004 Datenverarbeitung; Informatik
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Seit Beginn des World Wide Web hat sich die Erzeugung und Verteilung digitaler Güter (digital assets) entschieden verändert. Zur Erzeugung, Bearbeitung, Verteilung und Konsumierung bedarf es heute nicht mehr spezieller physischer Gerätschaften. Dadurch hat sich die Geschwindigkeit, in der Medien generiert und transportiert werden, enorm gesteigert. Auch die Möglichkeiten der Kooperation waren dadurch einem Wandel unterlegen bzw. wurden mancherorts erst möglich gemacht.
Die Nutzung des Internets ermöglichte zwar die Loslösung digitaler Güter von ihren physischen Trägermedien, die Bestimmungen des Urheberrechts gelten jedoch weiterhin. Dies führt gerade bei juristisch weniger erfahrenen Nutzern zu Unsicherheit darüber, wie ein konkretes digitales Gut genutzt werden darf. Andererseits wird von vielen Nutzern das gewohnte Tauschen von Medien auch auf das digitale Umfeld übertragen. Die Urheberrechtsverletzungen, die zuvor im privaten Umfeld im kleinen Rahmen stattfanden, geschehen nun global und für alle sichtbar. Da diese Form des Tausches das primäre Geschäftsmodell der Verwerter gefährdet, wird versucht, die Nutzung digitaler Güter einzuschränken bzw. für nicht berechtigte Nutzer zu unterbinden. Dies geschah und geschieht unter anderem mit Verfahren der digitalen Rechte-Verwaltung (Digital Rights Management - DRM).
Diese Verfahren sind unter Nutzern bisweilen umstritten oder werden sogar offen abgelehnt, da sie die Nutzung digitaler Güter im Vergleich zum physischen Pendant erschweren können. Zudem erwiesen sich viele dieser Verfahren als nicht sicher, so dass die verwendeten Verschlüsselungsverfahren gebrochen wurden. Mit einer "Nutzungsrechte-Verwaltung" (Usage Rights Management - URM) soll DRM im Kernprinzip zwar erhalten bleiben. Die praktische Umsetzung soll aber in eine andere Richtung vorstoßen. Der Nutzer bekommt die volle Kontrolle über die digitalen Güter (ohne die restriktiven Maßnahmen klassischer DRM-Umsetzungen), aber auch wieder die volle Verantwortung. Unterstützt wird er dabei von Software, die ihn über die rechtlichen Möglichkeiten informiert und auf Wunsch des Nutzers auch software-technische Schranken in der Benutzung setzt, ähnlich der Rechtedurchsetzung (Enforcement) bei klassischen DRM-Systemen.
URM nutzt dabei die offene Rechtedefinitionssprache ODRL. Die vorliegende Studienarbeit ist Teil des URM-Projektes der Forschungsgruppe IT-Risk-Management, welches wiederum Teil des SOAVIWA-Projektes ist. Ziel der Studienarbeit ist es, eine Java-Klasse zu entwickeln, mit der in ODRL verfasste Lizenzen als Java-Objekte abgebildet werden. Weitere zu entwickelnde Komponenten sollen diese Objekte verwalten und das Modifizieren und Erzeugen neuer Objekte zulassen. Alle Komponenten sollen Bestandteil des bereits anfänglich implementierten Toolkit für URM (TURM) sein.
Diese Arbeit beschreibt einen Ansatz zur webbasierten und GPU-unterstützten medizinischen Visualisierung. Der Schwerpunkt liegt auf der client-seitigen Ausführung von direktem Volumen-Rendering mittels WebGL und der Übertragung von medizinischen Datensätzen von Server zu Client. Die Motivation dieser Arbeit liegt vor allem in den neuesten Entwicklungen von Webtechnologien begründet, da es bisher nicht möglich war hardwarebeschleunigte 3D-Grafik direkt im Webbrowser darzustellen. Erst seit der Entwicklung der 3D-Grafik-Programmierschnittstelle WebGL besteht die Möglichkeit GPU-unterstütztes Volumenrendering im Browser-Kontext ohne den Einsatz zusätzlicher Software zu realisieren. Es wird ein webbasiertes Volumenrendering-System vorgestellt, das die Umsetzung von Volumen-Raycasting mit WebGL zur direkten Darstellung von Volumendaten in Echtzeit behandelt. Für die technische Umsetzung wurden das Google Web Toolkit und die Google App Engine als Infrastruktur verwendet.
