International Journal on Digital Libraries, Vol.11 (2011), 2, pp. 111-123

Digital Library support for textual and certain types of non-textual documents has significantly advanced over the last years. While Digital Library support implies many aspects along the whole library workflow model, interactive and visual retrieval allowing effective query formulation and result presentation are important functions. Recently, new kinds of non-textual documents which merit Digital Library support, but yet cannot be fully accommodated by existing Digital Library technology, have come into focus. Scientific data, as produced for example, by scientific experimentation, simulation or observation, is such a document type. In this article we report on a concept and first implementation of Digital Library functionality for supporting visual retrieval and exploration in a specific important class of scientific primary data, namely, time-oriented research data. The approach is developed in an interdisciplinary effort by experts from the library, natural sciences, and visual analytics communities. In addition to presenting the concept and to discussing relevant challenges, we present results from a first implementation of our approach as applied on a real-world scientific primary data set. We also report from initial user feedback obtained during discussions with domain experts from the earth observation sciences, indicating the usefulness of our approach.

Computer Graphics Forum, Vol.30 (2011), 3, pp. 891-900

Exploration and selection of data descriptors representing objects using a set of features are important components in many data analysis tasks. Usually, for a given dataset, an optimal data description does not exist, as the suitable data representation is strongly use case dependent. Many solutions for selecting a suitable data description have been proposed. In most instances, they require data labels and often are black box approaches. Non-expert users have difficulties to comprehend the coherency of input, parameters, and output of these algorithms. Alternative approaches, interactive systems for visual feature selection, overburden the user with an overwhelming set of options and data views. Therefore, it is essential to offer the users guidance in this analytical process. In this paper, we present a novel system for data description selection, which facilitates the user's access to the data analysis process. As finding of suitable data description consists of several steps, we support the user with guidance. Our system combines automatic data analysis with interactive visualizations. By this, the system provides a recommendation for suitable data descriptor selections. It supports the comparison of data descriptors with differing dimensionality for unlabeled data. We propose specialized scores and interactive views for descriptor comparison. The visualization techniques are scatterplot-based and grid-based. For the latter case, we apply Self-Organizing Maps as adaptive grids which are well suited for large multi-dimensional data sets. As an example, we demonstrate the usability of our system on a real-world biochemical application.

Smith, Michael J. (Ed.) et al.: Human Interface and the Management of Information: Part I : Interacting with Information. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6771), pp. 528-537

Existing reference models for recommender systems are on an abstract level of detail or do not point out the processes and transitions of recommendation systems. However, this information is relevant for developers to design or improve recommendation systems. Even so, users need some background information of the calculation process to understand the process and accept or configure these systems proper. In this paper we present a comprehensive reference model for recommender systems which conjuncts the recommendation processes on an adequate level of detail. To achieve this, the processes of content-based and collaboration-based systems are merged and extended by the transitions and phases of hybrid systems. Furthermore, the algorithms which can be applied in the phases of the model are examined to identify the data flow between these phases. With our model those information of the recommendation calculation process can be identified, which encourages the traceability and thus the acceptance of recommendations.

Stephanidis, Constantine (Ed.): Universal Access in Human-Computer Interaction: Part I : Design for All and eInclusion. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6765), pp. 20-29

Nowadays a wide range of input devices are available to users of technical systems. Especially modern alternative interaction devices, which are known from game consoles etc., provide a more natural way of interaction. But the support in computer programs is currently a big challenge, because a high effort is to invest for developing an application that supports such alternative input devices. For this fact we made a concept for an interaction system, which supports the use of alternative interaction devices. The interaction-system consists as central element a server, which provides a simple access interface for application to support such devices. It is also possible to address an abstract device by its properties and the interaction-system overtakes the converting from a concrete device. For realizing this idea, we also defined a taxonomy for classifying interaction devices by its interaction method and in dependence to the required interaction results, like recognized gestures. Later, by using this system, it is generally possible to develop a user-centered system by integrating this interaction-system, because an adequate integration of alternative interaction devices provides a more natural and easy to understand form of interaction.

Stephanidis, Constantine (Ed.): Universal Access in Human-Computer Interaction: Part I : Design for All and eInclusion. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6765), pp. 317-326

Searching information on web turned to a matter of course in the last years. The visualization and filtering of the results of such search queries plays a key-role in different disciplines and is still today under research. In this paper a new approach for classifying the search intention of users' is presented. The approach uses existing and easy parameters for a differentiation between explorative and targeted search. The results of the classification are used for a differentiated presentation based on graphical visualization techniques.

Candel Torres, Ignacio (Ed.) et al.: ICERI 2011. Proceedings : 4th International Conference of Education, Research and Innovation. Valencia: IATED, 2011, pp. 002050-002057

Today's society especially in the western world is marked by life-long learning, because of an increasing technology development primary in Information Communication Technologies and because of an increasing need of up-to-date experts. In contrast to urban regions, the education in rural areas often is only possible virtually. Therefore, a various number of e-Learning Systems exist, that are oftentimes hard to use especially for less computer experienced users. For providing a facilitated access to e-Knowledge in such e-Learning Systems this paper describes an approach for developing an easy usable and understandable portal that furthermore aims to achieve a positive emotional feeling. These emotional aspects, subsumed in user experience, are a necessary factor if the user should be motivated and supported during his learning process.

Candel Torres, Ignacio (Ed.) et al.: ICERI 2011. Proceedings : 4th International Conference of Education, Research and Innovation. Valencia: IATED, 2011, pp. 001348-001354

The requirements on today's employees have been changed in the past. Today the western world needs significant more well educated employees, often named as experts. To be attractive for the job market the employees have to stay up-to-date and to improve their skills continuously, so lifelong-learning becomes important for the business carrier. But especially this advanced learning becomes difficult for people in rural regions. The existing strategies like improving skills on adult education centres is not appropriated for the rural population because of e.g. travelling costs. To solve this discriminating circumstance is the main goal of the RURALeNTER project. The project aims to develop a new approach how advanced education can be provided to the rural population by using modern technologies over internet. The effective use of specifically to the requirements of rural population developed internet tools enables even for beginners the possibility to be similar effective as the advanced training that is provided in urban regions in the traditional form. The resulting approach was tested and used amongst others in Spain, Austria and Romania.

Kurosu, Masaaki (Ed.): Human Centered Design : Second International Conference: HCD 2011. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6776), pp. 491-499

The Semantic Web is a powerful technology for organizing the data in our information based society. The collection and organization of information is an important step for showing important information to interested people. But the usage of such semantic-based data sources depends on effective and efficient information visualizations. Currently different kinds of visualizations in general and visualization metaphors do exist. Many of them are also applied for semantic data source, but often they are designed for semantic web experts and neglecting the normal user and his perception of an easy useable visualization. This kind of user needs less information, but rather a reduced qualitative view on the data. These two aspects of large amount of existing data and one for normal users easy to understand visualization is often not reconcilable. In this paper we create a concept for a visualization to show a bigger set of information to such normal users without overstraining them, because of layer-based data visualization, next to an integration of a Focus and Context metaphor.

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE): Ambient Assisted Living : 4. Deutscher AAL-Kongress mit Ausstellung. Demographischer Wandel-Assistenzsysteme aus der Forschung in den Markt [CD-ROM]. Berlin u.a.: VDE-Verl., 2011, 10 pp. ; Paper 5.3

Die Verwendung von modernen Interaktionsmethoden und Geräten erlaubte eine natürlichere und intuitive Interaktion. Gegenwärtig haben lediglich die Smartphones und Spielekonsolen großen Absatz, welche eine gestenbasierte Interaktion unterstützen. Dies geht einher, dass solche Geräte nicht nur von technisch versierten Konsumenten gekauft werden. Die Interaktion mit solchen Geräten gestaltet sich so einfach, dass oftmals auch ältere Personen mit diesen spielen oder arbeiten. Insbesondere ältere Personen sind häufig gehandicapt, so haben sie oftmals Probleme kleinere Text zu lesen, wie sie häufig auf Fernbedienungen gedruckt sind. Ebenso neigen sie dazu, schnell überfordert zu sein, so dass gerade größere technische Systeme keine Hilfe sind. Wenn die Geräte mit Gesten steuerbar sind, sind die genannten Probleme oftmals vermeidbar. Um aber eine intuitive und einfache Gesteninteraktion zu ermöglichen, müssen entsprechend verständliche und nachvollziehbare Gesten unterstützt werden. Aus diesem Grund versuchen wir in diesem Paper intuitive Gesten für gängige Interaktionsszenarien an computerbasierten Systemen für den Einsatz in unterstützenden Umgebungen zu identifizieren. Im Rahmen der Evaluation sollen die Probanden hierfür ihre bevorzugten Gesten für die verschiedenen Interaktionsszenarien einbringen. Auf Grundlage der Ergebnisse kann später ein intuitiv bedienbares System, unter Verwendung eines beschleunigungssensorbasierten Geräts, entwickelt werden, mit welchem die Nutzer auf intuitive Weise kommunizieren können.

Semantisch annotierte Daten spielen eine immer wichtigere Rolle in zukünftigen Systemen zur Informationsdarstellung und Wissensaneignung. Besonders das Linked Open Data (LOD) Format erfährt in neuerer Zeit ein erstaunliches Wachstum. Trotz dieser Entwicklung werden die Vorteile semantischer Daten bisher von den wenigsten Internetanwendungen aufgegriffen. Diese Arbeit beschreibt einen neuen Ansatz zur benutzerzentrierten, datenadaptiven semantischen Visualisierung für Suchergebnisse aus Linked Open Data Anwendungen. Die erarbeiteten Konzepte machen von den Vorteilen semantischer Daten gebrauch, vereint mit der dynamischen Kombination von Darstellungstechniken aus dem Bereich der Informationsvisualisierung. Die Arbeit startet mit einer Beschreibung grundlegender Konzepte der Informationsvisualisierung, semantischer Daten und einer Diskussion über die Vor- und Nachteile von Visualisierungsmethoden speziell für semantische Daten. Im folgenden Kapitel werden aktuelle Methoden aus der Informationsvisualisierung vorgestellt und wichtige LOD-Systeme beschrieben. Der Vergleich und die Bewertung aktueller Anwendungen zur Visualisierung von semantischen Daten bilden den Kern dieses Kapitels. Danach folgt die Beschreibung des neuen Konzepts, das die charakteristische Struktur von LOD-Systemen mit den Vorteilen aktueller Visualisierungtechniken vereint. Das Ergebnis ist ein Visualisierungssystem, das die Komposition verschiedener Visualisierungstechniken an die zugrunde liegende Datenstruktur anpasst und so die Vorteile beider Bereiche miteinander verbindet. Die Beschreibung der Implementierung eines Prototypen folgt, an dessen Beispiel die Vorteile des neuen Systems erläutert werden. Die Zusammenfassung der erarbeiteten Konzepte zusammen mit einem Ausblick auf weitere Forschungsthemen, basierend auf den vorgestellten Ansätzen, schließen die Arbeit ab.

Moderne Interaktionsgeräte orientieren sich bei der Interaktion zunehmend an der natürlich menschlichen Interaktion, wie beispielsweise über Gesten. Dieser Trend begann 2006 insbesondere durch den Verkaufserfolg der Spielekonsole Wii von Nintendo und dem dazugehörigen gestenbasierten Controller, der WiiMote. Hierbei war es erstmals möglich Spiele komplett über Gesten zu bedienen. Der Vorteil dieser modernen Interaktion ist die einfachere und leicht verständlichere Kommunikation zwischen und Mensch und Maschine. Im Gegensatz zu solchen proprietären Systemen, die mittels speziell aufeinander abgestimmten Hardware und Software arbeiten, sind im PC Bereich gestenbasierte Steuerungen selten verwendet. Der Grund liegt in einer fehlenden zentralen Unterstützung, so dass Anwendungsentwickler solche Geräte für jede Anwendung individuell berücksichtigen müssen. Dies stellt aber einen großen zusätzlichen Aufwand dar, der selten im Rahmen der Softwareentwicklung berücksichtigt wird. Aus diesem Grund gibt es auch nur wenige Umsetzungen von Anwendungen, die alternative Eingabegeräte unterstützen. Zumeist handelt es sich bei solchen Anwendungen um Spezialsoftware, für deren Zweck die Eingabegeräte und Einbindung der Geräte optimiert sind. Die vorliegende Arbeit sieht daher als Ziel die Entwicklung eines Konzepts für eine zentrale Unterstützung moderner alternativer Eingabegeräte. Hierfür muss zusätzlich eine Klassifikation entwickelt werden, die eine Organisation der verschiedenen Eingabegeräte unter Berücksichtigung der Interaktionsmethoden und benötigtem Interaktionsergebnis (z.B. Koordinaten, erkannte Geste) erlaubt und so eine spätere Einbindung in eine Anwendung vereinfacht und fördert. Mittels dieses Konzepts ist es möglich ein System zu entwickeln, das alle Geräte und deren Interaktionsformen organisiert. Ein Entwickler ist damit in der Lage, unter Verwendung der bereitgestellten Schnittstellen, diese Eingabegeräte in seine Anwendung einzubinden und sie als Kommunikationsmittel für den Nutzer bereitstellen. Zur Entwicklung eines solchen Systems werden zunächst theoretische Ansätze aus dem Bereich der Mensch-Computer-Interaktion betrachtet, die als Grundlage für die methodische Anwendung dienen soll. Dies umfasst auch eine Betrachtung aktuell verfügbarer alternativer Eingabegeräte. Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen werden insbesondere aktuelle Klassifikationskonzepte, sowie Umsetzungen von Interaktionssystemen betrachtet. Die gesammelten Erkenntnisse werden herangezogen, um ein Konzept für ein Interaktionssystem zu entwickelt und deren zugrundeliegenden Organisation der zu unterstützenden Eingabegeräte. Auf Basis dieses Konzeptes folgt abschließend eine Beschreibung der prototypisch technischen Umsetzung, unter der beispielhaften Verwendung der WiiMote.

Computer Graphics Forum, Vol.30 (2011), 6, pp. 1719-1749

The analysis of large graphs plays a prominent role in various fields of research and is relevant in many important application areas. Effective visual analysis of graphs requires appropriate visual presentations in combination with respective user interaction facilities and algorithmic graph analysis methods. How to design appropriate graph analysis systems depends on many factors, including the type of graph describing the data, the analytical task at hand and the applicability of graph analysis methods. The most recent surveys of graph visualization and navigation techniques cover techniques that had been introduced until 2000 or concentrate only on graph layouts published until 2002. Recently, new techniques have been developed covering a broader range of graph types, such as timevarying graphs. Also, in accordance with ever growing amounts of graph-structured data becoming available, the inclusion of algorithmic graph analysis and interaction techniques becomes increasingly important. In this State-of-the-Art Report, we survey available techniques for the visual analysis of large graphs. Our review first considers graph visualization techniques according to the type of graphs supported. The visualization techniques form the basis for the presentation of interaction approaches suitable for visual graph exploration. As an important component of visual graph analysis, we discuss various graph algorithmic aspects useful for the different stages of the visual graph analysis process. We also present main open research challenges in this field.

Miksch, Silvia (Ed.) et al.: IEEE Conference on Visual Analytics Science and Technology 2011. Proceedings : VAST 2011. New York: IEEE Press, 2011, pp. 111-120

We propose a method for the semi-automated refinement of the results of feature subset selection algorithms. Feature subset selection is a preliminary step in data analysis which identifies the most useful subset of features (columns) in a data table. So-called filter techniques use statistical ranking measures for the correlation of features. Usually a measure is applied to all entities (rows) of a data table. However, the differing contributions of subsets of data entities are masked by statistical aggregation. Feature and entity subset selection are, thus, highly interdependent. Due to the difficulty in visualizing a high-dimensional data table, most feature subset selection algorithms are applied as a black box at the outset of an analysis. Our visualization technique, SmartStripes, allows users to step into the feature subset selection process. It enables the investigation of dependencies and interdependencies between different feature and entity subsets. A user may even choose to control the iterations manually, taking into account the ranking measures, the contributions of different entity subsets, as well as the semantics of the features.

