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Computer Graphics

Minor Thesis Timon Baetz

Computergraphische Echtzeitsimulation elektrischer Lichtbögen

Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung


Student: Timon Bätz
Betreuer: Dr. rer. nat. Niels von Festenberg
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. rer. nat. Stefan Gumhold

Motivation

Die Erzeugung möglichst treuer natürlicher Szenen und die Simulation deren Phänomene ist ein weit verbreitetes Thema in der Computergraphik. Eine Vielzahl von Arbeiten befasst sich mit dem Wachstum von Pflanzen, dem Erzeugen volumetrischer Wolken, der Simulation von Fluiden, Feuer oder Rauch. Obwohl elektrische Entladungen schon immer eine wichtige Rolle in Filmen, Spielen und Animationen gespielt haben, befassen sich nur wenige Arbeiten mit der physikalischen Simulation dieses Phänomens. Der Großteil dieser Arbeiten basiert auf einem empirischen Ansatz und die Wenigen, die auf einem physikalischen Modell aufbauen, sind so komplex, dass sie nicht in Echtzeit berechnet werden können.

Beschreibung

Ziel dieser Arbeit ist es ein Modell zur Simulation elektrischer Entladungen zu erstellen, das zum einen auf einem theoretisch-physikalischen Hintergrund basiert und zum anderen echtzeitfähig ist.

Ergebnisse

Obwohl der Algorithmus für große Szenen zu komplex wird um in Echtzeit berechenbar zu sein, kann man dennoch in einem begrenzten Raum ein realistisches Gewitter simulieren. Weiterhin eignet sich der Algorithmus auch zur Simulation verschiedenster Arten an Lichtbögen, beispielsweise eine Funkenentladung zwischen zwei elektrischen Leitern.

Ausblick

Ein Thema, mit dem sich diese Arbeit nicht befasst, ist die Berechnung des von der elektrischen Entladung erzeugten Lichts. In verwandten Arbeiten wurde dieses Problem meist durch ein Raytracing Algorithmus gelöst, welcher zwar gute Ergebnisse liefert, jedoch nicht echtzeitfähig ist. Denkbar ist es, mittels GPU-Programmierung eine solche Beleuchtung zu simulieren.

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Last modified: 17th Mar 2011, 10.47 AM
Author: Dipl.-Phys. Niels v. Festenberg