Diese Arbeit untersucht an einem realistischen Szenario den Ansatz der bildbasierten Integration von Software hinsichtlich seiner Praktizierbarkeit. Als praktische Aufgabe wird die Entwicklung eines Expertensystems für Online- Poker-Plattformen durchgeführt. Die wichtigsten, zu untersuchenden Aspekte sind der Aufwand der Implementierung, die Performance und die Qualität dieses Ansatzes.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Verteilung großer virtueller Rechnernetze auf mehrere physische Hosts unter Verwendung der beiden Virtualisierungstools VNUML und EDIV. Dabei ist VNUML für die eigentliche Simulation des Netzwerks zuständig, während EDIV in erster Linie für die entsprechende Verteilung sorgt. Nach einer kurzen Erklärung grundlegender Begriffe und Konzepte aus dem Gebiet der Netzwerksimulation wird zunächst ausführlich auf die beiden erwähnten Virtualisierungstools eingegangen. Dies beginnt jeweils mit einer detaillierten Beschreibung hinsichtlich der korrekten Installation und Konfiguration, gefolgt von einer Demonstration der wichtigsten Funktionalitäten, wie das Starten oder Beenden einer Simulation. Auch auf das Erstellen eines geeigneten Netzwerkszenarios und auf die von EDIV bereitgestellten Skripte zur Überwachung dieser Szenarien wird in diesem Zusammenhang näher eingegangen. Um die vorgestellten Möglichkeiten der beiden Tools auch in der Praxis anwenden zu können, wird zum Schluss ein eigenes Netzwerkszenario entworfen und auf mehrere Rechner verteilt, sodass die verschiedenen Funktionen von EDIV vorgeführt und beschrieben werden können.
Durch das fehlerhafte Vergabemanagement und das ständige Wachstum an internetfähigen Geräten sind die IPv4-Adressen ausgeschöpft. Aus diesem Grund und den neuen Anforderungen, die an die Technik des Internets gestellt werden, ist das IPv6-Protokoll entwickelt worden. Dieses bietet einen vielfach größeren Adressraum und wird das IPv4-Protokoll nach und nach ersetzen. Jedoch müssen für das neue Internetprotokoll die Routing-Protokolle angepasst werden. In dieser Ausarbeitung wird das dynamische Routing-Protokoll RIPng aus der Familie der Inter-Gateway-Protokolle (IGP) analysiert. Mithilfe dieses Protokolls tauschen die Router innerhalb eines Netzwerkes untereinander Informationen über ihre Verbindungen aus. Des Weiteren werden die Grundlagen des IPv6-Protokolls, der verwendeten Protokoll-Algorithmen und des RIPv2-Protokolls erläutert. Im praktischen Teil der Ausarbeitung werden Eigenschaften von RIPng sowie das Counting-to-Infinity-Problem genauer betrachtet.
Die Arbeit zeigt die Entwicklung einer virtuellen Welt als Facebook App. Grundlage bietet hierfür ein Szenengraph, der an die Anforderungen der virtuellen Welt angepasst wurde. Bei der Entwicklung liegt ein Schwerpunkt auf neuer und zum Teil noch experimenteller Web-Technologie (Google Web Toolkit, Google App Engine). In der virtuellen Welt schlüpft der Benutzer in die Rolle eines Avatars. Er kann Räume seiner Facebook-Freunde besuchen, seinen eigenen Raum gestalten und neue 3D-Modelle für den Avatar oder die Inneneinrichtung in die virtuelle Welt hochladen.
Diese Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung einer Web Service orientierten Umgebung zur Verarbeitung von Pegeldaten mehrerer Gewässer in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG). Sie dokumentiert den gesamten Entwicklungsablauf und gibt eine Einführung in die verwendeten Technologien. Für XHydro, ein Austauschformat zum wirtschaftlichen und organisationsübergreifenden Austausch von Zeitreihen, wird zusätzlich eine Bewertung des Systems inklusive Verbesserungsvorschlägen gegeben.