Miksch, Silvia (Ed.) et al.: EuroVA 2011 : International Workshop on Visual Analytics. Goslar: Eurographics Association, 2011, pp. 13-16

We propose a visualization method for the diagnosis and interactive refinement of automatic techniques for feature subset selection. So-called filter techniques use statistical ranking measures to identify the most useful combination of features for further analysis. Usually a measure is applied to all entities of a data-table. The influence of atypical entities can distort the result, but this distortion may be masked by the statistical aggregation. Clearly, feature and entity subset selection are highly interdependent. Our technique, SmartStripes, intends to make this interdependency visible.

Smith, Michael J. (Ed.) et al.: Human Interface and the Management of Information: Part I : Interacting with Information. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6771), pp. 239-248

Semantically annotated data gain more and more importance in future information acquiring processes. Especially the Linked Open Data (LOD) format has already experienced a great growth. However, the user-interfaces of web-applications mostly do not reflect the added value of semantics data. The following paper describes a new approach of user-centered data-adaptive semantics visualization, which makes use of the advantages of semantics data combined with an adaptive composition of information visualization techniques. It starts with a related work section, where existing LOD systems and information visualization techniques are described. After that, the new approach will bridge the gap between semantically annotated data (LOD) and information visualization and introduces a visualization system that adapts the composition of visualizations based on the underlying data structure. A case study of an example case will conclude this paper.

Kurosu, Masaaki (Ed.): Human Centered Design : Second International Conference: HCD 2011. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6776), pp. 576-585

Presenting information in a user-oriented way has a significant impact on the success and comprehensibility of data visualizations. In order to correctly and comprehensibly visualize data in a user-oriented way data specific aspects have to be considered. Furthermore, user-oriented perception characteristics are decisive for the fast and proper interpretation of the visualized data. In this paper we present a taxonomy for graph visualization techniques. On the one hand it provides the user-oriented identification of applicable visual features for given data to be visualized. On the other hand the set of visualization techniques is enclosed which supports these identified visual features. Thus, the taxonomy supports the development of user-oriented visualizations by examination of data to obtain a beneficial association of data to visual features.

Stephanidis, Constantine (Ed.): Universal Access in Human-Computer Interaction: Part II : Users Diversity. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6766), pp. 88-97

The automatic adaptation of information visualization systems to the requirements of users plays a key-role in today's research. Different approaches from both disciplines try to face this phenomenon. The modeling of user is an essential part of a user-centered adaptation of visualization. In this paper we introduce a new approach for modeling users especially for semantic visualization systems. The approach consists of a three dimensional model, where semantic data, user and visualization are set in relation in different abstraction layer.

Kurosu, Masaaki (Ed.): Human Centered Design : Second International Conference: HCD 2011. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6776), pp. 566-575

Today the information visualization takes in an important position, because it is required in nearly every context where large databases have to be visualized. For this challenge new approaches are needed to allow the user an adequate access to these data. Static visualizations are only able to show the data without any support to the users, which is the reason for the accomplished researches to adaptive user-interfaces, in particular for adaptive visualizations. By these approaches the visualizations were adapted to the users' behavior, so that graphical primitives were change to support a user e.g. by highlighting user-specific entities, which seems relevant for a user. This approach is commonly used, but it is limited on changes for just a single visualization. Modern heterogeneous data providing different kinds of aspects, which modern visualizations try to regard, but therefore a user often needs more than a single visualization for making an information retrieval. In this paper we describe a concept for adapting the user-interface by selecting visualizations in dependence to automatically generated data characteristics. So visualizations will be chosen, which are fitting well to the generated characteristics. Finally the user gets an aquatically arranged set of visualizations as initial point of his interaction through the data.

Wichert, Reiner (Ed.) et al.: Ambient Assisted Living : 4. AAL-Kongress 2011. Berlin: Springer Science+Business Media, 2011. (Advanced Technologies and Societal Change), pp. 75-90

Using modern interaction methods and devices provides a more natural and intuitive interaction. Currently, only mobile phones and game consoles which are supporting such gesture-based interactions have good payment-rates. This comes along, that such devices will bought not only by the traditional technical experienced consumers. The interaction with such devices becomes so easy, that also older people playing or working with them. Especially older people have more handicaps, so for them it is hard to read small text, like they are used as description to buttons on remote controls for televisions. They also become fast overstrained, so that bigger technical systems are no help for them. If it is possible to interact with gestures, all these problems can be avoided. But to allow an intuitive and easy gesture interaction, gestures have to be supported, which are easy to understand. Because of that fact, in this paper we tried to identify intuitive gestures for common interaction scenarios on computer-based systems for uses in ambient assisted environment. In this evaluation, the users should commit their opinion of intuitive gestures for different presented scenarios/tasks. Basing on these results, intuitively useable systems can be developed, so that users are able to communicate with technical systems on more intuitive level with accelerometer-based devices.

Jacko, Julie A. (Ed.): Human-Computer Interaction: Part I : Design and Development Approaches. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6761), pp. 480-489

One key issue of both Information Visualization as well as Adaptive User Interfaces is information overload. While both disciplines have already devised well performing algorithms, methods and applications, a real merging has not taken place yet. Only a few attempts bring the surplus values of both disciplines together, whereas a fine-grained investigation of visualization parameterization is not investigated. Today's systems focus either on the adaptation of visualization types or the parameterization of visualizations. This paper presents a reference Model for Adaptive Visualization Systems (MAVS) that allows the adaptation of both the visualization type and the visualization parameterization. Based on this model, a framework for the adaptive visualization of semantics data will be derived. A use case describing the interaction with an "adaptive visualization cockpit" covering different visualization metaphors concludes the paper.

Heuser, Lutz (Ed.) et al.: Internet der Dienste. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (acatech DISKUTIERT), pp. 19-40

Wissen und Informationen wachsen nicht nur stetig in ihrer Menge, sie stellen heute vielmehr eine bedeutende Ressource vieler Unternehmen dar. Der effiziente Zugriff auf Unternehmenswissen, wie etwa Expertisen, Ansprechpartner, Projekt- und Meilensteinpläne etc. kann Unternehmensprozesse vereinfachen und somit zur Zeit- und Kostenreduktion beitragen. Semantische Technologien bieten zahlreiche Möglichkeiten, um Daten mit Hintergrundinformationen zu ihrer Bedeutung anzureichern und sie mit weiteren relevanten Informationseinheiten zu verbinden. Solche semantische Relationen führen nicht nur zu einer effizienteren Suche in größeren Informationsräumen, sondern unterstützen den Benutzer auch bei diversen Prozessen, wie etwa Editierung, Annotation und Verarbeitung von Informationen. Die komplexen semantischen Strukturen stellen neue Herausforderungen an die Visualisierung dar. SemaVis eine am Fraunhofer IGD entwickelte Kerntechnologie stellt eine komponentenbasierte, modulare Architektur zur Semantik-Visualisierung zur Verfügung, die die Anwendbarkeit der Visualisierungen in verschiedenen Anwendungsszenarien unter Nutzung heterogener Daten für heterogene Benutzer erlaubt.

Jacko, Julie A. (Ed.): Human-Computer Interaction: Part IV : Users and Applications. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2011. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6764), pp. 520-529

Time appears in many different semantic information systems like historical databases, multimedia systems or social communities as a common attribute. Beside the temporal information, the resources in these domains are categorized in a domain-specific schema and interconnected by semantic relations. Nevertheless, the high potential of these systems is not yet exhausted completely. Even today most of these knowledge systems present timedependent semantic knowledge in textual form, what makes it difficult for the average user to understand temporal structures and dependencies. For bridging this gap between human and computer and for simplifying the exploration of time-dependent semantic knowledge, we developed a new interactive timeline visualization called SemaTime. The new designed temporal navigation concept offers an intuitive way for exploring and filtering time-depended resources. Additionally SemaTime offers navigation and visual filtering methods on the conceptual layer of the domain and is able to depict semantic relations. In this paper we describe the conceptual design of SemaTime and illustrate its application potentials in semantic search environments.

Geographische Informationen finden durch die wachsende Verbreitung von satellitengestützten Ortungssystemen vermehrt Einzug in digitale Informationssysteme. Beispielsweise enthalten digitale Medien orts- und zeitbezogene Informationen und auch in sozialen Netzwerken teilen Personen Routenaufzeichnungen oder ihren aktuellen Standort. Zusätzlich werden die digitale Ressourcen in modernen Informationssystemen zunehmend durch semantische Technologien modelliert und miteinander vernetzt, wodurch neue Möglichkeiten für die Wissensverarbeitung und -suche hervorgehen. Dennoch wird das hohe Potential dieser Informationssysteme noch nicht komplett ausgeschöpft, insbesondere wenn es darum geht das vorhandene Wissen in adäquater Weise an den Benutzer zu vermitteln. In dieser Arbeit wird ein Konzept für die interaktive Visualisierung von zeitlich und geographisch annotierten semantischen Informationen vorgestellt, dass dem Benutzer unter Verwendung semantischer Informationen den Umgang mit komplexen geographischen Daten erleichtert. Neben einer Klassifikation von geographischen Informationen werden existierende Konzepte für die Visualisierung von geographischen, zeitlichen und semantischen Daten vorgestellt sowie vergleichend gegenübergestellt. Das entwickelte Konzept liefert Beiträge sowohl für die Visualisierung von zeitlichen-geographischen Informationen als auch für die Verwendung und Darstellung semantischer Informationen im geographischen Umfeld. Beide Aspekte werden in einem einheitlichen Konzept vereint und dessen Anwendung beispielhaft in einem Sozialen-Netzwerk-Szenario präsentiert.

Lalmas, Mounia (Ed.) et al.: Research and Advanced Technology for Digital Libraries : 14th European Conference ECDL. Proceedings. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2010. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 6273), pp. 352-363

Digital Library support for textual and certain types of non-textual documents has significantly advanced over the last years. While Digital Library support implies many aspects along the whole library workflow model, interactive and visual retrieval allowing effective query formulation and result presentation are important functions. Recently, new kinds of non-textual documents which merit Digital Library support, but yet cannot be accommodated by existing Digital Library technology, have come into focus. Scientific primary data, as produced for example, by scientific experimentation, earth observation, or simulation, is such a data type. We report on a concept and first implementation of Digital Library functionality, supporting visual retrieval and exploration in a specific important class of scientific primary data, namely, time-oriented data. The approach is developed in an interdisciplinary effort by experts from the library, natural sciences, and visual analytics communities. In addition to presenting the concept and discussing relevant challenges, we present results from a first implementation of our approach as applied on a real-world scientific primary data set.

Keim, Daniel A. (Ed.) et al.: Mastering the Information Age. Solving Problems with Visual Analytics. Goslar: Eurographics Association, 2010, pp. 145-153

This chapter summarises the challenges according to what we believe to be the main entities of visual analytics and then consolidates the recommendations presented in the individual chapters into higher level recommendations for enabling successful visual analytics research. The challenges and recommendations highlight the interdisciplinary nature of visual analytics and the importance of working together. While many initiatives have been started in di erent countries including many EU member states, only under a worldwide and EU-wide umbrella can significant overlap be avoided, and continued strong collaboration between the research groups be fostered.

Die vorliegende Arbeit präsentiert ein Verfahren zur Approximation von Shadow-Maps und der Analyse des damit verbundenen Approximationsfehlers in Abhängigkeit verschiedener Parameter. Die Umsetzung basiert auf dem bildbasierten Relief-Mapping-Algorithmus, der eine Erweiterung des klassischen Parallax-Mapping beschreibt. Das Verfahren kann in beliebigen Beleuchtungssystemen eingesetzt werden, die auf nahe beieinander stehenden Richtungslichtquellen basieren. Es wird gezeigt, dass der Approximationsfehler unter dieser Voraussetzung eine hinreichend geringe Größenordnung besitzt. Durch die Verarbeitung im Bildraum ist das Verfahren unabhängig von der Szenenkomplexität. Der größte Zeitgewinn kann daher bei komplexen Szenen erwartet werden.

This book is the result of a community effort of the partners of the VisMaster Coordinated Action funded by the European Union. The overarching aim of VisMaster was to create a research roadmap that outlines the current state of visual analytics across many disciplines, and to describe the next steps that have to be taken to foster a strong visual analytics community, thus enabling the development of advanced visual analytic applications.

Keim, Daniel A. (Ed.) et al.: Mastering the Information Age. Solving Problems with Visual Analytics. Goslar: Eurographics Association, 2010, pp. 7-18

Visual analytics is not easy to define, due to its multi-disciplinary nature involving multiple processes and the wide variety of application areas. An early definition was "the science of analytical reasoning facilitated by interactive human-machine interfaces". However, based on current practice, a more specific definition would be: "Visual analytics combines automated Visual analytics combines automated analysis with interactive visualisations analysis techniques with interactive visualisations for an effctive understanding, reasoning and decision making on the basis of very large and complex datasets". So, in terms of the goal of visual analytics, we can elaborate on this definition to state that visual analytics is the creation of tools and techniques to enable people to: - Synthesise information and derive insight from massive, dynamic, ambiguous, and often conflicting data. - Detect the expected and discover the unexpected. - Provide timely, defensible, and understandable assessments. - Communicate these assessment effectively for action

Keim, Daniel A. (Ed.) et al.: Mastering the Information Age. Solving Problems with Visual Analytics. Goslar: Eurographics Association, 2010, pp. 1-6

Raw data has no value in itself, only the extracted information has value. Time and money are wasted and opportunities are lost. Success depends on availability of the right information. Visual analytics aims at making data and information processing transparent. Visual analytics combines the strengths of humans and computers.

Erleben, Kenny (Ed.) et al.: VRIPHYS 10: 7th Workshop in Virtual Reality Interactions and Physical Simulations. Goslar: Eurographics Association, 2010, pp. 21-29

In the field of garment simulation the resolution of the simulation mesh has a direct impact on visual quality. Unfortunately, an increase in mesh resolution introduces a much higher computational cost and potentially causes instability inside the simulation. In addition, it increases the amount of data sent to the renderer for visualisation. Therefore, a GPU-based refinement of the simulated mesh has several advantages, since all additional data is generated immediately before rendering. This allows an increase in visual quality without adding to computational costs for the simulation process or bandwidth necessary for rendering. In this paper we present a view-dependent, adaptive tessellation method designed for the geometry processing stage of modern GPUs. It uses uniform meshes internally, removing the necessity to store external patches. Since we deal with a local refinement scheme, sudden changes in the mesh structure size on adjacent patches may occur incidentally. To reduce this effect as far as possible, we control the triangle density distribution of the refinement process inside a refined triangle patch.

Institute for Systems and Technologies of Information, Control and Communication (INSTICC): VISIGRAPP 2010. Proceedings : International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications. INSTICC Press, 2010, pp. 246-253

Scene graphs are widely used as a description of spatial relations between objects in a scene. Current scene graphs use linear transformations for this purpose. This limits the relation of two objects in the hierarchy to simple transformations like sheer, translation, rotation and scaling. In contrast to this, we want to represent and control deformations that result from propagating the dynamics of objects to deformable attached objects. Our solution is to replace the linear 4x4 matrix-based transformation of a scene graph by a more generic trilinear transformation. The linear transformation allows the composition of the transformation hierarchy into one transformation. Our approach additionally allows the handling of deformations on the same level. Building on this concept we present a system capable of real-time rendering. The computations of the applied deformations of the scene graph are performed in real-time on the GPU. We allow the approximation of arbitrary nonlinear transformations and deformations by utilising grids of trilinear transformations in our system. As an application we show geometric attachments on deformable objects and their deformation on a scene graph level.

EuroVAST 2010 is the first international symposium on visual analytics science and technology held in Europe. The goal of the symposium is to promote and advance the combination and integration of visualization and analytics methods for the purpose of problem solving in a variety of application domains (engineering, business, public policy, medicine, security, etc). Visual Analytics is the science of analytical reasoning supported by the interactive visual interfaces, which requires interdisciplinary science integrating techniques from visualization and computer graphics, statistics and mathematics, data management and knowledge representation, data analysis and machine learning, cognitive and perceptual sciences, and more.

