Visualisierungssysteme

ISBN-13: 9783540550525 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 220 str.

Detlef Kramker; D. Kr'omker

Opis

Leistungsf{hige Visualisierungssysteme sind Grundlage f}r ergonomisch gute Mensch-Maschine Schnittstellen. Applikationsspektrum und Einsatzbreite f}r solche Systeme werden einerseits durch die Visualisierungsm-glichkeiten und andererseits durch wirtschaftliche Aspekte bestimmt. Auf der Basis einer Abstraktion vom konkreten Bild hin zu verschiedenen Bildrepr{sentationen wird ein Strukturmodell f}r Visualisierungssysteme entwickelt. Anhand dieses Modells wird der Stand der Technik }bersichtlich dargestellt und mit den Anforderungen verglichen. Das Ergebnis zeigt sehr deutlich die Zusammenh{nge zwischen den klassischen Fachdisziplinen Graphische Datenverarbeitung, Bildverarbeitung und Videotechnik. Gerade f}r die Entwicklung zuk}nftiger multimedialer Systeme ist das Erkennen und die Synthese der verschiedenen Ans{tze aus diesen Disziplinen von hoher Bedeutung. Dem Entwickler von Visualisierungssystemen liefert dieses Buch wertvolle Hinweise beim Erkennen potentieller Systemengp{sse und konkrete L-sungswege f}r typische Problemstellungen.

Spis treści

1 Grundsätzliches.- 1.1 Warum Visualisierung — Motivation und Bedeutung.- 1.2 Der zentrale Begriff Bild.- 1.3 Anforderungen an Visualisierungssysteme.- 1.3.1 Bildqualität.- 1.3.2 Interaktions- und Geschwindigkeitsanforderungen.- 1.3.3 Anmerkungen zum Begriff Realzeitsysteme.- 1.3.4 Art und Anzahl der Primitive.- 1.4 Zusammenfassung.- 2 Strukturmodelle für Visualisierungssysteme.- 2.1 Ziele der Modellbildung — Abgrenzungen.- 2.2 Bekannte Modelle aus der Graphik.- 2.2.1 Modell nach Carlbom.- 2.2.2 Modell nach Kilgour.- 2.2.3 Referenzmodelle aus dem Bereich der Normung graphischer Systeme: Historisches und Stand der Diskussion.- 2.2.4 Sonstige Modelle.- 2.2.5 Zusammenfassung.- 2.3 Ein abstraktes Strukturmodell für Visualisierungssysteme.- 2.3.1 Grundzüge des Basismodells.- 2.3.2 Graphische Eingabegeräte.- 2.3.3 Die Komponenten des Basismodells.- 2.3.3.1 Die Anwendungsschicht.- 2.3.3.2 Die Schicht der symbolischen Repräsentation.- 2.3.3.3 Die Schicht der Geometrie- und Merkmals-Repräsentation.- 2.3.3.4 Die Schicht der digitalen Pixelrepräsentation.- 2.3.3.5 Die Schicht der analogen Bildrepräsentation.- 2.3.4 Modellerweiterungen und Verallgemeinerungen.- 2.3.5 Einsatzspektrum des Strukturmodells.- 2.3.6 Zur Problematik der Definition von Basissystemen.- 2.4 Zusammenfassung.- 3 Die Abbildung abstrakter Komponenten des Strukturmodells auf Hardware-Komponenten.- 3.1 Die spezielle Situation der Graphik-Hardware — historisch und aktuell.- 3.2 Die anwendungsnahen symbolischen und geometrischen Komponenten und zugehörige Transformationsprozessoren.- 3.3 Der Geometrie- und Merkmalsspeicher mit dem zugehörigen Bearbeitungsprozessor.- 3.3.1 Aufgaben und Anforderungen.- 3.3.2 Repräsentative Realisierungen.- 3.4 Der Rendering-Prozessor.- 3.4.1 Aufgaben und Lösungsprinzipien.- 3.4.1.1 Auswertung der Geometrieinformation.- 3.4.1.2 Auswertung der Beleuchtungsinformation.- 3.4.1.3 Die Schnittstelle zwischen Geometrie- und Beleuchtungsauswertung bei polygonalen Geometrierepräsentationen.- 3.4.1.4 Integration der Elementaraufgaben des Rendering.- 3.4.2 Eine Taxonomie von Renderingsystemen.- 3.4.2.1 Allgemeine Ordnungskriterien.- 3.4.2.2 Das Taxonomieschema.- 3.4.2.3 Die Ebenen der Parallelarbeit.- 3.4.3 Repräsentative Realisierungen und Realisierungsvorschläge — Eine Obersicht.- 3.4.4 Folgerungen.- 3.5 Elektrooptische Wandler.- 3.5.1 Eine Klassifikation.- 3.5.2 Videosignale.- 3.6 Der Videoausgabeprozessor.- 3.6.1 Anforderungen.- 3.6.2 Grundaufgaben und funktionale Erweiterungen.- 3.6.3 Repräsentative Realisierungen.- 3.7 Der Bildspeicher.- 3.7.1 Grundaufgabe eines Bildspeichers.- 3.7.2 Anforderungen und prinzipielle Realisierung eines Videobildspeichers.- 3.7.3 Spezielle Adressierungsfunktionen und Speicherorganisationen.- 3.7.4 Funktionale Erweiterungen.- 3.8 Der Bildverarbeitungsprozessor.- 3.9 Zusammenfassung und Folgerungen.- 4 Eine Identifikation potentieller Leistungsengpässe.- 4.1 Kopplung der Komponenten.- 4.2 Ausgabeorientierte Systeme.- 4.3 Dialogsysteme.- 4.3.1 Die Repräsentation von Dialogsystemen im Strukturmodell — Interaktionsschleifen.- 4.3.2 Eine Charakterisierung der Bildänderungen.- 4.3.3 Eine Analyse des Antwortverhaltens von Dialogsystemen.- 4.4 Zusammenfassung und Folgerungen.- 5 Der Bildspeicher als Strukturspeicher.- 5.1 Anforderungsspezifikation für eine Strukturbewahrung.- 5.2 Konventionelle Lösungen.- 5.2.1 EXOR-Schreibfunktion.- 5.2.2 Additions-Schreibfunktion.- 5.2.3 Bitebenen-Schreibfunktion und AND-/OR-Schreibfunktionen.- 5.2.4 Pixelblock-Schreibfunktion.- 5.3 Moderne Lösungsalternativen.- 5.3.1 Das Prinzip.- 5.3.2 Logische Indexbilder.- 5.3.3 Der Hash Ansatz.- 5.3.4 CAM — Ansatz “natürliche Kodierung„.- 5.3.5 CAM — Ansatz “Verweiskette„.- 5.3.6 Bewertung der Ansätze.- 5.4 Pilot-Implementierungen.- 5.5 Ausblick auf zukünftige Implementierungen.- 5.6 Systemintegration.- 5.7 Zusammenfassung.- 6 Zusammenfassung und Ausblick.- Anhang 1: Abschätzungen zum Berechnungsaufwand für die Geometriekonvertierung.- 1 Die Definition der Beispielsszene.- 2 Aufwandsabschätzung bei einer projektiven Ausgabe.- 3 Aufwandsabschätzung bei der Strahlverfolgung.- 4 Diskussion der Ergebnisse.- Anhang 2: Eine Abschätzung des Aufwandes zur Beleuchtungsrechnung.- Basisliteratur.- Weiterführende Literatur.- Verwendete Abkürzungen.- Abbildungs- und Tabellenverzeichnis.