Echtzeitsysteme spielen in der heutigen Zeit in vielen Anwendungsbereichen eine bedeutende Rolle. Beispiele hierfür finden sich in der Robotik, der Fabrikautomation, der Medizintechnik, aber auch in Bereichen aus dem täglichen Leben, wie im Automobilbereich oder in der Mobilkommunikation. Trotz der ständig wiederkehrenden Begegnung mit ihnen im Alltag, sind Echtzeitsysteme häufig innerhalb von größeren Systemen eingebettet und können somit nur selten vom jeweiligen Nutzer bewusst als eigenständig wahrgenommen werden.
Um spezifische Eigenschaften des Gebiets Echtzeitsysteme im Schulunterricht oder in der Ausbildung an Hochschulen den Lernenden sichtbar zu machen, existiert im Labor der Arbeitsgruppe Echtzeitsysteme der Universität Koblenz-Landau ein Versuchsaufbau mit dem Namen "Wippe", bei dem eine Kamera die Bewegung einer Kugel auf einer ebenen Fläche aufnehmen und vermessen kann. Durch die Neigung der Fläche in zwei Achsen ist die Wippe prinzipiell in der Lage, die Kugel zu bewegen und zum Halten zu bringen. Insbesondere soll verhindert werden, dass die Kugel von der Fläche fällt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Überarbeitung des Wippe-Systems. Außerdem wird ein Regelalgorithmus für eine automatische Steuerung des Systems realisiert.
Das Wippe-Experiment soll für didaktische Zwecke eingesetzt werden und ein offenes System darstellen, welches die Merkmale und Eigenschaften eines Echtzeitsystems exemplarisch verdeutlicht.
QEMU ist eine Open-Source Virtualisierungssoftware, durch die Computersysteme simuliert werden können. Durch VDE (Virtual Distributed Ethernet) ist es möglich, mehrere durch QEMU virtualisierte Computer miteinander zu verbinden und so ein virtuelles Netzwerk zu erzeugen. Mithilfe von Virtualisierung können Netze zum Testen von Netzwerkanwendungen und -protokollen erzeugt werden, deren Aufbau oder Nutzung ohne Virtualisierung impraktikabel oder schlicht unerschwinglich wäre. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Programm zu entwickeln, welches eine in einer Szenario-Datei hinterlegte Netzwerktopologie mit QEMU und VDE-Switches aufbauen kann. Es soll ein Vergleich angestellt werden zwischen Netzen, die mit QEMU aufgebaut wurden und solchen, die über VNUML aufgebaut wurden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Nutzenpotentialen des GeoPortal.rlp. Hierzu werden zwei empirische Studien erhoben. Die erste Studie ist eine Nutzerumfrage bezüglich des Portals. Die zweite Studie besteht aus Experteninterviews um potentielle Kooperationspartner zu identifizieren. Aus den Ergebnissen der beiden Studien werden Handlungsempfehlungen abgeleitet.
This paper describes a parallel algorithm for selecting activation functionsrnof an artifcial network. For checking the efficiency of this algorithm a count of multiplicative and additive operations is used.
Um den wachsenden Anforderungen an die Automobilindustrie gerecht zu werden, reduzieren Automobilhersteller stetig die Fertigungstiefe und verlagern wertschöpfende Anteile zunehmend auf die Zulieferer. Dies macht es erforderlich, dass Unternehmen enger zusammenarbeiten und fördert die Entstehung komplexer Logistiknetzwerke.
Um den damit einhergehenden Anforderungen an den Informationsaustausch zu begegnen, wurde 2009 das Projekt RFID-based Automotive Network (RAN) ins Leben gerufen. Die Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, eine standardisierte Architektur für eine effiziente Materialflusssteuerung entlang der gesamtem Supply Chain zu schaffen. Kernkomponente dieser Architektur ist der Infobroker, eine Informationseinheit, die über Auto-ID-Technologie erfasste Daten aus dem Materialfluss automatisiert an Teilnehmer der Supply Chain kommuniziert. Die Abschlussarbeit beschäftigt sich in Kooperation mit der IBS AG, einem Softwareunternehmen und Konsortialpartner im Projekt, mit einem Teilbereich des Austausches von Warendaten.