IM - Die Fachzeitschrift für Information Management & Consulting, Vol.25 (2010), 3, pp. 10-17

Visual Analytics bietet eine Möglichkeit, um große Datenmengen besser zu verstehen. Wissen kann damit aus den gesammelten Unternehmensdaten gewonnen werden. Dieses Wissen kann für Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil bedeuten. Bisher werden Unternehmenskennzahlen lediglich mithilfe von statistischen Modellen berechnet. Doch der Bezug zwischen den Daten, den Modellen und den Unternehmenszielen bleibt häufig unklar. Wenn die Visualisierung als wesentlicher Bestandteil des Analyseprozesses eingebunden wird, wird das Verständnis von den Modellen sowie auch von den Daten erhöht. Fehler in den zugrundeliegenden Annahmen können früher behoben werden und neu entdeckte Zusammenhänge können zu sicheren, an Fakten und Zielen überprüfbaren Kennzahlen beim Reporting führen.

Kohlhammer, Jörn (Ed.) et al.: EuroVAST 2010 : International Symposium on Visual Analytics Science and Technology. Goslar: Eurographics Association, 2010, pp. 7-12

Graphs are used in various application areas such as chemical, social or shareholder network analysis. Finding relevant graphs in large graph databases is thereby an important problem. Such search starts with the definition of the query object. Defining the query graph quickly and effectively so that it matches meaningful data in the database is difficult. In this paper, we introduce a system, which guides the user through the process of query graph building. We propose three approaches for graph definition. First, query by example selection starting from an overview of the graph types in the database, second query by sketch combining graph building blocks (i.e., topologic subgraphs) with free graph drawing, and third a combination of both approaches. In all three query definition ways, we support the user with intelligent, data dependent recommendations. It covers the whole spectrum of building parameters such as representative examples, frequent building blocks, or common graph size.

Hauser, Helwig (Ed.) et al.: Eurographics 2010. State of the Art Reports (STARs), pp. 113-136

The analysis of large graphs plays a prominent role in various fields of research and is relevant in many important application areas. Effective visual analysis of graphs requires appropriate visual presentations in combination with respective user interaction facilities and algorithmic graph analysis methods. How to design appropriate graph analysis systems depends on many factors, including the type of graph describing the data, the analytical task at hand, and the applicability of graph analysis methods. The most recent surveys of graph visualization and navigation techniques were presented by Herman et al. [HMM00] and Diaz [DPS02]. The first work surveyed the main techniques for visualization of hierarchies and graphs in general that had been introduced until 2000. The second work concentrated on graph layouts introduced until 2002. Recently, new techniques have been developed covering a broader range of graph types, such as time-varying graphs. Also, in accordance with ever growing amounts of graph-structured data becoming available, the inclusion of algorithmic graph analysis and interaction techniques becomes increasingly important. In this State-of-the-Art Report, we survey available techniques for the visual analysis of large graphs. Our review firstly considers graph visualization techniques according to the type of graphs supported. The visualization techniques form the basis for the presentation of interaction approaches suitable for visual graph exploration. As an important component of visual graph analysis, we discuss various graph algorithmic aspects useful for the different stages of the visual graph analysis process.

MacEachren, Alan M. (Ed.) et al.: IEEE Conference on Visual Analytics Science and Technology 2010. Proceedings : VAST 2010. New York: IEEE Press, 2010, pp. 239-240

We present an iterative strategy for finding a relevant subset of attributes for the purpose of classification in high-dimensional, heterogeneous data sets. The attribute subset is used for the construction of a classifier function. In order to cope with the challenge of scalability, the analysis is split into an overview of all attributes and a detailed analysis of small groups of attributes. The overview provides generic information on statistical dependencies between attributes. With this information the user can select groups of attributes and an analytical method for their detailed analysis. The detailed analysis involves the identification of redundant attributes (via classification or regression) and the creation of summarizing attributes (via clustering or dimension reduction). Our strategy does not prescribe specific analytical methods. Instead, we recursively combine the results of different methods to find or generate a subset of attributes to use for classification.

Kohlhammer, Jörn (Ed.) et al.: EuroVAST 2010 : International Symposium on Visual Analytics Science and Technology. Goslar: Eurographics Association, 2010, pp. 45-50

In this work, we combine KVMaps, a visualization technique presented in [May07] for the visualization of statistical aggregations in multivariate contingency tables, with the measures used for the statistical Chi-Square goodness-of-fit test. Goodness-of-fit tests are used to check whether a given distribution of values matches an expected distribution. A single test statistic is calculated to represent the deviation of the complete dataset. By visualizing the deviations for all entries in the contingency table, it is possible to identify the patterns in the distribution of data items, which contribute most to the overall deviation of the dataset. We present two use cases to illustrate how the information about the patterns can be used.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Projektdaten, die im Rahmen des Projektmanagements generiert wurden. Ziel dabei ist es, systematische Problemstellen zu identifizieren und daraus für zukünftige Projekte zu lernen und Konsequenzen ziehen zu können. Der verwendete Ansatz ist ein Data Mining-Verfahren, genauer gesagt ein Item Set Mining in Kombination mit einem Association Rule Mining. Um den Besonderheiten der vorliegenden Problematik gerecht werden zu können, müssen diese zu einem Multi Attribute Mining ausgedehnt werden. Dieses wird hier um die Verwendung von allgemeinen Relationen zur Gruppierung über diese Attribute erweitert. Auch eine Implementierung des neuen Ansatzes wird vorgestellt.

MacEachren, Alan M. (Ed.) et al.: IEEE Conference on Visual Analytics Science and Technology 2010. Proceedings : VAST 2010. New York: IEEE Press, 2010, pp. 251-252

The visual analysis of video content is an important research topic due to the huge amount of video data that is generated every day. Annotating this data will become a major problem since the amount of videos further increases. With this work we introduce a system that combines a visualization tool with automatic video segmentation techniques and a characteristic key-frame extraction. A summary of the content of a whole video in one view is realized. Furthermore, the user can interactively browse through the video via our visualization interface to get more detailed information. The system is adapted to two application scenarios and a third application is discussed for future work.

Trepte, Sabine (Ed.) et al.: Allgemeinbildung in Deutschland : Erkenntnisse aus dem SPIEGEL-Studentenpisa-Test. Wiesbaden: VS Verlag, 2010, pp. 87-104

Wenn Wissenschaftler Daten (z.B. des Studentenpisa-Tests des SPIEGEL) analysieren, stellen sie gemeinhin Hypothesen auf und überprüfen diese dann. In diesem Beitrag wird ein anderes Verfahren vorgestellt. Es handelt sich um ein exploratives Vorgehen, das es erlaubt, versteckte Zusammenhänge in großen und komplexen Datensammlungen zu finden. Dazu werden die Daten ohne die Formulierung einer bestimmten Fragestellung mittels interaktiver graphischer Darstellungen untersucht. Der Beitrag erläutert diese Herangehensweise und stellt drei Techniken vor, die für diesen Zweck am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Darmstadt und an der TU Darmstadt entwickelt worden sind. Die Vielzahl von möglichen Aussagen über einen unbekannten Datensatz wird mit diesen und vergleichbaren Techniken auf jene reduziert, die es wert sind, genauer untersucht zu werden.

Park, Jinah (Ed.) et al.: SPIE Conference on Visualization and Data Analysis 2010. Bellingham: SPIE Press, 2010. (Proceedings of SPIE 7530), pp. 7500E-1 - 7500E-12

The analysis of high-dimensional data is an important, yet inherently difficult problem. Projection techniques such as PCA, MDS, and SOM can be used to map high-dimensional data to 2D display space. However, projections typically incur a loss in information. Often uncertainty exists regarding the precision of the projection as compared with its original data characteristics. While the output quality of these projection techniques can be discussed in terms of algorithmic assessment, visualization is often helpful for better understanding the results. We address the visual assessment of projection precision by an approach integrating an appropriately designed projection precision measure directly into the projection visualization. To this end, a flexible projection precision measure is defined that allows the user to balance the degree of locality at which the measure is evaluated. Several visual mappings are designed for integrating the precision measure into the projection visualization at various levels of abstraction. The techniques are implemented in a fully interactive system which is practically applied on several data sets. We demonstrate the usefulness of the approach for visual analysis of classified and clustered high-dimensional data sets. We thereby show how our novel interactive precision quality visualization system helps to examine preservation of closeness of the data in original space into the low-dimensional space.

Hansen, Hans Robert (Ed.) et al.: Business Services: Konzepte, Technologien, Anwendungen Band 1 : 9. Internationale Tagung Wirtschaftsinformatik. Wien: Österreichische Computer Gesellschaft, 2009. (books [at] ocg [dot] at 246), pp. 641-650

This paper introduces a remote visualization approach that enables the visualization of data sets on mobile devices or in web environments. With this approach the necessary computing power can be outsourced to a server environment. The developed system allows the rendering of 2D and 3D graphics on mobile phones or web browsers with high quality independent of the size of the original data set. Compared to known terminal server or other proprietary remote systems our approach offers a very simple way to integrate with a large variety of applications which makes it useful for real-life application scenarios in business processes.

Tavangarian, Djamshid (Ed.) et al.: Intelligent Interactive Assistance and Mobile Multimedia Computing : International Conference, IMC 2009. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2009. (Communications in Computer and Information Science 53), p. 131-142

The latest mobile devices are capable of displaying graphical content on larger screens and by increased CPU power offer possibilities for new interesting system approaches and technologies especially in the field of 3D visualization. This paper presents a generic framework for remote visualization on such devices. The presented framework focuses on increased portability and flexibility that goes beyond the results of previous work in this research area. On the server side, existing visualization applications can easily be integrated with and connected to mobile devices. On the client side, the utilization of current standard technologies assures a high portability over a variety of different mobile operating systems and devices.

Chen, Min (Ed.) et al.: WSCG 2009. Communication Papers Proceedings. Plzen: University of West Bohemia, 2009, pp. 1-8

In this paper we present a hybrid technique for illuminating a dynamic scene with self shadowing. Our goal is to perform the necessary calculations with real-time or interactive frame rates. The main idea is to split up the self shadowing process into a global and a local part. This separation allows us to choose combinations of completely independent algorithmic approaches. The global part calculates the self shadowing information of the entire scene. Since it has to process the whole scene, it has a high computational cost; however, a coarse approximation can be created in a short time. In contrast the process for the local part deals with fine details, which have local impact on the scene. It only processes a relevant subset of the scene. Finally we present results based on an implementation using a GPU based self shadowing approximation combined with screen space ambient occlusion for solving the local part.

Amicis, Raffaele de (Ed.) et al.: GeoSpatial Visual Analytics : Geographical Information Processing and Visual Analytics for Environmental Security. Berlin: Springer Science+Business Media, 2009. (NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security), pp. 299-310

The collection and storage of huge amounts of data is no longer a challenge by itself. However, rapidly growing data repositories are creating considerable challenges in many application areas. Visualizations that worked well with a few data items now produce confusing or illegible displays. Decision-makers struggle to act based on a severely restricted understanding of the situation. The goal of Visual Analytics is to overcome this information overload and create new opportunities with these large amounts of data and information. The key challenge is to intelligently combine visualization techniques and analytic algorithms, and to enable the human expert to guide the decision making process. This chapter covers interesting and relevant previous work on situation awareness, naturalistic decision making, and decision-centred visualization. These concepts are put into the context of Visual Analytics research and are further illustrated by application examples.

Magnor, Marcus A. (Ed.) et al.: Proceedings of the Vision, Modeling, and Visualization Workshop 2009 : VMV 2009. Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2009, p. 331-339

Network analysis is an important task in a wide variety of application domains including analysis of social, financial, or transportation networks, to name a few. The appropriate visualization of graphs may reveal useful insight into relationships between network entities and subnetworks. However, often further algorithmic analysis of network structures is needed. In this paper, we propose a system for effective visual analysis of graphs which supports multiple analytic tasks. Our system enhances any graph layout algorithm by an analysis stage which detects predefined or arbitrarily specified subgraph structures (motifs). These motifs in turn are used to filter or aggregate the given network, which is particularly useful for search and analysis of interesting structures in large graphs. Our approach is fully interactive and can be iteratively refined, supporting analysis of graph structures at multiple levels of abstraction. Furthermore, our system supports the analysis of data- or user-driven graph dynamics by showing the implications of graph changes on the identified subgraph structures. The interactive facilities may be flexibly combined for gaining deep insight into the network structures for a wide range of analysis tasks. While we focus on directed, weighted graphs, the proposed tools can be easily extended to undirected and unweighted graphs. The usefulness of our approach is demonstrated by application on a phone call data set.

Pellegrini, Tassilo (Ed.) et al.: Networked Knowledge - Networked Media : Integrating Knowledge Management, New Media Technologies and Semantic Systems. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2009. (Studies in Computational Intelligence 221), pp. 205-216

In the economic and financial analysis domain a quick access to the right information plays a major role. Using current systems, the search for and presentation of data is very cumbersome. The data, mostly in form of time-series, is stored in various databases. In order to retrieve the searched data, the analysts need to know where to search and sometimes even the structure of the database and its coding. Then it is required to export the data, process the data and create a chart to view the data. This might take time from tens of minutes to hours. In our work we present a first prototype of an integrated search engine that takes as input a natural language query and offers graphic and text output depending on the user task. The system automatically identifies the time-series answers, types of graphical data presentation and shows the results in a web browser and in Excel. The knowledge-based expert system uses domain ontologies for extraction of economic terms in the search queries and specially built data type taxonomy with user task and chart type ontologies for identification of graphic output.

In dieser Arbeit wurde ein Simulationsmodell auf der Basis von Finiten Elementen konzipiert und implementiert. Das entwickelte System bietet die Möglichkeit, deformierbare, volumetrische Objekte zu simulieren. Des Weiteren wurden effiziente Methoden erdacht, eine Deformation des simulierten Objektes durch externe Einflüsse wie beispielsweise Gravitation oder Kollision mit einem anderen Objekt zu ermöglichen. Als Grundlage für diese Arbeit wurde auf ein bereits existierendes System zur gekoppelten Simulation zurückgegriffen. Dabei wurde das neu entwickelte Softwaremodul in das bestehende System zur Simulation von Bekleidung integriert. Ziel dieser Arbeit war es das bestehende Softwaremodul basierend auf dem Masse-Feder-System mit dem neuen Simulationsmodell basierend auf der Finite-Elemente-Methode zu vergleichen. Dabei wurden die Unterschiede beider Methoden aufgezeigt und ihre Vor- und Nachteile hervorgehoben.

Ich sehe was du meinst. Dieser allgemeine Ausdruck illustriert die tieferhaltene Intuition, dass Vision und kunstvolle Bilder einen alternativen und scheinbar direkten Weg zu der Erkenntnis sind. Visualisierung von Informationen, was das Anwenden von interaktiven visuellen Darstellungen von abstrakten Daten um deren Wahrnehmung zu verstarken, ist die älteste Disziplin für Visualisierung. Diese Bachelor Arbeit befasst sich mit der Analyse unterschiedlicher Visualisierungstechniken für die Repräsentation von Informationen. Das Ziel dieser Analyse ist es ein geeignetes Konzept zu entwickeln, basierend auf existierenden Techniken oder eigenen Ideen. Dieses Konzept soll Daten behandeln können, die sich über die Zeit verändern, und diese Modifikation zufriedenstellend darstellen. Der Aufbau des Konzeptes und der Implementierung erlauben vielseitige Weiterentwicklungen im Bereich des Graphumfangs und der Knotenpositionierung. Der Einsatzsbereich dieser Applikation ist die Animation der erwähnten Informationsdaten. Das in dieser Arbeit entworfene Design ist eine Komposition aus existierenden Ansätzen für Illustrationen von Dateninformationen und ergänzenden Abschnitten eigener Überlegungen. Diese Symbiose liefert die Eigenschaften, die gebraucht werden für ihren Einsatz als Modul im bereits bestehenden RelaNet System. Die sinnvolle, benutzerfreundliche, dynamische Repräsentation der Daten ist der Ausgangspunkt dieser Arbeit. Der Kerngedanke bei der Konzeptmodulierung ist eine Unabhängigkeit des Ansatzes von Knoten- und Kantenplatzierungen zu erreichen. Das bedeutet, dass eine geschickte Erweiterung von RelaNet mit geeigneten Layouts für die Visualisierung von statischen Daten simultan die Animationsmethode expandiert.

Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Klassifikation und Bewertung von Evaluierungsverfahren im Bereich der Informationsvisualisierung. Die Informationsvisualisierung als Forschungsgebiet gewinnt mit dem immensen Zuwachs an Informationen durch neuartige Technologien in der Informationstechnologie immer mehr an Bedeutung. Innerhalb der Gemeinschaft der Forscher wird unter anderem die Frage diskutiert, inwiefern sich die Techniken im vergangenen Jahrzehnt immer mehr von der praktischen Anwendung entfernt haben. Als eine Ursache hierfür wird der Mangel an Evaluierungstechniken und Methoden angeführt. Für die Evaluierung von Informationsvisualisierungsverfahren stehen verschiedene Evaluationstechniken und -methoden zur Verfügung. Die Erörterung dieser Techniken und Methoden mit ihren Vor- und Nachteilen sowie die praktische Umsetzung eines Benutzerexperiments mit Hierarchievisualisierungen ist das Ziel dieser Diplomarbeit.

Information Visualization, Vol.8 (2009), 1, pp. 14-29

Visual-interactive cluster analysis provides valuable tools for effectively analyzing large and complex data sets. Due to desirable properties and an inherent predisposition for visualization, the Kohonen Feature Map (or Self-Organizing Map, or SOM) algorithm is among the most popular and widely used visual clustering techniques. However, the unsupervised nature of the algorithm may be disadvantageous in certain applications. Depending on initialization and data characteristics, cluster maps (cluster layouts) may emerge that do not comply with user preferences, expectations, or the application context. Considering SOM-based analysis of trajectory data, we propose a comprehensive visual-interactive monitoring and control framework extending the basic SOM algorithm. The framework implements the general Visual Analytics idea to effectively combine automatic data analysis with human expert supervision. It provides simple, yet effective facilities for visually monitoring and interactively controlling the trajectory clustering process at arbitrary levels of detail. The approach allows the user to leverage existing domain knowledge and user preferences, arriving at improved cluster maps. We apply the framework on a trajectory clustering problem, demonstrating its potential in combining both unsupervised (machine) and supervised (human expert) processing, in producing appropriate cluster results.

This thesis discribes the interplay between usability engineering and information visualization by analyzing the possible intersections between them, conducting an usability evaluation of existing asset planning tools and developing visualization concepts for an asset planning tool using the findings of the thesis.

Die Analyse von Graphen und Netzwerken ist ein wichtiges Thema der diskreten Mathematik mit einer stetig wachsenden Anzahl von Anwendungsgebieten. Im Bereich Visual Analytics tauchen Graphen sowohl in der Darstellung von Daten (soziale Netzwerke, wirtschaftliche Beziehungen, Dokumentverbindungen, etc.), aber auch in der visuellen Darstellung abstrakter analytischer Modelle auf, wie etwa Entscheidungsbäume, probabilistische Netzwerke, etc. Technisch macht es aber keinen Unterschied, welche Graphen mit den Visualisierungstechniken angezeigt werden. Da die Wahl einer geeigneten Technik, aber durchaus von der konkreten Aufgabenstellung und der Art des Graphen abhängt, soll die Anpassung der Visualisierung an diese Aspekte in Zukunft möglichst effizient gestaltet werden. In der Vergangenheit war die Entwicklung der Visualisierungstechniken für Graphen und Hierarchien eher heterogen. Unterschiedliche Algorithmen für das Layout und die Abbildung visueller Strukturen wurden in unterschiedlichen Programmen und Zielsetzungen umgesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Entwicklungen untersucht, und Software Design-Patterns identifiziert, die schließlich für die Entwicklung von einer "Standardvisualisierungtechnik" für Graphen notwendig sind. Besonders notwendig waren dabei die klare strukturelle Trennung der Algorithmen in Komponenten für das Zeichnen von Kanten und Knoten, das Layout des Graphen, die jeweils unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. Besonderes Ziel dabei war auch, dass die zusätzliche Flexibilität keine spürbaren Einbußen an Performance mit sich bringt. Die Ergebnisse der Arbeit wurden in einem Prototypen, der alte Techniken in dem neuen Standard konsolidiert umgesetzt. Die Funktionalität dieses Prototypen wurde durch die unabhängige Rekombinierbarkeit verschiedener wesentlich erweitert.

ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Vol.103 (2008), 4, pp. 205-208

Seit über 20 Jahren überlassen die Wissenschaftler des FraunhoferInstituts für Graphische Datenverarbeitung IGD Wissensmanagement nicht dem Zufall. Die Forscher erarbeiten intelligente Suchlösungen und Informationsvisualisierungstechnologien und bieten mit ihren Innovationen vielen Unternehmen und Organisationen die Möglichkeit, auf Anforderungen der heutigen dynamischen Informationsgesellschaft schnell reagieren zu können. Die am Fraunhofer IGD entwickelte Software ConWeaver bietet Unternehmen eine semantische und integrierte Suche über Datenbankgrenzen hinweg. Das Suchsystem extrahiert Unternehmenswissen automatisiert aus heterogenen Datenquellen und repräsentiert es in Form multilingualer, semantischer Wissensnetze. Mit der Datenvisualisierung und Informationsanalyse beschäftigt sich die Visual Analytics-Gruppe des Fraunhofer IGD. Die Wissenschafter entwickeln Echtzeitlösungen für die Simulation und die interaktive Visualisierung großer multidimensionaler Daten- und Informationsmengen.

In der vorliegenden Bachelorarbeit wurden vorhandene Ansätze zur Kollisionserkennung beschrieben, analysiert und verbessert. Dazu wurde das Vorgehen einer Kollisionserkennung mit Hilfe einer Distance Prism Hierarchy und die Kollisionserkennung durch Spatial Hashing in einer Simulation zur Bekleidung untersucht. Es wurden verschiedene Möglichkeiten der Implementierung dieser Algorithmen getestet. So wurde beim Spatial Hashing die Laufzeit von HashMaps mit Arrays und von HashSets mit Listen verglichen und ein umgekehrtes Spatial Hashing getestet. Außerdem wurden Methoden zur Optimierung des Prozesses zur Kollisionserkennung konzipiert, implementiert und untersucht. Dazu wurden redundante und unnötige Berechnungen eliminiert und die Information über Kollisionen des jeweils vorangegangenen Simulationsschrittes verwendet. Des Weiteren wurde die Performanz zur Aktualisierung der jeweils zur Kollisionserkennung benötigten Datenstrukturen analysiert und verbessert. Dazu wurde ein Lazy Update Verfahren entwickelt, welches Berechnungen bei der Aktualisierung der Datenstruktur reduziert, indem approximierte Zustände zugelassen werden. Dabei wurde darauf geachtet, dass sich keine negativen visuellen Auswirkungen durch die Verwendung dieses Verfahrens ergeben und keine redundanten Berechnungen erfolgen. Zusätzlich dazu wurde das Required Update Verfahren konzipiert, um Berechnungen in einem Simulationsschritt zu eliminieren, deren Ergebnisse im aktuellen Schritt nicht verwendet werden. Diese erarbeiteten Verfahren und Methoden zeigten in der Analyse und den Testläufen große Beschleunigungen der Algorithmen.

Myszkowski, Karol (Ed.): Spring Conference on Computer Graphics SCCG 2008. Conference Proceedings. Bratislava: Comenius University, 2008, pp. 111-125

We develop an efficient point cloud visualization framework. For efficient navigation in the visualization, we introduce a spline-based technique for the smooth approximation of discrete distance field data. Implemented on the GPU, the approximation technique allows for efficient visualizations and smooth zooming in and out of the distance field data. Combined with a template set of predefined, automatically or interactively adjustable transfer functions, the smooth distance field representation allows for an effective visualization of point cloud data at random abstraction levels. Using the presented technique, sets of point clouds can be effectively analyzed for intra- and inter-point cloud distribution characteristics. The effectiveness and usefulness of our approach is demonstrated by application on various point cloud visualization problems.

Kerren, A. (Ed.) et al.: Information Visualization : Human-Centered Issues and Perspectives. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2008. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 4950), pp. 154-175

We are living in a world which faces a rapidly increasing amount of data to be dealt with on a daily basis. In the last decade, the steady improvement of data storage devices and means to create and collect data along the way influenced our way of dealing with information: Most of the time, data is stored without filtering and refinement for later use. Virtually every branch of industry or business, and any political or personal activity nowadays generate vast amounts of data. Making matters worse, the possibilities to collect and store data increase at a faster rate than our ability to use it for making decisions. However, in most applications, raw data has no value in itself; instead we want to extract the information contained in it.

Is-Report, Vol.12 (2008), 7/8, pp. 20-25

Immens wachsende Datenmengen stellen aktuelle Business-Intelligence-Ansätze und Datenverarbeitungsprozesse vor große Herausforderungen. Visual Business Intelligence bezeichnet die Antwort auf die wachsenden Anforderungen der Benutzer insbesondere im Hinblick auf einen intuitiven, zielführenden und interaktiven Zugang zu großen Mengen an Daten und Informationen. Neue interaktive grafische Darstellungen werden dafür sorgen, dass Entscheider ihr Wissen und ihre Fähigkeiten stärker nutzen können, um diese wachsenden Datenmengen effektiv und effizient auswerten zu können.

IEEE Computer Society: VisWeek 08. Conference Proceedings [DVD-ROM] : VIS - INFOVIS - VAST [DVD-ROM]. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society Press, 2008, pp. 108-109

In many business applications, decision makers often have to base their decisions on large amounts of data from various sources. Often, the quality of this data varies substantially, affecting the degree of certainty the analyst can put into the analyzed data values. The data quality measures may be of qualitative or quantitative nature, and consist of one or many dimensions. In this poster paper, we first present a brief survey of currently available uncertainty visualization techniques. We then present experimental results we obtained with several techniques for visualization of multidimensional data quality information, applied on multivariate hierarchic data used in an economic data analysis scenario.

Colloc, Joel (Ed.) et al.: 6th Industrial Simulation Conference 2008. Proceedings : ISC 2008. Ostend: EUROSIS-ETI, 2008, pp. 401-409

In this paper, we present important steps towards a coupled simulation of textiles and human soft tissue. We have developed a new simulator for soft tissue which is able to simulate the skin of a non-moving virtual human in a realistic manner. This simulator is coupled with a cloth simulator so that both human skin and textiles can be simulated in parallel with mutual interaction and deformation. The described system allows the adjustment of several material parameters of the skin and many aspects of the skin's behavior especially shape and volume preservation are considered. The simulation of the functionality of certain cloth types such as forming and supporting the human skin as well as an improved control of the correct fit is permitted by the coupled simulation of cloth and skin. Additionally, we present an efficient method for detecting collisions between cloth and the deformable virtual human.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde das bestehende Interaktionsmodell einer Simulationssoftware an die Bedürfnisse des Virtual Prototyping angepasst und um neue Funktionen erweitert. Dabei wurde ein Kameramodell entwickelt, das bei allen Zoomstufen frei und intuitiv mit der Maus steuerbar ist. Zusätzlich wurde Möglichkeit geboten, interaktiv ausgewählte Bereiche mit Hilfe von Kamerafahrten ins Blickfeld zu rücken.

Bebis, George (Ed.) et al.: Advances in Visual Computing. Proceedings Part II : ISVC 2008. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2008. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 5359), pp. 31-42

The analytical derivation of a hypothesis is a process, that requires a transformation of information between raw data and an analytical model. Even though much effort has been spent to support the creation of hypotheses both by algorithmic and visual means, much less research has been done on how the process can be reversed for the verification of existing hypotheses. An evaluation of empirical hypotheses must be grounded in raw data and may require many tedious drill-downs, especially for complex data. We present a concept combining an analytical technique for the representation of hypotheses and their transformation into the data-space. We also show visualization techniques for the formalization of the hypothesis in the analytical space and its visual evaluation in the data space. The evaluation is supported by a visual-matchmaking between original raw data and a modification of this data based upon the assumptions implied by the hypothesis.

Computer Graphics Forum, Vol.27 (2008), 3, pp. 911-918

The derivation, manipulation and verification of analytical models from raw data is a process which requires a transformation of information across different levels of abstraction. We introduce a concept for the coupling of data classification and interactive visualization in order to make this transformation visible and steerable for the human user. Data classification techniques generate mappings that formally group data items into categories. Interactive visualization includes the user into an iterative refinement process. The user identifies and selects interesting patterns to define these categories. The following step is the transformation of a visible pattern into the formal definition of a classifier. In the last step the classifier is transformed back into a pattern that is blended with the original data in the same visual display. Our approach allows in intuitive assessment of a formal classifier and its model, the detection of outliers and the handling of noisy data using visual pattern-matching. We instantiated the concept using decision trees for classification and KVMaps as the visualization technique. The generation of a classifier from visual patterns and its verification is transformed from a cognitive to a mostly pre-cognitive task.

Die Analyse großer Beteiligunsstrukturen spielt in der Finanzwelt eine große Rolle. Untersuchungen belegen, dass es Zusammenhänge zwischen der Struktur der Anteilseigner eines Unternehmens und seinem Erfolg gibt. Für diese Analyse soll Visualisierung eingesetzt werden. Technische Beschränkungen wie auch die begrenzte Aufnahmekapazität des Menschen setzen enge Grenzen. Zur Überwindung dieser Hindernisse wird die visuelle Graphagregation eingesetzt. Das Ersetzen mehrerer Knoten durch einen Repräsentanten reduziert die Anzahl der darzustellenden Elemente. Es werden Möglichkeiten der automatisierten, sowie Chancen und Risiken einer manuellen Aggregation diskutiert. Möglichkeiten der Interaktion werden aufgezeigt und diskutiert. Zuletzt wird ein Anwendungszenario vorgestellt, sowie ein Ausblick gegeben wie die algorithmischen und visuellen Bestandteile des Systems verbessert werden können.

Ebert, David S. (Ed.) et al.: IEEE Symposium on Visual Analytics Science and Technology 2008. Proceedings : VAST 2008. New York: IEEE Press, 2008, pp. 3-10

Visual-interactive cluster analysis provides valuable tools for effectively analyzing large and complex data sets. Due to desirable properties and an inherent predisposition for visualization, the Kohonen Feature Map (or Self-Organizing Map, or SOM) algorithm is among the most popular and widely used visual clustering techniques. However, the unsupervised nature of the algorithm may be disadvantageous in certain applications. Depending on initialization and data characteristics, cluster maps (cluster layouts) may emerge that do not comply with user preferences, expectations, or the application context. Considering SOM-based analysis of trajectory data, we propose a comprehensive visual-interactive monitoring and control framework extending the basic SOM algorithm. The framework implements the general Visual Analytics idea to effectively combine automatic data analysis with human expert supervision. It provides simple, yet effective facilities for visually monitoring and interactively controlling the trajectory clustering process at arbitrary levels of detail. The approach allows the user to leverage existing domain knowledge and user preferences, arriving at improved cluster maps. We apply the framework on a trajectory clustering problem, demonstrating its potential in combining both unsupervised (machine) and supervised (human expert) processing, in producing appropriate cluster results.

The International Society for Optical Engineering (SPIE): Electronic Imaging 2008. Proceedings CD-ROM : SPIE Proceedings Volumes 6803-6822. Bellingham: SPIE Press, 2008. (Proceedings of SPIE CDS203), Proc. of SPIE 6809, 10 p.

