Visualisierungsinstitut Universität Stuttgart Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos 09. Januar 2015 Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 1 / 18
Einführung speziell-relativistische Effekte Grundlage: SRT von Albert Einstein (1905) diverse Effekte, z.b. Rot-Verschiebung Aberrationseffekt: "Richtungsänderung"des einfallenden Lichtes Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 2 / 18
Verfahren Einführung Local Raytracing Direkte Veränderung des Strahles Bildbasiert Verzerrung des dargestellten Bildes, die Geometrie bleibt unangetastet Polygon Rendering Verzerrung der Geometrie Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 3 / 18
Bildbasierte Version technische Realisierung 1. Aufnahme der Szene aus 6 orthogonalen Blickwinkeln 2. Erzeugung einer Cubemap-Textur links hintenunten vorne oben rechts 3. Berechnung des Aberrationseffektes auf Cubemap 4. Ausgabe dieses (verzerrten) Ausschnittes auf Full-Screen-Quad Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 4 / 18
Bildbasierte Version Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 5 / 18
Bildbasierte Version Ergebnisse Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 6 / 18
Polygon-Rendering Prinzip von APR und Polygon Rendering ist gleich Idee: Transformation aller Punkte von ihrem Bezugssystem ins Bezugsystem des Beobachters Ergibt ein Photo-Objekt : Abbildung wie der Beobachter das Objekt sieht Objekte erscheinen bei hoher relativer Geschwindigkeit ( c) verzerrt! Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 7 / 18
Polygon-Rendering Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 8 / 18
Polygon-Rendering Effekt durch unterschiedliche Lichtlaufzeiten: Distanz/Zeit von den Ecken des Stabes größer als von der Mitte Die Enden des Stabes waren zum Beobachtungszeitpunkt weiter weg als die Mitte Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 9 / 18
Polygon-Rendering: Funktionsweise Vertices einer Geometrie werden von ihrem Bezugssystem in ein anderes transformiert 1. Schritt: Beobachter-System Globales System Objekt-System Als Resultat kennen wir die Position des Beobachters im Objekt-System! Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 10 / 18
Polygon-Rendering: Funktionsweise Darstellung Zeit anschaulich in einem Minkowski-Diagramm 2. Schritt: Zeit durch Schnittpunkt der Weltline des Punktes und dem Lichtkegel des Beobachters berechnen 3. Schritt: Transformation des Punktes in das Beobachtersystem ergibt die Position des Punktes in dem er für den Beobachter sichtbar ist (das Photo-Objekt)! Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 11 / 18
Polygon-Rendering: Funktionsweise Dadurch treten Probleme beim Rendern auf: Objekte werden nicht korrekt dargestellt wie sie in Wirklichkeit aussehen Objekte sind scharfkantig, spitz oder unförmig Texturen sehen verzerrt aus Zur schöneren Darstellung wird eine sehr hohe Anzahl an Vertizes benötigt. Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 12 / 18
Advanced Polygon Rendering APR ist die Lösung für dieses Problem Primitive werden in kleinere zerlegt, dadurch erhält man feinere Kurven/Details Zerlegung der Objekte innerhalb der Grafikkarte Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 13 / 18
Advanced Polygon Rendering Wissen nun die Position des Punktes, jedoch noch nicht wie stark wir unterteilen müssen Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 14 / 18
Resultat Advanced Polygon Rendering Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 15 / 18
Vergleich Advanced Polygon Rendering Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 16 / 18
Zusammenfassung future work / neue Probleme Unterschiedliche Tesselierung können zu falscher Texturinterpolation führen Heuristik muss angepasst werden Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 17 / 18
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Wolfgang Knopki, Anton Tsoulos Speziell-Relativistischer (Flug-) Simulator 09. Januar 2015 18 / 18