Zunächst werden theoretische Grundlagen geschaffen, indem auf Merkmale einer Supply Chain eingegangen und anschließend Standardisierungsbestrebungen beschrieben werden. Um den Bezug zum Projekt herstellen zu können, wird im Supply Chain Kapitel näher auf die Automobilindustrie und Trends in diesem Sektor eingegangen. Im Bereich der Standardisierung werden Standards im elektronischen Datenaustausch vertiefend dargestellt, um auch hier eine Überleitung zum Infobroker-Konzept zu schaffen. Im Analyseteil werden zu Beginn Projekte mit ähnlicher Problemstellung wie bei RAN vorgestellt und durch die Beschreibung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden ein Bezug hergestellt. Daraufhin werden anhand von Projektdokumenten Anforderungen an das System beschrieben und mehrere Modelle zur Problemstellung entworfen. Mit Rich Pictures werden die IST-Problematik und der SOLL-Zustand zunächst beschrieben. Darauf aufbauend wird der Fluss von Warendaten zwischen zwei Unternehmen veranschaulicht und die Funktion des Infobrokers beim Informationsaustausch verdeutlicht. Ziel ist die Schaffung eines Verständnisses für die Herausforderungen des Projektes und wie die vorgeschlagenen Konzepte der RAN-Initiative zur Optimierung einer Automotive Supply Chain beitragen können.
Die RoboCup Rescue Liga wurde mit dem Ziel eines internationalen Austauschs zur Entwicklung von Rettungsrobotern gegründet. In Katastrophenregionen sollen diese Roboter verschüttete Opfer orten, deren gesundheitliche Verfassung erkennen und diese Informationen rechtzeitig an Rettungskräfte weitergeben.
An der Universität Koblenz wird seit mehreren Jahren der Rettungsroboter Robbie entwickelt. Über die gezielte Ansteuerung von Sensoren kann er Informationen über seine Umgebung sammeln und mit Hilfe dieser Informationen autonom in unbekannten Regionen agieren. Dafür erstellt Robbie eine 2D-Karte seiner Umgebung, um anhand dieser Karte navigieren und sich selbst lokalisieren zu können. Diese Karte stößt allerdings bei der Navigation über unebenes Gelände (wie z.B. Geröllhaufen) und spätestens in mehrschichtigen Katastrophengebieten auf ihre Grenzen, weswegen eine 3D-Kartierung benötigt wird.
Anhand des RoboCup Rescue Szenarios wird im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein 3D-Kartierungsalgorithmus implementiert und hierfür die Probleme der 2D- und 3D-Kartierung ausführlich untersucht.
In diesem Arbeitsbericht werden zuvor nicht identifizierte Bedrohungen bezüglich des Wahlgeheimnisses des in [BKG11] vorgeschlagenen Konzeptes zur Authentifizierung von Wählern bei elektronischen Wahlen mittels des neuen Personalausweises aufgezeigt. Überdies wird mit der Einführung einer zwischengelagerten Anonymisierungsschicht eine Lösung vorgeschlagen, wie eben diese Bedrohungen abgewehrt werden können.
Für die Planung von Wegen eines Gespanns sind komplexe Bewegungen verschiedener Bezugspunkte des Fahrzeugs zu beachten. Um die Betrachtung dieser Bewegungen zu vereinfachen, wird eine Fahrt in elementare Fahrbewegungen aufgeteilt, diese werden als Manöver bezeichnet. Ein Manöver besteht in diesem Zusammenhang aus zwei Elementen. Zum einen werden Pfade für bestimmte Bezugspunkte konstruiert, zum anderen wird das Gespann während der Manöverausführung von einem Korridor umschlossen. Die Pfade des Fahrzeugs müssen dabei fahrbar sein, das heißt, sie müssen die kinematischen Einschränkungen des Fahrzeugs beachten. Der Manöverkorridor kann als Grundlage verwendet werden, um die Kollisionsfreiheit zu garantieren. Während des Manövers verlässt kein Fahrzeugteil den Korridor. Es gibt verschiedene Manövertypen. Derzeit werden das Kurvenmanöver, das Wendemanöver und die Geradeausfahrt unterschieden. Außerdem kann ein Manöver zur Zeit mit zwei unterschiedlichen Konstruktionsmethoden erstellt werden, der konventionellen und der iterativen Methode.