The analysis of large corporate shareholder network structures is an important task in corporate governance, in financing, and in financial investment domains. In a modern economy, large structures of cross-corporation, cross-border shareholder relationships exist, forming complex networks. These networks are often difficult to analyze with traditional approaches. An efficient visualization of the networks helps to reveal the interdependent shareholding formations and the controlling patterns. In this paper, we propose an effective visualization tool that supports the financial analyst in understanding complex shareholding networks. We develop an interactive visual analysis system by combining state-oft he- art visualization technologies with economic analysis methods. Our system is capable to reveal patterns in large corporate shareholder networks, allows the visual identification of the ultimate shareholders, and supports the visual analysis of integrated cash flow and control rights. We apply our system on an extensive real-world database of shareholder relationships, showing its usefulness for effective visual analysis.

Banissi, Ebad (Ed.) et al.: 12th International Conference on Information Visualization. Proceedings : IV 2008. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society, 2008, pp. 143-150

For successfully competing in a modern economy, large amounts of hierarchic time-dependent data need to be analyzed. As an example, one could consider the geographic composition of inflation in the European Union, or the revenue by product (sub) categories of a firm in the last month. Analysts wish to interpret the structure of the data not only at a single point in time, but examine the changes in the data categories through time. The analysts may need to consider additional dimensions to composition and time, such as the growth rate or profit rate. To reflect such analytic requirements, we have developed an interactive visualization of multi-dimensional, structured data taking the time dimension into account. The data are displayed in a three dimensional hierarchic circular or column plot. The time dimension of the data is represented by animation. Our system provides interactive tools for the visual data analysis and variable set-up of the data display. For better orientation in the data space, we have enhanced the visualization with smooth transitions between different data selections in case of 3D hierarchic plots. The techniques presented can be applied to various data domains. A user study using European inflation data has shown the usefulness for effective economic analysis.

Tochtermann, Klaus (Ed.) et al.: I-KNOW '08 and I-MEDIA '08. Proceedings : International Conferences on Knowledge Management and New Media Technology. Graz: Know-Center, 2008. (J.UCS Journal of Universal Computer Science Special Issue), pp. 332-340

In the economic and financial analysis domain a quick access to the right information plays a major role. Using current systems, the search for and presentation of data is very cumbersome. The data, mostly in form of time-series, is stored in various databases. In order to retrieve the searched data, the analysts need to know where to search and sometimes even the structure of the database and its coding. Then it is required to export the data, process the data and create a chart to view the data. This might take time from tens of minutes to hours. In our work we present a first prototype of an integrated search engine that takes as input a natural language query and offers graphic and text output depending on the user task. The system automatically identifies the time-series answers, types of graphical data presentation and shows the results in a web browser and in Excel. The knowledge-based expert system uses domain ontologies for extraction of economic terms in the search queries and specially built data type taxonomy with user task and chart type ontologies for identification of graphic output.

Finanz- und Wirtschaftsanalytiker benötigen für ihre Arbeit häufig Systeme für Informationssuche und Datenvisualisierung. Eine im Zuge dieser Diplomarbeit durchgeführte Umfrage zeigt, dass die gleichzeitige Benutzung von heutigen Systemen sehr umständlich ist. Finanz- und Wirtschaftsdaten, die größtenteils als Zeitreihen vorliegen, sind in unterschiedlichen Datenbanken gespeichert. Um die Informationen zu finden, muss der Analytiker zuerst wissen, welche Daten in welcher Datenbank mit welcher Struktur und in welchem Format gespeichert sind. Dann muss er die Daten exportieren, transformieren und Diagramme erstellen, um die Informationen zu veranschaulichen. Das kostet viel Zeit. In vorliegender Diplomarbeit wird der Prototyp eines Informationssystems präsentiert, der mehrere Arbeitsschritte integriert. Er enthält eine semantische Suchmaschine, die Benutzeranfragen in natürlicher Sprache bekommt, und als Ausgabe - in Abhängigkeit von der Benutzeraufgabe - mehrere Dokumente oder Diagramme liefert. Die Suchmaschine benutzt als Index ein semantisches Netz, bestehend aus einer Fachontologie, einer speziell entwickelten Datentypen-Taxonomie und einer Visualisierungs-Taxonomie, die die Aufgabenstellung des Benutzers berücksichtigt. Für die Präsentation von Ergebnissen werden ein Webbrowser und Microsoft Excel eingesetzt, weil sie in der heutigen Arbeit von Finanz- und Wirtschaftsanalysten die meistbenutzten Werkzeuge sind.

German e-Science Conference 2007. Proceedings [Online]. [cited 13 July 2007] Available from: http://edoc.mpg.de/display.epl?col=100&grp=1414 2007, 9 p.

The organisation and management of the user support in a global e-science computing infrastructure such as EGEE (Enabling Grids for E-science), a series of EU projects, is one of the challenges of the Grid. Given the widely distributed nature of the organisation, and the spread of expertise for installing, configuring, managing and troubleshooting the Grid middleware services, a standard centralised model could not be deployed in EGEE. This paper presents the model used in EGEE for building a reliable infrastructure for user, virtual organisation and operations support. A short overview of EGEE is given. The model for supporting a production quality infrastructure for scientific applications will be described in detail. The advantages of the chosen model will be presented and the possible difficulties will be discussed. In this paper we will also describe a scheme of how knowledge management can be used in Grid user support and first steps towards a realisation in the framework of the EGEE user support infrastructure.

German e-Science Conference 2007. Proceedings [Online]. [cited 13 July 2007] Available from: http://edoc.mpg.de/display.epl?col=100&grp=1414 2007, 9 p.

The organisation and management of the user support in a global e-science computing infrastructure such as EGEE (Enabling Grids for E-sciencE), a series of EU projects, is one of the challenges of the Grid. Given the widely distributed nature of the organisation, and the spread of expertise for installing, configuring, managing and troubleshooting the Grid middleware services, a standard centralised model could not be deployed in EGEE. This paper presents the model used in EGEE for building a reliable infrastructure for user, virtual organisation and operations support. A short overview of EGEE is given. The model for supporting a production quality infrastructure for scientific applications will be described in detail. The advantages of the chosen model will be presented and the possible difficulties will be discussed. In this paper we will also describe a scheme of how knowledge management can be used in Grid user support and first steps towards a realisation in the framework of the EGEE user support infrastructure.

Wagner, Dorothea (Ed.): Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2006. Bonn: Köllen, 2007. (GI-Edition - Lecture Notes in Informatics (LNI) D-7), pp. 79-88

In meiner Dissertation werden mehrere Verfahren und Konzepte vorgestellt. die zusammengenommen ein komplettes System zur Simulation und Visulisierung von textilen Materialien bzw. Bekleidung ergeben, welches sich für die virtuelle Anprobe und das Virtual Prototyping von Bekleidung eignet. Besonderes Augenmerk wird auf die Stabilität der Simulation und die Echtzeitfähigkeit des Komplettsystems gelegt. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit sind Ontologien für Bekleidung, Algorithmen zur schnellen Kollisionserkennung, die effiziente Simulation von textilen Material und die Visulaisierung in Echtzeit.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines web-basierten Visualisierungssystems, welches das interaktive Erforschen und Analysieren von hierarchischen Finanzdaten ermöglicht. Hierzu werden verschiedene Darstellungstechniken untersucht und als konfigurierbare Komponenten implementiert, welche von einem Anwender ohne Programmierkenntnisse arrangiert werden können. Um eine effiziente Analyse multidimensionaler Daten zu ermöglichen, wurde ein OLAP-System entworfen, welches über eine multidimensionale Anfragesprache abgerufen werden kann. Wesentliche Kriterien dieser Verfahrensweise sind die einfache Konfigurierbarbeit auf der einen und die einer Vielzahl von Situationen gerecht werdende Anwendbarkeit auf der anderen Seite.

Skala, Vaclav (Ed.): Journal of WSCG Vol. 15 No. 1-3, 2007. Proceedings. Plzen: University of West Bohemia, 2007, pp. 25-32

We present different approaches for accelerating the process of continuous collision detection for deformable triangle meshes. The main focus is upon the collision detection for simulated virtual clothing, especially for situations involving a high number of contact points between the triangle meshes, such as multi-layered garments. We show how the culling efficiency of bounding volume hierarchies may be increased by introducing additional bounding volumes for edges and vertices of the triangle mesh. We present optimized formulas for computing the time of collision for these primitives analytically, and describe an efficient iterative scheme that ensures that all collisions are treated in the correct chronological order.

HCI International 2007. Proceedings and Posters [DVD-ROM] : With 8 further Associated Conferences. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2007. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS)), LNCS 4557, pp. 307-316

The development of an in-store sales support system that focuses on the "virtual try-on" of clothing is the aim of the research project "IntExMa". Based on sophisticated virtual reality technology, the interactive system provides visualization of made-to-measure shirts in combination with digital customer counterparts. The system is intended for seamless integration into existing processes at the point-of-sale and for the support of the collaborative consultation process between salesperson and customer. This paper describes the various system parts stemming from different research disciplines and their integration under the goal of high usability in an everyday setting.

In dieser Diplomarbeit wird ein Weichgewebesimulator vorgestellt, der die Haut eines virtuellen Menschen realistisch zu simulieren vermag. Hierfür wird ein neuartiges Modell von Weichgewebe dargelegt, welches aus mehreren Schichten von Dreiecken und Tetraedern besteht. Des Weiteren wird die Kopplung dieses Weichgewebesimulators mit einem bereits vorhandenen Kleidungssimulator beschrieben, welche es ermöglicht, dass Kleidung und Weichgewebe parallel simuliert werden, die miteinander interagieren und sich gegenseitig deformieren können. Die Einstellung verschiedener Materialparameter der Haut, wie beispielsweise Elastizität, Dicke oder Kompressibilität, wird durch das vorgestellte System ermöglicht. Viele Aspekte des Deformationsverhaltens der Haut, wie beispielsweise das Bestreben die ursprüngliche Form einzunehmen, oder das Bestreben ihr Volumen zu erhalten, werden berücksichtigt. In dieser Arbeit wird außerdem ein neuer geometrischer Constraint beschrieben, mit dessen Hilfe das zulässige Volumen eines Tetraeders auf einen bestimmten Bereich festgelegt werden kann. Durch diesen Constraints kann die Inkompressibiltät von Wasser und Fettgewebe in der Haut nachgeahmt und die Stabilität der Simulation verbessert werden. Die gekoppelte Simulation von Kleidung und Haut erlaubt es, die stützende und formende Funktion bestimmter Kleidungsstücke wiederzugeben und eine gute Passformkontrolle zu ermöglichen.

Banissi, Ebad (Ed.) et al.: 11th International Conference on Information Visualization. Proceedings : IV 2007. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society, 2007, pp. 277-284

We present an interactive visualization method for the multivariate analysis of large and complex datasets, based on the layout of Karnaugh-Veitch-diagrams. Working on data categories, we additionally provide an interactive partitioning of value ranges of ordinal types. Multivariate dependencies manifest on the map in characteristic color patterns. These patterns are representations of subsets of the data or attributes which embody significant information. While the task of the user is to identify visual patterns of particular interest to him by clicking on the map, the software identifies a minimal representation of the corresponding subset and gives a visual feedback. Hence, user and machine cooperate on the basis of a strong visual coupling in short iterative cycles. During this process the trade-off between the accuracy and simplicity of a representation, which is crucial for any type of the building of analytical models, can be found in an effective way.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Algorithmus zur globalen Beleuchtungsrechnung vorgestellt. Es wird die Möglichkeit beschrieben, diffuse Lichtreflektion interaktiv zu berechnen und den Algorithmus in bestehende Echtzeitsysteme zu integrieren. Auf Basis eines Radiosity-Ansatzes wird die Lichtausbreitung in einer Szene simuliert. Weiterhin werden verschiedene Möglichkeiten der Verdeckungsrechnung untersucht und Methoden des Real-Time-Rendering in das Verfahren integriert. Es wird erklärt, inwieweit Parametrisierungen der Simulation auf Basis der menschlichen Wahrnehmung eingeführt werden können, ohne die Qualität des entstehenden Ergebnisses sichtbar zu beeinflussen aber dennoch die Geschwindigkeit der Berechnung zu erhöhen. Das Verfahren ist als Modul ohne zusätzliche Anpassungen in bestehende 3D-Echtzeitsysteme integrierbar. Die Abschätzung globaler Beleuchtung durch die klassische Addition eines ambienten Terms wird durch eine komplette Simulation diffuser Lichtausbreitung ersetzt.

ACM SIGKDD Explorations Newsletter, Vol.9 (2007), 2, pp. 30-37

Visual Analytics seeks to combine automatic data analysis with visualization and human-computer interaction facilities to solve analysis problems in applications characterized by occurrence of large amounts of complex data. The financial data analysis domain is a promising field for research and application of Visual Analytics technology, as it prototypically involves the analysis of large data volumes in solving complex analysis tasks. We introduce a Visual Analytics system for supporting the analysis of large amounts of financial time-varying indicator data. A system, driven by the idea of extending standard technical chart analysis from one to two-dimensional indicator space, is developed. The system relies on an unsupervised clustering algorithm combined with an appropriately designed movement data visualization technique. Several analytical views on the full market and specific assets are offered for the user to navigate, to explore, and to analyze. The system includes automatic screening of the potentially large visualization space, preselecting possibly interesting candidate data views for presentation to the user. The system is applied to a large data set of time varying 2-D stock market data, demonstrating its effectiveness for visual analysis of financial data. We expect the proposed techniques to be beneficial in other application areas as well.

Banissi, Ebad (Ed.) et al.: 11th International Conference on Information Visualization. Proceedings : IV 2007. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society, 2007, pp. 101-108

For decades, financial analysts have strived to use modern data visualization tools to improve the timeliness and quality of their analysis. As the amount of data to be processed increases rapidly and requirements on quality of financial analysis rise, the demand for analysis support systems grows. We present a system for the visual analysis of large amounts of time-dependent data using animation. For each data entity, indicators are presented in a scatter-plot framework, displaying the correlation between them. The design of the glyphs illustrates additional data dimensions. The system uses animation to handle the time-dimension of the data. It offers various features, such as focus, zoom, details on demand and time period selection to support the analysis. Financial indicators are used to demonstrate the usability of the system. The animation proves to be a powerful tool for analysing time-dependent processes in cross-sectional data sets and discovering patterns in the data.

Die interaktive Simulation von Bekleidung bleibt trotz intensiver Forschungsarbeit nach wie vor rechenintensiv. Die Nutzung der Rechenkraft moderner Grafikkarten kann helfen auch komplexe und mehrlagige Schnittmuster in Echtzeit zu simulieren. In der Diplomarbeit wird die Verwendung der GPU zur physikalischen Simulation von Kleidungsstücken in Prototyping-Applikationen umgesetzt und evaluiert. Der Geschwindigkeitsgewinn wird für reguläre und irreguläre Diskretisierungen des simulierten Materials untersucht, und eine Verbesserung der Simulation durch die Verwendung von Nebenbedingungen getestet. Weiterhin wurde eine Kollisionserkennung und -auflösung mit Hilfe von Distanzfeldern auf der Grafikkarte mit sehr guten Ergebnissen umgesetzt.

In ihrem Buch zeigen Bernhard Tritsch und Jörn Kohlhammer, wie man mit etwas Engagement aus Code Bares machen kann. Aus ihrer eigenen Berufspraxis heraus haben sie einen Leitfaden zusammengestellt und erklären, welche Aufgaben zu erledigen sind und mit welchen rechtlichen oder bürokratischen Hürden zu rechnen ist. Alle wichtigen Themen werden angesprochen: von Urheberrechtsfragen und Anforderungen an die Dokumentation über die Auswahl der geeigneten Installationsroutine und des geeigneten Lizenzmodells bis hin zu Marketing, Kundengewinnung, Service und Support.

