Visualisierungen: Neue Beleuchtungsmethode verspricht bessere Qualität

Vom Computerspiel gelernt

Anzeige
Stuttgarter Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, das die Qualität virtueller Bilder verbessert. Es ist auch schnell genug, um komplexe, dynamische Simulationen effizient zu analysieren – auf handelsüblichen Computern.

Ob Forschung, Industrie oder Medizin: Simulationen zeigen ohne Experimente, wann zum Beispiel ein Metall unter mechanischen oder thermischen Belastungen bricht oder wie sich Verschleißteile einer Maschine abnutzen. Voraussetzung für eine effektive Analyse ist jedoch eine hohe Bildqualität. Dazu gehört eine optimale Beleuchtung. Doch das ist einfacher gesagt als getan: Die auszuwertenden Datensätze erreichen viele Gigabyte und enthalten oft mehrere Millionen Partikel pro Zeitschritt. Eine lange Beobachtungsdauer potenziert die zu verarbeitende Informationsflut.

Beleuchtungs-Modelle der klassischen Echtzeit-Computergrafik sind für solche umfangreichen Simulationen nicht geeignet. Wer die Beleuchtung statt dessen photometrisch exakt berechnen wollte, sprengt schnell die verfügbare Rechenkapazität und verlängert den Analyseprozess unnötig.
Auf der Suche nach Alternativen haben Forscher des Sonderforschungsbereichs 716 an der Universität Stuttgart nun eine aus der Computergrafik bekannte Methodik auf wissenschaftliche Darstellungen übertragen. Mit dem sogenannten „Ambient Occlusion“-Verfahren werden üblicherweise Szenen für Computerspiele berechnet. Was man dann sieht, ist zwar physikalisch nicht ganz korrekt, aber vom Eindruck her mit einer realen Beleuchtungssituation vergleichbar. Zudem ist das Verfahren schnell genug, um die Visualisierungen auf handelsüblichen Rechnern zu berechnen.
Die Methode wurde bereits angewendet, um so genannte Laserablationen zu untersuchen, also das Abtragen von Material mit Laserstrahlen. Dieses wird unter anderem in der minimal-invasiven Chirurgie oder bei der Behandlung von Hauterkrankungen eingesetzt, aber auch in verschiedenen Sparten der Materialbearbeitung. Mit dem neuen Beleuchtungsverfahren können die Wissenschaftler diese Prozesse leichter analysieren: Die Tiefe der entstandenen Krater sowie die Menge und Größe des ausgeschleuderten Materials lassen sich wesentlich besser einschätzen als mit herkömmlichen Verfahren.
Ebenso profitieren Biochemiker und Pharmazeuten von dieser Methodik: Denn um Medikamente zu entwickeln und zu verbessern, sind konkrete Informationen zu Oberfläche und Form von Makromolekülen wie Proteinen oder Nukleinsäuren und Bakterien erforderlich. Beispielsweise müssen reagierende Antikörper nicht nur in ihrer chemischen Zusammensetzung, sondern auch durch ihre Form wie ein Puzzleteil exakt an die Oberfläche eines Virus passen. Solche Informationen sind nun detaillierter und präziser zu erkennen. Das Verfahren wurde im März vorgestellt und wird langfristig in umfangreiche Visualisierungssoftwarepakete integriert, so dass Wissenschaftler und Ingenieure zur Auswertung von Simulationsdaten darauf zugreifen können.
Weitere Informationen Über den Sonderforschungsbereich „Dynamische Simulation von Systemen mit großen Teilchenzahlen“: www.sfb716.uni-stuttgart.de
STAND DER TECHNIK
Anzeige

Aktuelle Ausgabe

Aktuelles Titelthema: Mikrofertigung

Die neuen Herstellverfahren für die begehrten kleinen Bauteile in der Medizintechnik sind alles andere als trivial

Messe Medtec Live

Trends und Produkte zur neuen Nürnberger Messe Medtec Live

Messe T4M

Trends und Produkte zur neuen Messe T4M in Stuttgart

Newsletter


Jetzt unseren Newsletter abonnieren

medicine&technology

Die englische Ausgabe, hier als PDF.

Erscheint zwei Mal im Jahr mit europaweiter Verbreitung.

Alle Webinare & Webcasts

Hier finden sie alle Webinare unserer Industrieseiten

Whitepaper


Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Kalender


Aktuelle Termine für die Medizintechnik-Branche

Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de