In dieser Diplomarbeit wird eine Datenstruktur entworfen und implementiert, die ein Manöver konstruiert. Diese Datenstruktur wird in ein schon bestehendes Werkzeug integriert. Dabei kann der Benutzer mit der Software interagieren, um verschiedene Parameter eines Manövers zu verändern. Das Manöver wird daraufhin auf der Grundlage dieser Parameter konstruiert. Dazu gehört auch eine Visualisierung innerhalb der Software, in der die Bestandteile eines Manövers dargestellt werden können. Die Visualisierung kann in eine Bilddatei exportiert werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine Anwendung für ein Augmented Reality Fernrohr zu entwickeln, die verschiedene Interaktions- und Explorationsmöglichkeiten umsetzt. Darüber hinaus sollen Erkenntnisse über den Einfluss auf die Vermittlung von Wissen gewonnen werden. Dafür soll innerhalb von sechs Monaten neben der Einarbeitung in die verschiedenen Themengebiete, dem Entwurf eines Konzepts und der Implementierung der Anwendung auch eine gründliche Evaluation durchgeführt werden. Da der Standort des Fernrohrs im Rahmen der Bundesgartenschau 2011 [BUG] in Koblenz am Rheinufer in der Nähe der Talstation der Seilbahn ist, bietet es sich an die Festung Ehrenbreitstein in den Fokus zu setzen. Dabei soll vor allem die Festungsarchitektur im Mittelpunkt stehen. Die Anwendung soll dem Benutzer einen Überblick über die Festungsanlagen geben und nebenbei auch einige geschichtliche Fakten vermitteln.
Um die verschiedenen Anforderungen und die damit verbundenen Aufgaben zu erfüllen und strukturiert zu erarbeiten, wurde vor Beginn der Arbeit ein Projektplan erstellt, der die 6 Monate in fünf verschiedenen Phasen unterteilt, die jeweils mit Meilensteinen enden. Die Phase soll die Einarbeitung in die Grundlagen, die Entwicklung des Konzepts und die softwaretechnische Planung umfassen. Die nächste Phase beschäftigt sich mit der Präevaluation, die genaueren Aufschluss über die Qualität des entwickelten Konzepts geben soll. Im Anschluss an die Auswertung der Präevaluation kommt die erste Implementierungsphase, die mit einem Prototypen abschließen soll. Im zweiten Implementierungsschritt sollen dann die grafischen Inhalte erstellt und die prototypische Anwendung mit Inhalten gefüllt werden.
Zum Abschluss des Projekts wird eine Evaluation durchgeführt, die Erkenntnisse über den Einfluss von Augmented Reality auf die Vermittlung von Wissen liefern soll.
Der neue Personalausweis bietet mit der eID-Funktion die Möglichkeit sich online gegenüber anderen auszuweisen. Dafür ist eine Software notwendig, die auf dem lokalen Computer installiert ist. Diese Arbeit zeigt eine mögliche Vorgehensweise beim Entwurf und der Implementierung der notwendigen Funktionen solch einer Software.
Die nächste Generation des World Wide Web, das Semantic Web, erlaubt Benutzern, Unmengen an Informationen über die Grenzen von Webseiten und Anwendungen hinaus zu veröffentlichen und auszutauschen. Die Prinzipien von Linked Data beschreiben Konventionen, um diese Informationen maschinenlesbar zu veröffentlichen. Obwohl es sich aktuell meist um Linked Open Data handelt, deren Verbreitung nicht beschränkt, sondern explizit erwünscht ist, existieren viele Anwendungsfälle, in denen der Zugriff auf Linked Data in Resource Description Framework (RDF) Repositories regelbar sein soll. Bisher existieren lediglich Ansätze für die Lösung dieser Problemstellung, weshalb die Veröffentlichung von vertraulichen Inhalten mittels Linked Data bisher nicht möglich war.