The parallel computing is a very important approach to improve the efficiency of certain programs. Parts of a parallel program run simultaneously on several processors or computers so that the computing time will be greatly reduced. Computer clusters are several computers linked with Ethernet . It's the cheapest way to utilize the power of parallel computing and can be logically infinitely extended. To take advantage of a cluster, one must employ certain APIs like MPI or PVM. Such APIs use process as the smallest calculating unit to distribute on the cluster. With these APIs one must explicit program the communication between processes. This diplom thesis proposed a new way to program the cluster: using the thread. A framework were designed and a prototype of that framework, with which a program can distribute it's threads on a cluster, was implemented based upon MPI. The framework takes over the communication between threads and provides tools such as mutex, semaphore und wait condition to control the work flow between threads. A default stepwise load balancing algorithm was also provided to distribute the workload on the cluster as balanced as possible. Design patterns were used to provide flexibility so that the algorithms can be easily updated. The prototype was tested at the end on a workstation cluster with the marching cubes algorithm.

The goal of this work is to define and implement a module for "Visionapp Control Center". "Visionapp Control Center" is an application which aims to provide system administrators with a graphical user interface for the automatization of server management inside a network. The module provides an easy way to quickly create server networks, to display information about these networks, and to visualize them as completely as possible. A central part of this work is thus the development of a so-called "Fisheye"-view. Fisheye-views help visualize heterogenous amounts of data by allowing the user to focus on any subset of data while still keeping the whole data set in sight. In our case, the user can choose to focus on a particular connected set of objects and connections inside the network, while still being able to see the whole network. This part is essentially a mathematical one, with the characterization of network objects as elements that move on the surface of a sphere. Another very important aspect of this work is the user-friendliness of the module: the user must be able to create, visualize and expand networks as easily as possible. This demand leads to a need for appropriate user-event handling, to facilitate the user's task.

In der Arbeit wird ein System zur Analyse und Visualisierung von Dokumentsammlungen auf Basis einer Wortfeldanalyse konzipiert und vorgestellt. Dazu wird eine Menge von Dokumenten aus einem jeweiligen Quellformat zunächst in Klartexte umgewandelt und Metadaten wie Autor und Titel werden extrahiert; Wörter werden auf die korrespondierenden Stammformen abgebildet. Die Dokumente werden dann in ein Vektorraummodell überführt, so dass für jedes Dokument ein Vektor existiert, welcher aus dessen gewichteten Termen besteht. Zur Dimensionalitätsreduktion dieser Vektoren und somit zur Wortfeldanalyse findet die Methodik des Latent Semantic Indexing (LSI) Anwendung, unter Berücksichtigung verschiedener Methoden zur Singulärwertzerlegung; weitere Methoden für eine Dimensionalitätsreduktion werden untersucht. Verschiedene Ähnlichkeitsmaße zwischen Dokumentpaaren werden vorgestellt und analysiert. Die Visualisierung erfolgt sowohl zwei- als auch dreidimensional mit Hilfe von Self-Organizing Maps (SOM). Die dreidimensionale Darstellung erfolgt unter Zuhilfenahme von Volumenrendering. Als weitere Visualisierungsmethode steht ein Plot der Hauptachsen im reduzierten Vektorraummodell zur Verfügung. Weiterhin können die Dokumente anhand ihrer Ähnlichkeit gruppiert und anhand der Partitionierung in den Visualisierungen farblich dargestellt und somit unterschieden werden. Die im Rahmen dieser Arbeit entstandenen Software soll weitere Verwendung in einem allgemeinen Visual Analytics Framework finden.

In dieser Arbeit werden mehrere Verfahren und Konzepte vorgestellt, die zusammengenommen ein komplettes System zur Simulation und Visualisierung von textilen Materialien bzw. Bekleidung ergeben, welches sich für die virtuelle Anprobe und das Virtual Prototyping von Bekleidung eignet. Besonderes Augenmerk wird dabei die Stabilität der Simulation und die Echtzeitfähigkeit des Komplettsystems gelegt. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit sind Ontologien für Bekleidung, Algorithmen zur schnellen Kollisionserkennung, die effiziente Simulation von textilem Material und die Visualisierung in Echtzeit. Für die Berechnung der Anfangswerte für die Simulation von Bekleidung werden in dieser Arbeit Ontologien für Kleidungsstücke und ein Verfahren zum interaktionsfreien Einkleiden virtueller Menschen vorgestellt. Die Ontologien können eingesetzt werden, um auf einer hohen bzw. abstrakten Ebene intuitiv die Eigenschaften von mehreren gleichzeitig getragenen virtuellen Kleidungsstücken zu ändern. Weiterhin profitiert auch die Kollisionserkennung für mehrlagige Kleidungsstücke von den dadurch gegebenen semantischen Informationen. Der Prozess der Kollisionserkennung teilt sich in Selbstkollisionserkennung und Kollisionen zwischen Stoff und Umgebung. Letzteres erfolgt auf der Basis von Distanzfeldern. Diese Methode ist extrem robust, da durch die Vorzeichen des Distanzfeldes klar zwischen dem Inneren und dem äußeren eines Objektes unterschieden werden kann. Ein Distanzfeld liefert nicht nur die Eindringtiefe, sondern auch die Normale, die für die Kollisionsantwort benötigt wird, wodurch eine sehr schnelle Kollisionserkennung möglich wird. Weiterhin wird in dieser Arbeit ein neues Verfahren zur Vermeidung von Selbstkollisionen textiler Materialien beschrieben. Die Methode basiert auf einer hierarchischen Datenstruktur, die während der Simulation schnell upgedated und abgefragt werden kann. Zudem arbeitet der Algorithmus äußerst stabil. Für die interaktive Simulation von textilen Materialien wird ein Algorithmus vorgestellt, der sogar für Netze mit mehreren tausend Dreiecken in Echtzeit arbeitet. Das Verfahren ist auch bei großen Zeitschritten stabil, da die hohen internen Kräfte durch geometrische Einschränkungen modelliert werden, die für verschiedene Materialien parametrisiert werden können. Nur die externen Kräfte, wie die Gravitation, werden auf herkömmliche Weise integriert. Zur realistischen Visualisierung von Kleidung wird ein Verfahren vorgestellt, das auch Details wie Nähte, Knöpfe und S&aum;lume rendern kann. Durch die Verwendung zusätzlicher Geometrie und weiterer Texturen lassen sich diese Elemente in hoher Auflösung darstellen, die auch bei Nahaufnahmen nicht an Qualität verlieren.

Computers & Graphics, Vol.30 (2006), 2, pp.284-286

The increasing power of computer, simulation and sensor technologies enables us to produce and store data at ever growing rates. Nevertheless, in virtually every application area, data has no value in itself: In very large amounts, data actually hides the important information and makes information more and more difficult to acquire. Decision makers and analysts are often confronted with vast amounts of complex, seemingly inconsistent or incomplete data, which are derived from a number of heterogeneous sources. The strategic effort of Fraunhofer IGD is pursued in collaboration with other national and international experts in this area. The recent Workshop on Visual Analytics was jointly organized with Prof. Keim, University of Konstanz and received endorsement by Jim Thomas, PNNL, who is head of the extensive Visual Analytics efforts in the United States.

Mehrkern Prozessoren, eine Untergruppe von SMP-Systemen, werden im Bereich von Desktop PC System immer häufiger. Um die daraus resultierenden Vorteile nutzbar zu machen, müssen Programme für diese Umgebung angepasst werden. Eine entsprechende Anpassung und Optimierung für die Kollisionserkennung bei Bekleidungssimulationen ist das Ziel dieser Diplomarbeit. Es wird untersucht, wie diese modernen Technologien im Bereich der CPU und Rechnerarchitektur verwendet werden können, um die Bearbeitung der Kollisionserkennung bei Bekleidungssimulationen zu beschleunigen. Hierfür wird sowohl auf die SIMD-Möglichkeiten der IA32 Architektur in Form der SSE-Befehlssätze, als auch auf die Möglichkeiten von SMP-Systeme zurückgegriffen. Bei der Umsetzung der Ansätze konnte auf eine vorhandene sequenzielle Implementierung der Kollisionserkennung aufgesetzt werden. Diese Implementierung ist ein Bestandteil einer in Java realisierten Bekleidungssimulation. Im ersten Teil dieser Arbeit wird der Einsatz von SSE in zwei unterschiedlichen Ansätzen untersucht. Der erste Ansatz behandelt die Umsetzung von einzelnen Operationen aus dem Bereich der linearen Algebra mit SSE. Diese werden dann mit den entsprechenden Operationen aus der Programmbibliothek VecMath verglichen. Im zweiten Ansatz wird ein längerer Algorithmus mit SSE gegen dessen Version auf Basis der VecMath-Bibliothek getestet. Hierfür wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Kollisionserkennung zwischen zwei Dreiecken teilweise mit SSE implementiert. Im zweiten Teil wird die Kollisionserkennung auf Basis einer Hüllkörperhierarchie mit k-DOPs verwendet, um zu beschreiben, wie die Traversierung eines Baums parallelisiert werden kann. Hierbei wird nicht nur auf das Auffinden der Kollisionen eingegangen, sondern auch auf das Aktualisieren der Hüllkörperhierarchie. Dies stellt eine besondere Hausforderung dar, falls nicht die gesamte Hierarchie aktualisiert werden muss. Es hat sich gezeigt, dass SSE keine Vorteile gegenüber einem in Java implementierten Algorithmus erzielen kann. Der Einsatz von mehreren Prozessoren hat sich hingegen als effektiv erwiesen.

Heutzutage sind rechnergestützte Simulationen von physikalischen Strömungsprozessen zu einem sehr wichtigen Thema geworden. Die Einsatzgebiete der Strömungssimulation sind weit gefächert und reichen vom Gebiet der Produktentwicklung bis hin zur Sicherheitsanalyse oder auch Optimierung. Während die Simulation in der Vergangenheit mehr und mehr von der fortwährenden Parallelisierung der zur Verfügung stehenden Hardware profitieren konnte, hat die zugehörige Strömungsdatenvisualisierung in diesem Bereich noch deutliche Defizite. Das Resultat dieses Ungleichgewichtes in der Leistungsfähigkeit endet darin, dass eine Strömungs-Simulation wesentlich mehr Daten pro Zeit zu produzieren in der Lage ist, wie die zugehörige Visualisierung verarbeiten kann. Um dieses Kernproblem der Strömungsdatenvisualisierung zu bewältigen, entwickelt diese Doktorarbeit mehrere strategische Lösungskonzepte. Hierbei wird das Prinzip der Parallelisierung auf die Berechnung der Visualisierung übertragen. Dafür wird ein Konzept für ein Visualisierungssystem entwickelt, dass dazu in der Lage ist, mehrere gleichzeitig aktive Visualisierungsmethoden, seien sie technisch wissenschaftlich oder auch realitätsnah, massiv-parallel zu berechnen und darzustellen. Die Parameter der dabei verwendeten Visualisierungsmethoden sind interaktiv steuerbar, ihre Anwendung auf dedizierte Teile des Datenraumes kontrollierbar. Abgeleitet von einem abstrakten Modell einer Visualisierungsmethode und deren parallelen Repräsentation als Objekt im System, besteht ein wichtiger Kern des entwickelten Ansatzes in der Kapselung der einzelnen Visualisierungsmethoden in so genannte "Proben": Virtuellen Einheiten, deren Position, Transparenz und Größe im Strömungsdatenraum von Nutzer frei steuerbar ist. Einzelne Module des Gesamtsystems sind durch abstrakte Schnittstellen voneinander abgekoppelt. Sie erlauben eine asynchrone und ereignisgesteuerte Berechnung der Visualisierungsalgorithmen bzw. der von ihnen generierten Darstellungsgeometrien wie beispielsweise Partikel, Volumen-Rendering oder Strömungslinien. Losgelöst von den speziellen Datenformaten der Simulationsseite, wird ein für die Visualisierung optimiertes progressives Strömungsdatenformat entwickelt. Mit seiner Hilfe wird die Kompression der Strömungsdaten und damit eine Optimierung des Datenzugriffs für die Visualisierung erreicht. Durch das massiv-parallelisierte System und das progressive Datenformat wird eine Skalierbarkeit der Visualisierung möglich. Sie erlaubt es auf unterschiedlichsten Hardwareplattformen, vom einfachen Laptop bis hin zum Multi-Core CPU/GPU Rechner zu funktionieren - jeweils angepasst an die zur Verfügung stehende Rechenleistung. So wird es möglich, große Strömungsdatenmengen auch auf verhältnismäßig leistungsschwachen Endgeräten darzustellen und zu untersuchen, um dem Ungleichgewicht in der Leistungsfähigkeit zwischen Strömungssimulation und zugehöriger Visualisierung entgegenzuwirken.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte sind die Anforderungen an die Graphische Datenverarbeitung rasant gestiegen. Darzustellende Objekte werden zunehmend detaillierter und komplexer um eine immer genauere Simulation der Realität auf dem Bildschirm zu erreichen. Mit Hilfe von Laser Scannern wurden bereits Modelle mit mehr als 300 Millionen Dreiecken generiert. Das entspricht einer Datenmenge von ungefähr 3.7 Gigabyte. Auf einem einzelnen Rechner lässt sich eine solche Datenmenge gar nicht oder nur sehr schwer visualisieren. Aus diesem Grunde bietet es sich an, zur Visualisierung ein Clustersystem zu verwenden. Solche Systeme haben einen hohen Kosten/Nutzen Faktor und stellen eine günstige Alternative zu vergleichbaren Großrechnern dar. Es gibt verschiedene Ziele die man bei der parallelen Bildberechnung anstreben kann. Uns war es wichtig mit niedrigen Vorberechnungszeiten auszukommen und trotzdem eine hohe Bildwiederholrate zu erreichen. Darzustellende Objekte sollten sich zusätzlich animieren und deformieren lassen. In dieser Arbeit werden nun verschiedene Ansätze zur parallelen Bildberechnung vorgestellt und analysiert. Es wird weiterhin ein Rechenmodell für sequentielle Sort-Last Systeme entwickelt, womit sich eine obere Schranke für die möglichen Bildwiederholraten berechnen lässt. Zudem stelle ich zwei Erweiterungen für den Binary Swap Algorithmus vor. Dabei handelt es sich erstens um eine weitere Möglichkeit der Parallelisierung des Algorithmus, und zweitens um adaptive Lastverteilung. Aus diesen Beobachtungen heraus wurde ein Framework entwickelt, womit sich die einzelnen Algorithmen vergleichen und bewerten lassen. Dabei wurde besonders Wert auf die Widerverwendbarkeit und Erweiterbarkeit des Systems gelegt. Zudem wurden verschiedene Erweiterungen der Graphikkarten benutzt um das System weiter zu beschleunigen.

TESI 2005 Conference Proceedings CD-ROM : Training, Education & Simulation International. [Maastricht], 2005, 9 p.

The availability of mobile network services and the popularity of mobile end-devices suggest the development of mobile application programs which can migrate from one device to another. Such programs offer the user to benefit from a higher degree of freedom in terms of tasks which can be accomplished by the utilisation of different device types. The market for mobile devices is characterized by the diversity of human interfaces design concepts. The efficient use of such programs depends on the provision of a common runtime environment which automatically adapts an abstract described interface to any device. This approach reduces the effort on common interface developments regarding the support of various device types. The user will recognise the abstract dialog structure among different adapted interfaces. The usability of mobile programs is considerably enhanced by reducing the cognitive load of the user. The system described in this paper automatically generates interfaces for various devices on the basis of a given abstract dialog structure.

