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Progressive LoD-Verfahren zur Echtzeit-Darstellung und Übertragung Großer 3D-Modelle im Webbrowser am Beispiel "Terrain-Rendering"

 
: Englert, Michael
: Jung, Yvonne

Fulda, 2013, 103 S.
Fulda, Hochschule, Master Thesis, 2013
Deutsch
Master Thesis
Fraunhofer IGD ()
level of detail (LOD); multiresolution/progressive representation; progressive data transfer; realtime 3D graphics; WebGL

Abstract
3D-Modelle werden immer komplexer durch automatisierte Technologien wie Laserscan-Verfahren oder auch Satellitenaufnahmen. Die riesigen Datenmengen erschweren sowohl die Übertragung der Daten in angemessener Zeit, als auch die Echtzeitfähigkeit von Anwendungen, die diese Modelle verarbeiten. Vor allem im Bereich des Terrain-Rendering wurden aus diesem Grund sehr viele Level of Detail Verfahren (LoD-Verfahren) publiziert, um die Echtzeitberechnung zu ermöglichen. Diese Verfahren wurden allerdings für den Bereich der Desktop-Anwendungen konzipiert. Seit der Veröffentlichung von WebGL ermöglichen auch die meisten Browser standardmäßig eine hardwaregestützte Berechnung von dreidimensionalen Modellen.
Das Ziel dieser Arbeit besteht zum einen darin, geeignete LoD-Verfahren für die Verwendung in WebGL zu ermitteln und zum anderen die Tauglichkeit dieser LoD-Ansätze bezüglich progressiver Datenübermittlung zu bewerten. Die progressive Übermittlung verfolgt dabei den Zweck eines sehr schnellen Anwendungsstarts mit niedriger Auflösung und allmählicher Verfeinerung der Daten, wie es der Benutzer von Webanwendungen gewohnt ist.
In diesem Zusammenhang wird ein Konzept für ein geeignetes LoD-Verfahren für Webanwendungen beschrieben, welches auf einem Restricted Quadtree basiert und ausschließlich auf reguläre Meshdaten zurückgreift. Aufgrund der Verwendung vonWebGL ist die Implementierung dieser Anwendung unabhängig vom Betriebssystem. Der Datentransfer erfolgt anhand drei verschiedener progressiver Übertragungskonzepte, wobei dieWahl der Übertragungsmethode vom verwendeten Speichersystemen abhängt. Verwendet wird dabei je ein Server mit Geo-Datenbank, ein einfacher File-Server und ein File-Server mit Dateistruktur, um auf diese Weise verschiedene Use Cases abzudecken, in denen sich die entsprechenden Systeme besser bzw. schlechter anbieten. Weiterhin wird die Integrationsmöglichkeit der Übertragungsverfahren in das LoD-System erläutert. Trotz der ausschließlichen Entwicklung für reguläre Meshes bieten alle Konzepte, einschließlich das des LoD-Systems, die Möglichkeit der Darstellung und Verwendung beliebiger 3D-Modelle.
Alle drei Übertragungs- und Speicherkonzepte weisen unterschiedliche Eigenschaften in ihrer Effektivität auf. File-Server mit Dateistruktur benötigen den meisten Speicher auf dem Server, bieten aber den schnellsten Anwendungsstart. Die geringste zu übertragende Datenmenge für das gesamte Mesh ermöglichen dagegen einfache File-Server mit Interlacing-Verfahren. Ist eine hohe Flexibilität bei der Auswahl der Anzeigedaten nötig, erweisen sich Server mit Geo-Datenbasis als gute Wahl. Deshalb erfolgt am Schluss eine Gegenüberstellung der Ansätze, eine Beschreibung der bevorzugten Einsatzsituationen und eine Erläuterung der Probleme, die sie mit sich bringen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-290671.html