Aktuell können schützenswerte Informationen nur mit Hilfe eines externen Betreibers kontrolliert veröffentlicht werden. Dabei werden alle Daten auf dessen System abgelegt und verwaltet. Für einen wirksamen Schutz sind weitere Zugriffsrichtlinien, Authentifizierung von Nutzern sowie eine sichere Datenablage notwendig.
Beispiele für ein solches Szenario finden sich bei den sozialen Netzwerken wie Facebook oder StudiVZ. Die Authentifizierung aller Nutzer findet über eine zentrale Webseite statt. Anschließend kann beispielsweise über eine Administrationsseite der Zugriff auf Informationen für bestimmte Nutzergruppen definiert werden. Trotz der aufgezeigten Schutzmechanismen hat der Betreiber selbst immer Zugriff auf die Daten und Inhalte aller Nutzer.
Dieser Zustand ist nicht zufriedenstellend.
Die Idee des Semantic Webs stellt einen alternativen Ansatz zur Verfügung. Der Nutzer legt seine Daten an einer von ihm kontrollierten Stelle ab, beispielsweise auf seinem privaten Server. Im Gegensatz zum zuvor vorgestellten Szenario ist somit jeder Nutzer selbst für Kontrollmechanismen wie Authentifizierung und Zugriffsrichtlinien verantwortlich.
Innerhalb der vorliegenden Arbeit wird ein Framework konzeptioniert und entworfen, welches es mit Hilfe von Regeln erlaubt, den Zugriff auf RDF-Repositories zu beschränken. In Kapitel 2 werden zunächst die bereits existierenden Ansätze für die Zugriffssteuerung vertraulicher Daten im Sematic Web vorgestellt. Des Weiteren werden in Kapitel 3 grundlegende Mechanismen und Techniken erläutert, welche in dieser Arbeit Verwendung finden. In Kapitel 4 wird die Problemstellung konkretisiert und anhand eines Beispielszenarios analysiert.
Nachdem Anforderungen und Ansprüche erhoben sind, werden in Kapitel 6 verschiedene Lösungsansätze, eine erste Implementierung und ein Prototyp vorgestellt. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit und die resultierenden Ausblicke in Kapitel 7 zusammengefasst.
Das Zeitfenster ab 1964 bis heute verzeichnet einen Geburtenrückgang. Diese Tatsache hat insofern negative Auswirkung, als dass es für die sozialen Sicherungen Gefahren birgt, nicht mehr finanziert werden zu können. Des Weiteren ist über einen langen Zeitraum mit einem Fachkräftemangel zu rechnen, sollte sich der Geburtenrückgang weiterhin fortsetzen.
In dieser Ausarbeitung wird der Zusammenhang zwischen dem Bildungsgrad der Frau und dem Anteil kindeloser Frauen und der Anzahl an Kindern untersucht. Sollte dabei ein Zusammenhang bestehen, so müssten vor allem Akademikerinnen den höchsten Anteil an Kinderlosigkeit und die niedrigste Kinderzahl je Frau aufweisen. Im Umkehrschluss müssten Frauen mit Hauptschulabschluss oder Frauen ohne Schulabschluss die niedrigsten Anteile an Frauen ohne Kinder und die höchsten Zahlen an Kindern je Frau vermelden.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es ein Schätzkonzept zu validieren, das im Rahmen eines Projektes auf der Universität Koblenz-Landau entwickelt wurde, um den Anteil kinderloser Frauen und die Anzahl an Kindern je Frau zu schätzen
Im Vergleich zu herkömmlicher Computergrafik (perspektivische Projektion) bietet Raytracing entscheidende Vorteile, die hauptsächlich in der vergleichsweise hohen physikalischen Korrektheit der Methode begründet sind. Die Schwächen liegen hingegen im immensen Rechenaufwand.