Der Einsatz von mobiler Telekommunikation und Datenverarbeitung ist inzwischen in allen Lebensbereichen selbstverständlich geworden. Die Entwicklung ist jedoch noch nicht an ihrem Ende angelangt, sondern sie schreitet weiter fort und erlaubt die Herstellung von immer kleineren und in zunehmendem Maße leistungsfähigeren Endgeräten. Die Möglichkeit, das Internet nun auch drahtlos nutzen zu können, hat der mobilen Datenverarbeitung eine neue Qualität verliehen. Internet-Dienste sind nicht mehr an den Gebrauch traditioneller Desktop-PCs gebunden, sondern können nun auch über mobile Endgeräte verschiedenster Ausprägung genutzt werden. Laptop-PCs, Personal Data Assistants und sogar Mobiltelefone kommen zum Einsatz. Durch die Vernetzung dieser Geräte entsteht eine Plattform für verteilte Anwendungen. Als Basis einer Realisierung von verteilten und mobilen Anwendungen empfehlen sich u.A. mobile Agentensysteme. Gegenstand dieser Arbeit ist die Auswirkung der technologischen Entwicklung auf agentenbasierte Netz-Anwendungen. Im Fokus steht die dynamische Adaption von Benutzungsschnittstellen an mobile und stationäre Endgeräte. Diese Arbeit stellt ein Modell vor, das zur Entwicklung von mobilen Agentenanwendungen herangezogen werden kann, die mobile und stationäre Endgeräte integrieren. Das Modell definiert die Architektur eines agentenbasierten mobilen User Interface Management Systems anhand einer Dialogkomponente, einer Adapterkomponente und mehrerer Präsentationskomponenten, die koordiniert zusammenarbeiten. Die Synchronisation der Interaktionsdaten ist sowohl in den Präsentationsmodulen, als auch in der Dialogkomponente vorgesehen. Die Dialogkomponente stützt sich auf ein Interaktions-Objektmodell, dessen Elemente sich gegenseitig synchronisieren. Das Objektmodell wird aus einer abstrakt kodierten Dialogsprache gewonnen. Um die Tragfähigkeit des Konzepts nachzuweisen und die Überlegenheit des Ansatzes gegenüber dem Stand der Technik zu zeigen, wurde auf der Basis der entworfenen Architektur ein prototypisches System realisiert. Das System ermöglicht 1. die Kodierung abstrakter Benutzungsoberflächen, 2. die Adaption der abstrakten Benutzungsoberflächen an verschiedene stationäre und mobile Endgeräte und 3. die kontinuierliche Ausführung von Dialogen über die Grenzen verschiedener Endgeräte hinweg. Die Arbeit schließt mit einem Vergleich der entwickelten Lösung mit existierenden Systemen.

Bei der Simulation von Bekleidung kommt den Avataren, welche die Kleidung tragen, eine große Bedeutung zu. Um Kleidungsstücke verschiedener Konfektionsgrößen testen zu können werden Avatare mit unterschiedlichen Körpergeometrien benötigt. Die Modellierung menschlicher Figuren erweist sich im Allgemeinen als sehr schwierig und arbeitsaufwendig. In dieser Arbeit wird ein System zur automatischen Modellierung menschlicher Figuren durch die Eingabe von Größenparametern vorgestellt. Über eine graphische Benutzerschnittstelle kann der Anwender ausgewählte Körpermaße aus der Textilindustrie oder Konfektionsgrößen eingeben. Anhand dieser wird ein synthetischer Avatar, welcher mit einem gängigen Modellierungswerkzeug erstellt wurde, automatisch an die eingegebenen Maße angepasst. Die Deformation der Geometrie erfolgt über das unterliegende Skelettsystem des Avatars und kommt ohne die Zuhilfenahme realer Personendaten aus. Die Vermessung am Avatar ist an den Regeln für die Bemaßung realer Menschen orientiert, indem Merkmalspunkte auf der Oberfläche des Avatars lokalisiert werden. Diese dienen als Ansatzpunkte für die Abnahme der Maße. Die Berechnung der Merkmalspunkte erfolgt durch ein individuelles heuristisches Verfahren für jeden der Merkmalspunkte. An den Ansatzpunkten werden "virtuelle Maßbänder" angelegt, um die realen Messinstrumente und -verfahren am Menschen nachzubilden. Um bei der Anpassung eine lokale Deformation der Geometrie erzielen zu können, wird die verwendete Technik zur Skelettanimation modifiziert. Die Anpassung der Geometrie erfolgt über ein iteratives Annäherungsverfahren, bei welchem die Skelettparameter schrittweise verändert werden, bis die Zielmaße erreicht sind. Zu diesem Zweck wird die automatische Zuordnung von Skelettparametern zu Körpermaßen berechnet und gespeichert. Die Annäherung der Längen und Umfänge erfolgt separat. Aufgrund der eingeschränkten Anwendbarkeit der Umfangsanpassung über die Skelettstruktur wird hierfür eine alternative Vorgehensweise über die Simulation von Fettwachstum am Körper vorgeschlagen. Bei dieser erfolgt die Deformation durch Verschieben der Vertices entlang ihrer Normalen in Abhängigkeit von Fettwerten. Der Körper wird dazu in verschiedene Regionen mit unterschiedlichen Fettwerten eingeteilt. Im Rahmen der Arbeit wurde ein Prototyp in Java implementiert, um das vorgestellte Konzept hinsichtlich der visuellen Ergebnisse und Rechenzeit zu testen.

Physikalische basierte Simulationen bietet die Möglichkeit einer virtuellen Anprobe von Bekleidungen um die Passform zu beurteilen. Um eine realistische Einschätzung zu gewährleisten ist vor allem die Vermeidung von Durchdringungen der Szeneobjekte nötig. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Kollisionserkennung zwischen stark deformierbarem Stoff und einem skelettanimierten Avatar innerhalb einer physikalisch basierten Simulation. Dazu wird das bestehende Verfahren einer Kollisionsbestimmung mittles eines Distanzfeldes erweitert um mit den so entstandenen dynamischen Szenen arbeiten zu können. Dazu werden die Abfragepunkte, welche auf Durchdringungen geprüft werden sollen, entsprechend der aktuellen Pose des Avatars zurückgerechnet in eine Ausgangslage des Skelettes für welche ein Distanzfeld berechnet wurde. Dazu ist es nötig die Rücktransformation zu bestimmen, welche den Punkt in diese Lage bringt. Um diese zu bestimmten ist es erforderlich jedem Punkt des Raumes einer gewichteten Transformation zuzuweisen. Dazu wird der Raum anhand von Trennebenen, so genannten Seperationplanes, unterteilt, welche die Zugehörigkeit des Teilraumes zu einem Gelenk festlegen. Da sich diese Teilräume überschneiden können, ist diese Zuordnung noch nicht eindeutig. Bei solchen Überschneidungen entscheidet der Abstand zum nächsten Knochen. Das heißt der Punkt wird dem Gelenk zugeordnet, welches den Knochen besitzt der den geringsten Abstand hat. Sollten Punkte nach der Rücktransformation einem anderen Gelenk zugeordnet werden, wurde zur Rücktransformation das falsche Gelenk gewählt. Um dies zu verhindern legt man Zylinder um die Knochen, welche einen maximalen Abstand zum Knochen beschreiben. Liegt ein Abfragepunkt außerhalb dieses Zylinders wird er nicht transformiert. Sein Abstand zum Körper ist ausreichend groß, so das eine Kollision ausgeschlossen werden kann. Nachdem dem Punkt ein Gelenk zugeordnet wurde, ist zu prüfen ob eine Interpolation mit dem Nachbargelenk nötig ist, um harte Übergänge zu vermeiden. Dazu werden weiter Trennebenen eingeführt. Diese Boneplanes begrenzen den Raum, in dem eine Interpolation mit dem Nachbargelenk nötig ist. Sollte der Punkt in einem Interpolationsbereich liegen, werden seine Gewichte durch die Abstände zu den einzelnen Ebenen bestimmt. Nachdem die beteiligten Transformationen und Gewichte bekannt sind, kann der Punkt in die Pose transformiert werden, für welche das Distanzfeld erstellt wurde. Anhand des transformierten Punktes kann eine Kollisionsprüfung erfolgen. Sollte eine Überscheidung festgestellt werden, muss die, zur Beantwortung nötige Normale, entsprechend transformiert werden, um dem aktuellen Animationsstand gerecht zu werden. Danach kann der Punkt entsprechend verschoben werden. Des weiteren wird ein Methode zur interaktiven Animation des Avatars vorgestellt. Dem Anwender wird die Möglichkeit gegeben ein einzelnes Gelenk oder eine kinematische Kette, mittels des CCD-Algorithmus, an einen Zielpunkt anzunähern. Um alle Kollisionen erkennen zu können darf der Endpunkt dabei pro Zeitschritt nur einen bestimmten Weg verschoben werden. Außerdem befaßt sich die Arbeit mit dem Vorberechnen von Simulationen. Dazu wird ein Verfahren zum Speichern und Einlesen der Simulationsdaten vorgestellt, um Simulation anschließend in Echtzeit darzustellen.

ProSTEP iViP Association: ProSTEP iVip Science Days 2005 : Cross-Domain Engineering. Bobingen: Kessler Verlagsdruckerei, 2005, pp. 232-243

This paper presents a system for virtual prototyping of garments. The garments are constructed using standard 2D tools for pattern design. We present data structures for representing virtual garments, which are used for creating an interface between the 2D pattern construction and 3D garment simulation. The clothing is visualized three-dimensionally on virtual humans. Our system allows interactive draping and adjustment of the virtual garments. The system creates cost savings by reducing the number of real prototypes and decreasing the time-to-market.

Workshop towards Semantic Virtual Environments, pp. 101-109

We give an ontology for garment patterns that can be incorporated into the simulation of virtual clothing. On the basis of this ontology and extensions to garments we can specify and manipulate the process of virtual dressing on a higher semantic level. Moreover, we show how the process of collision detection can be enhanced by using the induced semantic information.

Durch die rasante Entwicklung sind Computersysteme leistungsfähiger geworden. Das gilt insbesondere für mobile Geräte wie Handys, PDAs und Notebooks. Neben der leistungsfähigeren Hardware stehen heute auch bessere Kommunikationstechnologien zur Verfügung wie zum Beispiel WLAN und UMTS im mobilen Bereich. Die hohe Übertragungskapazitäten der Kommunikationskanäle und Leistungsfähigkeit der Computersysteme machen den Einsatz der 3D-basierten Präsentationstechniken auch in netzwerk-basierten Umgebungen immer interessanter. Bevor ein 3D Modell dem Betrachter auf seinem Endgerät angezeigt werden kann, muss es auf diesen übertragen werden. Die Übertragung kann auf zwei Arten erfolgen: Entweder wird das Modell vollständig übertragen, was ziemlich viel Zeit benötigen kann, oder es werden nur für den Betrachter sichtbare Teile des Modell übertragen. Die zweite Vorgehensweise wird als Selektion bezeichnet. Die Teile der Szene zur Übertragung können mit Hilfe der Area Of Interest erfolgen (kurz AOI). Area Of Interest ist ein durch ein Bounding Volumen beschriebenes Gebiet um den Betrachter herum. Werden starre Areas Of Interest eingesetzt, so kann es vorkommen, dass die Elemente des Modells zwar übertragen aber nie dem Betrachter angezeigt werden. In dieser Arbeit wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Form einer Area Of Interest an die Bewegungen des Betrachters anpasst, und somit die Anzahl der Elementen, die übertragen aber nicht angezeigt werden, reduziert. Um einen Einblick in die typischen Bewegungsabläufe in 3D Umgebungen zu bekommen, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Feldtest durchgeführt. Bei dem Feldtest wurden die Bewegungen von Testpersonen in drei unterschiedlichen Anwendungen aufgenommen und ausgewertet. Aus dem Feldtest kam hervor, dass alle erfassten Bewegungen in drei Kategorien unterteilt werden können: Bewegungen auf der Stelle, gradlinigen Bewegungen und Bewegungen entlang einer Kurve (Kurvenbewegungen). Das entwickelte Verfahren passt die Form einer AOI an diese drei Bewegungskategorien an. Das in der Arbeit entwickelte Verfahren wurde in Form einer selbständigen Komponente implementiert. Die Komponente bekommt von dem System die Informationen über die Sichtpyramide des Betrachters übergeben. Anhand der Position der Sichtpyramide, die gespeichert wird, werden die Vektoren, welche die Bewegungen des Betrachters repräsentieren, berechnet. Aus diesen Vektoren wird die vorliegende Bewegung des Betrachters ermittelt und entsprechende Anpassung der AOI gestartet. In Abhängigkeit von erkannter Bewegungsart wird die Area Of Interest entweder entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit lang gezogen (z.B. bei geraden Bewegungen) oder geschrumpft (bei Bewegungen auf der Stelle). Das Verfahren wurde anhand mehrerer Szenarien getestet. Durch die Tests wurde festgestellt, dass die Anzahl der Elemente des Modells, die übertragen aber nicht angezeigt wurden, um vielfaches reduziert wurde. Das Verfahren wurde so konzipiert, dass nur grundlegende Operationen aus Trigonometrie (wie cos, sin) und Vektorarithmetik (wie z.B. +,-, / usw.) verwendet wurden. Dadurch ist es möglich das entwickelte Verfahren auf beliebigen Endgeräten ausführen lassen, denen die oben genannten Operationen zur Verfügung stehen.

In dieser Diplomarbeit werden verschiedene Verfahren zur Kollisionserkennung für mehrlagige Bekleidung vorgestellt. Die Kleidungsstücke sind als ein Dreiecksnetz gegeben, und werden mit Hilfe eines Masse-Feder-Modells simuliert. Bekannte Methoden zum Beschleunigen der Kollisionserkennung werden verglichen, insbesondere verschiedene Formen von Bounding Volume Hierarchies (BVH). Es wird gezeigt, wie die Effizienz von BVH zum Ausschließen nicht kollidierender Primitivpaare erhöht werden kann, indem man zusätzliche Bounding Volumes für die Knoten und Kanten des Dreiecksgitters einführt. Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit ist die robuste kontinuierliche Kollisionserkennung, mit deren Hilfe Überschneidungen zwischen Dreiecksnetzen verhindert werden, unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Bewegung und der Größe der Zeitschritte, die für die numerische Integration verwendet wird. Es wird ein iteratives Verfahren vorgestellt, mit dem gewährleistet ist, dass alle Kollisionen in der richtigen zeitlichen Reihenfolge behandelt werden. Zusätzlich wird eine Kollisionsantwort für beliebige, deformierbare Dreiecksnetze beschrieben. Es werden verschiedene Methoden verglichen, mit deren Hilfe Überschneidungen zwischen Dreiecksnetzen behandelt werden können, die durch externe Constraints erzwungen werden, oder aufgrund von unzulässigen Anfangszuständen auftreten. Für mehrlagige Bekleidung können zusätzlich semantische Informationen über die Bekleidungsreihenfolge und damit über die Lage der Kleidungsstücke in Bezug auf den Avatar vorliegen. Es wird gezeigt, wie diese Informationen verwendet werden können, um unzulässige Zustände zu korrigieren.

