Entwurf und Implementierung eines Algorithmus zur 3D-Darstellung eines Multi-Resolution-Modells von Wasseroberflächen in Echtzeit

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Aufgabenstellung
• Zielbestimmung
• Einleitung
• Musskriterien
• Erläuterung
• Objektorientierung
• Programmiersprachen
• Dreidimensionale Darstellungsform
• Echtzeit
• Multi-Resolution
• Wunschkriterien
• Erläuterung
• Realistische Optik
• Umgebung
• Abgrenzungskriterien
• Erläuterung
• Kommunikationslose Oberflächen
• Globus-Projektion
• Produkteinsatz
• Einleitung
• Anwendungsbereiche
• Zielgruppen
• Technische Produktumgebung
• Software
• Hardware
• Ozeanographische Grundlagen
• Einführung
• Wellen
• Wellenarten
• Wellenentstehung
• Wellen-Charakteristika
• Wellenkronen
• Schaum
• Wasserspritzer
• Umwelteinflüsse auf Wellen
• Sonne
• Wind
• Gravitation
• Technologische Grundlagen
• Einführung
• Verfahren zur Wasser-Berechnung
• Einführung
• Gerstner
• Gleichungen von Navier-Stokes
• Perlin Noise
• Schnelle Fourier-Transformation
• Visuelle Eigenschaften von transparenten Körpern
• Einführung
• Refraktion, Reflexion
• Environment Map
• Leistungssteigerung
• Einführung
• Level-of-Detail
• Frustum Culling
• Definitionsphase
• Einleitung
• Methodische Vorgehensweise
• Einleitung
• Geschäftsprozesse
• Klassendiagramm
• Sequenzdiagramm
• Entwurf und Implementierung
• Einleitung
• Programm-Entwurf
• Erläuterung
• Wahl der Programmiersprache
• Implementierung
• Algorithmische Sicht
• Erläuterung
• LOD-Verfahren
• Frustum Culling-Verfahren
• Wellen-Bewegung
• Ergebnis und Bewertung
• Einleitung
• Impressionen
• Bewertung des Frustum Culling-Verfahrens
• Bewertung des LOD-Verfahrens
• Fazit und Perspektiven

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Diplomarbeit zielt darauf ab, einen Algorithmus zu entwerfen und zu implementieren, der die 3D-Darstellung von Wasser-Oberflächen in Echtzeit ermöglicht, wobei ein Multi-Resolution-Modell verwendet wird. Die Arbeit fokussiert auf die Herausforderungen der realistischen Darstellung von Wellen und deren Bewegung, sowie die Optimierung der Leistung durch die Verwendung von Level-of-Detail-Techniken und Frustum Culling.

• Realistische 3D-Darstellung von Wasser-Oberflächen in Echtzeit
• Implementierung eines Multi-Resolution-Modells für die Wasser-Darstellung
• Entwicklung und Optimierung von Algorithmen für Wellenbewegung und -bildung
• Anwendung von Level-of-Detail-Techniken zur Leistungssteigerung
• Integration von Frustum Culling-Verfahren zur Reduzierung von Rechenaufwand

Zusammenfassung der Kapitel

• Einleitung: Diese Einleitung gibt einen Überblick über die Aufgabenstellung der Diplomarbeit und beschreibt den zu entwickelnden Software-Produkt, das die Echtzeit-Darstellung von Wasseroberflächen in ein Geoinformationssystem integriert.
• Zielbestimmung: In diesem Kapitel werden die Ziele der Diplomarbeit definiert. Es werden Muss-, Wunsch- und Abgrenzungskriterien für das zu entwickelnde Produkt festgelegt.
• Produkteinsatz: Dieses Kapitel beschreibt die Einsatzbereiche und Zielgruppen des entwickelten Produktes. Es werden Anwendungsbeispiele und die Integration in bestehende Systeme beleuchtet.
• Technische Produktumgebung: Die Kapitel beschreibt die Software und Hardware, die für die Entwicklung und Ausführung des Produktes verwendet werden.
• Ozeanographische Grundlagen: Dieses Kapitel vermittelt grundlegendes Wissen über die Entstehung, Arten und Eigenschaften von Wellen. Es werden auch Umwelteinflüsse auf die Wellenbewegung diskutiert.
• Technologische Grundlagen: Das Kapitel untersucht verschiedene Verfahren zur Berechnung und Darstellung von Wasser-Oberflächen, darunter Gerstner-Wellen, Navier-Stokes-Gleichungen, Perlin Noise und schnelle Fourier-Transformation. Außerdem werden visuelle Eigenschaften von transparenten Körpern wie Refraktion, Reflexion und Environment Maps beleuchtet.
• Definitionsphase: Hier werden die methodischen Vorgehensweisen für die Entwicklung des Produktes erläutert. Es werden Geschäftsprozesse, Klassendiagramme und Sequenzdiagramme vorgestellt.
• Entwurf und Implementierung: Dieses Kapitel beschreibt den Entwurf und die Implementierung des Algorithmus für die Wasser-Darstellung. Es werden die gewählte Programmiersprache, Algorithmen für LOD, Frustum Culling und die Wellen-Bewegung detailliert dargestellt.
• Ergebnis und Bewertung: In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der Implementierung vorgestellt und das Frustum Culling- und LOD-Verfahren bewertet.

Schlüsselwörter

Die Arbeit konzentriert sich auf die Themenbereiche 3D-Darstellung, Echtzeit-Simulation, Multi-Resolution-Modellierung, Wasser-Oberflächen, Wellenbewegung, Level-of-Detail, Frustum Culling, Algorithmen, Geoinformationssysteme, Software-Entwicklung, Objektorientierung und Programmierung.