Bearbeiter: G. Reinhardt, F.-K. Hübner, G. Hebermehl
Kooperation: H.-Ch. Hege (ZIB), K. Polthier (TU Berlin), E. Suschke (HU Berlin)
Beschreibung der Forschungsarbeit:
Im Institut werden hauptsächlich 2D- und 3D-Probleme bearbeitet, die in den meisten Fällen auch zeitabhängig sind. Für die Auswertung der komplexen Ergebnisse und die rechnergestützte Simulation ist eine leistungsstarke grafische Umgebung für eine detailtreue und informationsverlustfreie Visualisierung erforderlich. Die grafische Umgebung umfaßt dabei sowohl Hardware- als auch Software-Komponenten.
Nach Konsultationen der Gruppe ,,Visualisierung und Animation`` des Rechenzentrums der Humbold-Universität zu Berlin (Leiter E. Suschke) und der Gruppe ,,Visualisierung und Paralleles Rechnen`` (Leiter H.-Ch. Hege) des ZIB sowie verschiedener Hardware- und Software-Produzenten wurden Vorschläge für die Ausrüstung der grafischen Umgebung erarbeitet und zum Teil umgesetzt.
Hardware für grafische Anwendungen
Bei der Ausstattung liegt ein wichtiges Augenmerk auf einer harmonischen Abstimmung der Qualitätsmerkmale der einzelnen Bestandteile (Bildauflösung, Bildgröße, Farbtiefen u. ä).
Das Herzstück der Ausstattung ist dabei die Workstation zum Erzeugen und Manipulieren von Grafiken. Im Berichtszeitraum wurde dafür ein ,,Reality Engine`` der Firma Silicon Graphics angeschafft.
Diese Workstation ist speziell für grafische Darstellungen prädestiniert (hardwaremäßige Unterstützung verschiedener Algorithmen des Renderings) und für den Anschluß eines Videoboards vorgesehen.
Durch die mögliche Echtzeitverarbeitung über dieses Videoboard (Sirius-Board) wird die Erzeugung von Videosequenzen technologisch stark vereinfacht. Damit läßt sich die grafische Hardware-Ausrüstung bezüglich der Beschreibung herkömmlicher VHS-Kasetten für Präsentationen auf Tagungen und Vorträgen elegant abschließen.
Als Drucker steht ein Laserfarbdrucker für Halbtondruck zur Verfügung. Zum Druck von Grafiken mit stetigen Farbübergängen sowie zum Scannen von Bildern werden Kapazitäten des Rechenzentrums der HU bzw. des ZIB genutzt.
Grafische Basis-Software
Für die Visualisierung der wissenschaftlichen Ergebnisse des Instituts steht auf allen Workstation-Architekturen seit Anfang des Jahres das Application Visualization System (AVS) [1] mit insgesamt 3 Lizenzen zur Verfügung.
Die Visualisierungstechniken des AVS werden z. Z. im Postprocessing genutzt, die Datenstruktur der Applikation wird hierbei ,,offline`` in die Datenstruktur des AVS konvertiert.
Neben dieser Offline-Technik werden im Institut die von den
Mitarbeitern J. Fuhrmann und
H. Langmach entwickelten Pakete ,,gltools`` und
,,Graphics Minimal System`` (GMS) als Online-Visualisierungstechnik in verschiedenen
Applikationen (u. a. testweise im KASKADE-Projekt --- siehe S.
) genutzt. Die ,,gltools`` basieren
auf Moduln von OpenGL, das GMS nutzt Moduln der X11-Bibliothek und Postscript-Macros.
Neben dem AVS ist für die SGI-Architektur das Visualisierungspaket GRAPE (GRAphics Programming Environment) [2] installiert und für einige Applikationen in der Offline-Technik getestet worden.
Als weiteres wissenschaftliches Visualisierungspaket wird z. Z. das Oorange-Paket des SFB 288 der TU Berlin installiert [3].
Software-Erweiterungen
Die Arbeit mit verschiedenen Visualisierungspaketen auf verschiedenen Rechnerarchitekturen erfordert den Umgang mit verschiedenen Dateiformaten für digitalisierte Bilder (Imageformat, Rasterformat). Die Transformation eines Formates in ein anderes ist damit eine natürliche Forderung. Für Archivierungszwecke und aus Datenübertragungsgründen spielen dabei vor allem architekturunabhängige Formate und Formate, die eine Datenkomprimierung beinhalten, eine herausragende Rolle.
Aus diesen Gründen ist das AVS um Public Domain Software erweitert worden, welche u. a. die Ein- und Ausgabe verschiedener Imageformate für das AVS zuläßt. Die Installation dieser Software bedingte die Installation von Komponenten, mit denen explizit verschiedene Konvertierungen (als auch Manipulierungen) von Imageformaten (ca. 40) durchgeführt werden können.
MPEG-Videos
Architekturunabhängige Formate und Datenkomprimierung sind zentrale Merkmale der Arbeit der ,,Moving Picture Experts Group`` (MPEG) zur Standardisierung der Codierung von Videos mit zugehörigem Ton (Audio). Mit der auf dieser Arbeit aufbauenden Software des Berkeley Multimedia Research Center (BMRC), University of California, zum Codieren und Decodieren ist die Produktion und Vorführung von Videosequenzen auf Workstations möglich. Am Institut ist die Installation vollständig auf der SGI-Architektur durchgeführt. Das Abspielen von MPEG-Videosequenzen ist auf Sun- und DEC-Architekturen möglich.
Anwendungen
Neben der Erzeugung verschiedener Bilder mit AVS für Präsentationszwecke sind mehrere MPEG-Videos für verschiedene Arbeitsgruppen des Instituts erstellt worden:
-Welle im Rechteck-Hohlraumresonator`` demonstriert das zeitliche Verhalten zweier
Vektorfelder (elektrisches und magnetisches Feld) im dreidimensionalen Raum
(gemeinsam mit M. Uhle, FG 3).
Projektliteratur:
