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Computer Graphics

Minor Thesis Reduan Anton Franck

Simulation und Visualisierung des Wachstums von Quarzkristallen

Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung

Belegstudent: R. Anton Franck
Betreuer: Dr. rer. nat. Niels von Festenberg
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. rer. nat. Stefan Gumhold

Motivation

Die meiste solide Materie ist kristallin aufgebaut, was heißt, daß sich die Teilchen dieser Materie im Festzustand an einem regelmäßigen Gitterbau ausrichten und damit kristallisieren. Kristalle treten z. B. in Zähnen, Metall(-verbindungen) oder Plastarten auf. Besonders aber bei Mineralen, wie z.B. Quarz erscheinen Kristalle für die Computergrafik untersuchenswert. Es gibt vereinzelt Simulationsanwendungen, die das Wachsen von Eis- und Schneekristallen simulieren und visualisieren, jedoch keine Simulationsanwendungen um dies für Quarzkristalle umzusetzen. Quarzkristalle treten häufiger in Kristallstufen vieler Einzelkristalle auf. Es sollte daher ein Algorithmus entwickelt werden, der aus gesetzten Kristallisationskeimen Kristallstufen erzeugt.

Beschreibung

Der daraufhin entwickelte Algorithmus ist für die Anwendung auf Kristallkeimverteilungen vieler Kristallkeime auf Grund der benötigten Rechenzeit nicht geeignet. Er bietet aber dennoch Einblick in Ausschnitte von Kristallstufen. Die Kristallindividuen werden nach der Kristallkeimsetzung verschwenkt und das Wachstum in Gang gesetzt. Es stellte sich dabei als Simulations- und Visualisierungsgrundlage die Verwendung von kristallvertretenden Polyedern als am zweckmäßigsten heraus. Dadurch kann das zu Grunde liegenden Wachstumsmodell flächiger Teilchenanlagerung auf bereits bestehenden Facetten des Kristalls am effektivsten umgesetzt werden. Die Facetten des Kristalls, bzw. die Ebenen des Polyeders werden dabei im Zuge des Wachstums relativ zum Polyederinneren distanzierend verschoben, womit das Polyeder anwächst.

Ergebnisse

Ansicht 1
Ansicht 1
Ansicht 1
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Ausblick


Dieser Ansatz über Polyeder kann als Grundlage für weitere Ansätze dienen, die ebenfalls computergraphisch interessant sind und auch auf die Formenvielfalt anderer Kristalltypen abzielt, auch ist eine Kombination verschiedener Kristalltypen möglich, z.B. Pyrit und Quarz.

Download

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Last modified: 30th Aug 2011, 6.20 AM
Author: Corina Weissbach