Ein Raytracer ist vergleichsweise so rechenintensiv, weil für jeden Pixel mindestens ein Strahl verschickt werden muss. Dieser muss gegen alle Objekte im Raum geschnitten werden. Hinzu kommen noch die Strahlen, die entstehen, wenn Strahlen an Objekten reflektiert werden (Rekursion). Um diesen Rechenaufwand zu verkleinern und zusätzlich ein besseres Bild zu erzeugen, soll der adaptive Sampler den Raytracer unterstützen. Der adaptive Sampler soll während des Rendervorgangs den progressiven Fortschritt in der Bildgenerierung beobachten und Pixel von der weiteren Berechnung ausschließen, für die sich ein zusätzliches Verschießen von Strahlen nicht mehr lohnt.
Anders als der rein progressive Raytracer hört der adaptive Sampler mit dem Konvergieren des Bildes auf zu rechnen. Der adaptive Sampler soll so dafür sorgen, dass schneller ein besseres Bild erzeugt wird und somit die Performanz gesteigert wird. Insgesamt erwartet man sich vom adaptiven Sampler Vorteile bei der Berechnung von bestimmten Szenen. Unter anderem eine Verbesserung bei Szenen mit rein diffus beleuchteten Bildbereichen, sowie eine Verbesserung bei Szenen mit unterschiedlich rechenintensiven Bildbereichen. Ein normaler Raytracer kann nicht beurteilen, wie sinnvoll seine Schüsse sind. Er kann nur mehr Strahlen verschießen, in der Hoffnung, das Bild damit effektiv zu verbessern.
Es gibt jedoch viele Szenarien, bei denen eine linear steigende Schussanzahl pro Pixel keine gleichmäßige Verbesserung im Bild erzeugt. Das bedeutet, dass Bereiche im Bild schon gut aussehen, während andere noch sehr verrauscht sind. Man möchte nun Bildbereiche, die bereits konvergiert sind, in denen sich ein weiterer Beschuss also nicht mehr bemerkbar macht, ausschließen und die Rechenleistung dort nutzen, wo man sie noch braucht.
Wichtig dabei ist, dass Pixel nicht ungewollt zu früh von der Berechnung ausgeschlossen werden, die nicht weit genug konvergiert sind. Der adaptive Sampler soll so lange arbeiten, bis jeder Pixel dauerhaft keine Änderungen mehr vorweist. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit für eine signifikante Farbänderung eines Pixels durch Verschießen eines Strahls (bei mehreren Lichtquellen in RenderGin mehrere Strahlen pro Pixel) klein genug ist. Es wird zwar intern keine Wahrscheinlichkeit berechnet, jedoch bekommt der Raytracer eine Art Gedächtnis: Er speichert die Veränderungen im beleuchteten Bild und deren Verlauf in eigenen Gedächtnisbildern. Das "Gedächtnis" für das alte Bild (Zustand des Bildes in der letzten Iteration über die Pixel) repräsentiert dabei das Kurzzeitgedächtnis. Es ist absolut genau. Das Langzeitgedächtnis wird von drei verschiedenen Bildern repräsentiert. Das erste gibt die Anzahl der verschossenen Strahlen pro Pixel an. Das zweite ist ein Wahrheitswertebild, das für jeden Pixel angibt, ob dieser noch in die Berechnung einbezogen werden soll. Das dritte Bild gibt an, wie oft jeder Pixel eine Farbänderung vollzogen hat, die geringer ist als der geforderte Maximalabstand eines Pixels zu sich selbst (vor und nach dem Verschießen eines weiteren Strahls).
Mit diesen drei Bildern ist es möglich, zusätzliche quantitative Informationen zu den qualitativen Informationen des Vergleichs vom neuen und alten Bild zu berücksichtigen.
In dieser Arbeit kläre ich die Frage, ob die gewünschten Effekte eintreten und ob bei Integration in die bestehende Struktur von RenderGin ein Performanzgewinn möglich ist. Die Umsetzung eines adaptiven Samplers ist als Plug-In in der Software RenderGin von Numenus GmbH geschehen. RenderGin ist ein echtzeitfähiger, progressiver Raytracer, der sich durch seine Performanz auszeichnet. Die Bildgenerierung geschieht allein auf der CPU, die Grafikkarte wird lediglich zur Anzeige des erzeugten Bildes benötigt.
Die Umsetzung und Programmierung des Plug-Ins ist in Microsoft Visual Studio 2010 geschehen unter Verwendung des RenderGin SDK der Numenus GmbH.