering
An interactive representation of the landscape at maximum resolution is not possible due to the number of Polygons necessary (over 8 million). The Level of Detail was therefore rendered using the "ROAMing" algorithm. In order to avoid artifacts being lost in the representation of the ground structure, the procedure was enhanced with so-called "Color-ROAMing".
2. Object-simulation
Plants existed only at certain times and certain places. Still, the various types follow a life-cycle characteristic. A procedure was developed to determine the existence of objects and to simulate their development. It is therefore possible for the observer to explore the landscape at any point in time as well as any continuous changes over time.
3. Representation of complex scenarios
In order to represent complex scenarios such as passing animal-herds, a possibility was found to integrate high quality existing video-material into the scene. The resulting material is scaled and is represented using virtual binoculars.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-10680.html