In dieser Diplomarbeit wurde zur Verbesserung der Visualisierung geopositionierter Informationen das geographische Informationssystem ESRI® ArcGIS® Desktop 9.0 mit der 3D-Analyst® Extension, in das aktuelle DCV-System integriert. Decision-Centered Visualization (DCV) ist ein Ansatz für adaptive und interaktive Visualisierung in zeitkritischen und informationsintensiven Anwendungen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Hervorheben aufgabenrelevanter Informationen, die zum Situationsbewusstsein eines Benutzers unter Zeitdruck beitragen. In zeitkritischen Anwendungen, wie dem Katastrophenschutz, müssen die verantwortlichen Benutzer Entscheidungen in kürzester Zeit treffen. In solchen Anwendungen ist dabei unter anderem die effektive Visualisierung von Informationen von Bedeutung. Die Benutzeroberfläche des aktuellen DCV-Prototyps besteht aus zwei Darstellungsbereichen (oder Frames), einen für die 2D- und den anderen für die 3D-Darstellung, sowie weitere Informationsfelder von ausgewählten Objekten. Die Schnittstelle zur GIS-Funktionalität wird über die ArcObjects®-Technologie zur Verfügung gestellt. Dabei ersetzt ArcGIS® die bisherige Lösung der Karten- und Terraindarstellung in 2D bzw. 3D. Auf der Benutzeroberfläche von DCV werden die Map Control, die Scene Control und die Toolbar Control eingesetzt, um ArcMap®- und ArcScene®-Dokumente zu laden und zu verarbeiten. Die Toolbar Control bietet dabei das gewohnte Erscheinungsbild und die Funktionalitäten von ArcMap® bzw. ArcScene®. Des Weiteren stehen wichtige GIS-Funktionen wie Rotation, Zoomen oder Auslesen von geographischen Daten zur Verfügung. Durch die Darstellung geographischer Informationen auf der Basis von einzelnen Layern bei ArcGIS® ist die Verwendung für mehrere Anwendungsgebiete gewährleistet, z.B. Stadtkarten als Grundlayer für Anwendungen im Notfallmanagement. Je nach Bedarf können weitere Layer mit benötigten Informationen geladen werden. Layer werden im DCV-System für statische Informationen verwendet. Diese Layer können je nach Situation ein- oder ausgeblendet werden. Dynamische Objekte werden für die temporäre Darstellung in Graphikcontainern hinterlegt. Die Schnittstellen zur GIS-Funktionalität von ESRI® und die zusätzliche DCV-eigene Verknüpfung von Karte und Terrain ermöglicht eine koordinierte Darstellung, mit der es beispielsweise möglich ist, die Kamera des 3D-Terrain automatisch an die Position zu setzen, welche in der 2D-Karte durch den Benutzer angeklickt wurde. Durch die erfolgreiche Integration von ArcGIS® in DCV können somit originalgetreue Karten mit den benötigten geopositionierten Informationen in 2D wie auch in 3D visualisiert werden.

Skala, Vaclav (Ed.): WSCG 2005. Full Papers. Plzen: University of West Bohemia, 2005, p. 31-37

In this paper we present a method for illuminating a dynamic scene with a high dynamic range environment map with real-time or interactive frame rates, taking into account self shadowing. Current techniques require static geometry (pre-computed light transport), are limited to few and small area lights or are limited in the frequency of the shadows. We facilitate importance sampling of the environment map and GPU based shadow calculation in an efficient way. The shadows are calculated per pixel, so no highly tessellated models are necessary in opposition to other techniques. Our method provides a novel and highly efficient way for using shadow maps as data structure for visibility computations done entirely on the GPU. We achieve real-time frame rates for moderate sized models on current graphics hardware. Since we evaluate the light transport of the scene per frame, complex dynamically animated models can be rendered efficiently.

Users of information systems in timecritical domains are under pressure to digest and process information that is vital for their task. Too often analysts receive the important information buried within a collection of insignificant data and information. Sorting through such a cluttered display and finding the critical information requires a high level of attention and becomes even more challenging with the increasing amounts of information available. Especially in timecritical domains, the problem of information assessment is replaced by the problem of avoiding the timeintensive efforts to review all the available information. The focus of this dissertation was the combination of knowledge representation, information visualization, and human-centered computing to reduce the probability of such information overload, defining the field of decision-centered visualization (DCV). The DCV approach is unique in how it ties together information visualization and knowledge representation in time-critical and information-intensive environments to support the user's situation awareness. The knowledge representation for DCV as it is defined in this thesis corresponds to the conceptual and architectural requirements of DCV to enable decision- centered applications. The goal of this work was a knowledge representation approach that is user-centered, allows scalable information handling, supports knowledge- based information visualization, flexibly supports various kinds of display and presentation systems, and can be realized in a dynamic network environment - all aspects of information systems typically encountered in time-critical domains like air traffic control. Part of the solution introduced in this work was the scalable combination of domain ontologies and domain databases for human-centered and knowledge-based information visualization. The domain ontology as the knowledge structuring element of the representation is integrated with the scalability advantages of databases, together representing the visualization-relevant aspects of a domain. This thesis extends the current information visualization theory by socalled presentation requirements (PRs). PRs allow the abstract analytical description of information, particularly for the support of situation awareness. By describing entity types, their attributes, and relationships between entity types, knowledge about the information in the domain can be combined with knowledge about the necessary information visualization to users under time pressure. This is enabled by using presentation types and data types for the description of information visualization environments, leaning on and extending the current information visualization models with aspects for time-critical and information-intensive domains. With the help of so-called DCV transformations, this work enables the flexible guidance of various display systems by a DCV system tuning the visualization to the current situation, to the task that the user is working working on, and to the role of the user in the current situation. Depending on the needs of the user and the used display system, filtered and prioritized information can be flexibly mapped to visual structures and presented in an effective and efficient way. The results of this work are most applicable to the area of emergency management and are also applied to the field of visual analytics, an integrated field between data mining and information visualization in the area of very information-intensive domains. Here, the presentation requirements enable the reduction of the complexity of the information on an abstract level based on the provided semantics, before any data instances have to be considered.

Schulze, Thomas (Ed.) et al.: Simulation und Visualisierung 2005. Proceedings. Erlangen: SCS-European Publishing House, 2005, pp. 233-246

We present an irregular simplical grid for the progressive display and transmission of CFD-simulation datasets of arbitrary dimension. Spatial and temporal dimensions are treated equally to exploit the coherencies between different timeframes of a simulation. The data is hierarchically arranged by its importance to minimize the amount of data to be stored or transmitted. We use a recursive partitioning scheme for the grid cells, which tests a number of candidate partitionings by their quality. Furthermore a progressive encoding scheme is proposed, which minimizes the effort to store the topology of the grid. Possible applications stretch beyond progressive transmission into areas of data compression and visualization based on multiple levels-of-detail.

Computer Graphics Forum, Vol.24 (2005), 1, pp. 61-81

Interactive environments for dynamically deforming objects play an important role in surgery simulation and entertainment technology. These environments require fast deformable models and very efficient collision handling techniques. While collision detection for rigid bodies is well investigated, collision detection for deformable objects introduces additional challenging problems. This paper focuses on these aspects and summarizes recent research in the area of deformable collision detection. Various approaches based on bounding volume hierarchies, distance fields and spatial partitioning are discussed. In addition, image-space techniques and stochastic methods are considered. Applications in cloth modeling and surgical simulation are presented.

Research Journal of Textile and Apparel. Special Issue: Virtual Clothing Technology, Vol.9 (2005), 1, 11 p.

In this article we present the whole process chain from the choice of clothes up to the final visualisation and the individual evaluation of fit. First, the automatic prepositioning, providing a good initial simulation state for the cloth-patterns with according seam information. Second, the physical simulation calculating the drape of the garment, where measured material data are integrated. Finally the realistic and interactive visualisation using measured reflection properties and natural illuminations provides the Look & Feel of the materials.

Federal Ministry of Education and Research: Virtual and Augmented Reality Status Conference 2004. Proceedings CD-ROM. Leipzig, 2004, 17 p.

In the course of the project Virtual Try-On new VR technologies have been developed, which form the basis for a realistic, three dimensional, (real-time) simulation and visualization of individualized garments put on by virtual counterparts of real customers. To provide this cloning and dressing of people in VR, a complete process chain is being build up starting with the touch-less 3-dimensional scanning of the human body up to a photo-realistic 3-dimensional presentation of the virtual customer dressed in the chosen pieces of clothing. The emerging platform for interactive selection and configuration of virtual garments, the "virtual shop", will be accessible in real fashion boutiques as well as over the internet, thereby supplementing the conventional distribution channels.

In dieser Arbeit wird ein Visualisierungssystem für den PocketPC entworfen, das den Geometriedatenaustausch über Netzwerke mit dem 3D-Daten-Netzwerkprotokoll Verse unterstützt und diese Daten darstellen kann. Das System reagiert gleichzeitig auf Datenänderungen aus dem Netzwerk sowie auf Benutzereingaben und passt die 3D-Darstellung der Daten automatisch an. Die Funktionalität wird mit Multi-Threading umgesetzt. Das System ist dabei speziell an die PocketPC-Umgebung angepasst. Dazu zählt eine an die Eingabemöglichkeiten des PocketPCs angepasste Navigation sowie der sparsame Umgang mit den Ressourcen:.PocketPCs verfügen im Vergleich zu Desktop-Rechnern über wenig Speicher, wenig CPU-Leistung und bieten noch keine Hardware mit 3D-Unterstützung. Das System adaptiert die Geometriedaten daher an die Fähigkeiten des PocketPCs, um die Darstellung so weit wie möglich zu beschleunigen. Außerdem kann das System den Szenegraphen als Baum anzeigen, sowie die Sicht des Betrachters um beliebige Objekte der Szene zentrieren. Für Testzwecke wird zusätzlich ein Hilfsprogramm entworfen, das vorhandene Geometriedaten an einen Verse-Server übertragen kann.

Die vorliegende Diplomarbeit stellt ein neues Verfahren vor, mit welchem der Vorgang des Anziehens von virtueller Kleidung an einer virtuellen Figurine robust automatisiert werden kann. Das entworfene Verfahren verwendet hierzu Methoden der physikalisch basierten Simulation, um eine Anordnung der Schnittteile an der Figurinen zu erreichen. Hierzu werden die Schnittteile als Starrkörper modelliert, die an ihren Nähten durch virtuelle Federn miteinander verbunden sind. Die Federn üben nun Kräfte so aus, dass die Schnittteile in eine entsprechende Endkonfiguration gelangen, in welcher sie für eine nachfolgende Vernähungssimulation verwendbar sind. Auftretende Kollisionen während der Simulation werden durch eine neue Methode behandelt, die entsprechende Federkräfte erzeugt um kollidierende Schnittteile auseinander zu schieben.

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Integration eines Transparenzreglers in das Visualisierungs System HereVR®. Darauf aufbauend wird beschrieben, wie sämtliche im System vorhandenen Visualisierungsmethoden an diesen neuen Regler angepasst werden. Außerdem wird die Entwicklung und Realisierung einer neuen Visualisierungsmethode namens 3D-ISO-Vector-Surface" zur Darstellung von Vektordaten als Skalarfeld definiert. Der Transparenzregler ermöglicht es dem Betrachter eine Datenvisualisierung transparent darzustellen, und dadurch eine bessere Analyse der Daten zu ermöglichen. Die Visualisierungsmethode "3D-ISO-Vector-Surface" zeigt Vektoren mit gleicher Länge an. So erkennt der Betrachter an welchen Stellen im Raum Kräfte mit einer bestimmten Kraft wirken. Die in dieser Arbeit verwendeten Technologien basieren auf OpenGL, Coin3D und QT. In weiteren Kapiteln werden die Lösungsansätze und schließlich die Realisierung methodisch erläutert. Sämtliche Erklärungen werden durch Beispiele, Diagramme und Screenshots ergänzt. Letztlich werden die Ergebnisse, welche durch die in der Bachelorarbeit behandelten Erweiterungen erreicht werden, präsentiert.

In letzter Zeit sind immer bessere und schnellere Simulatoren für Kleidung verfügbar, welche in Szenarien wie z.B. der virtuellen Anprobe Verwendung finden. Dabei fällt auf, dass die hierbei verwendeten Rendersysteme der Leitungsfähigkeit dieser Simulatoren hinterherhinken. Wichtige Aspekte sind hierbei vor allem Geschwindigkeit und Realismus der Visualisierung, da ein Kunde nicht darauf warten will, zumal hierdurch interaktives Verändern der Simulationsdaten durch den Kunden möglich wird. Die zu diesem Problem untersuchten bestehenden Algorithmen waren dabei nicht in der Lage, alle Anforderungen des Szenarios zu erfüllen. Es wurden z.B. statische Szenen oder zu komplexe Approximationen gefordert. Basierend auf dieser Problematik wurde daher in dieser Arbeit ein eigener Lösungsansatz entwickelt, der (unter Einsatz programmierbarer Graphikhardware zur Geschwindigkeitssteigerung) die Auswertung der Beleuchtungssituation ohne Vorberechnungszeit mit interaktiven Frameraten erlaubt. Zur Entwicklung der Beleuchtungsmodelle wurde angenommen, dass die verwendeten Stoffe eng gewebt sind und darauf aufbauend, Optimierungen durchgeführt. Als Schattenberechnungsmethode wurden der Flexibilität und der Geschwindigkeit wegen Shadowbuffer gewählt. Um Stoffe und diffuse Materialien zu simulieren, wurde neben einem Lambert'schen diffusen Reflektionsmodell, ein an Lommel-Selinger angelehntes diffuses Reflektionsmodell mit Oberflächenstreuung entworfen. Für strukturierte Materialen wurde ein Reflektionsmodell für Leder und für Cord entworfen. Das Rendersystem wurde auf der Basis von Vertex- und Fragmentshadern flexibel aufgebaut, um die Leistungsfähigkeit der GPU auszuloten. Als Beleuchtung für das 3D-Modell wurden HDR-Umgebungsaufnahmen gewählt, aus denen ein Lichtquellensetup berechnet wird, welches die Beleuchtung, unter Berücksichtigung von Selbstabschattung, übernimmt. Zur Glättung der einzelnen Schattenwürfe wurde eine neue Filtermethode entwickelt. Die Implementierung der erarbeiteten Algorithmen hat gezeigt, dass mit dem in dieser Arbeit vorgestellten Ansatz interaktive Frameraten mit realistisch wirkenden Abschattungen und bekleidungstypischen Reflexionsverhalten der 3D-Szene erreicht werden. Zudem wird über das aus der HDR-Umgebungsaufnahme gewonnene, Lichtquellensetup eine realitätsnahe Ausleuchtung der Szene gewährleistet.

In dieser Bachelorarbeit wird eine zusätzliche Visualisierungsmethode namens "Streamlines" dem vorhandenen Visualisierungssystem HereVR® (entwickelt von der Abteilung A3 des Fraunhofer IGD) hinzugefügt. Es wird zwischen zwei Visualisierungsmethoden, einer rudimentären Streamline-Methode und einer komplexen Partikelvisualisierungsmethode, eine geeignete Verbindung gefunden, die die Vorteile aus den beiden sinnvoll nutzt. Ferner werden zusätzliche verbesserte Eigenschaften und Funktionen zur Verfügung gestellt, um eine bessere Orientierung innerhalb der Strömungsdaten zu ermöglichen. Beispiele hierfür sind: Die Erzeugung von geeigneten Einfärbungsschemata bzgl. der Strömungslinien, sowie zusätzliche Eigenschaften wie die Beleuchtung und das Ausblenden der Linien. Außerdem wird ein im dreidimensionalen Raum frei platzierbarer sog. "Emitter" definiert, der eine freie Wahl der Startposition der Strömungslinien ermöglicht. Die grundsätzlichen Möglichkeiten, über eine entsprechende Benutzeroberfläche die Strömungslinien in vielfältiger Weise zu beeinflussen und diese in einer Simulation ablaufen zu lassen, werden in dieser Arbeit von der konzeptionellen Idee bis hin zur Realisierung der einzelnen Komponenten beschrieben.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird ein Loader für das Alias Wavefront Dateiformat entworfen und in das Visualisierungssystem HereVR integriert. Durch die Einblendung der Geometriedaten kann der Benutzer die visualisierten Simulationsdaten besser interpretieren. Es wird darauf geachtet, dass der Loader, genau wie HereVR selbst, plattformunabhängig umgesetzt wird. So ist es ohne großen Aufwand möglich, ihn auch auf anderen Plattformen als Microsoft Windows zu nutzen. Dies wird durch die Nutzung des Qt-Frameworks und der Szenegraph- Bibliothek Coin3D erreicht, die in Kapitel 2 vorgestellt werden. Weiter unterstützt der Loader, durch die Nutzung von Threads, Mutliprozessorsysteme, für die auch das Visualisierungssystem ausgelegt ist. Dadurch wird eine Leistungssteigerung auf Rechnern mit mehreren Prozessoren erreicht. Es wird neben einer Steuerung mit einer Spacemouse auch die Steuerung mit Hilfe einer 2D-Maus realisiert. Die hierfür notwendigen Berechnungen werden in Kapitel 3.4 vorgestellt. Eine GUI, mit deren Hilfe man die geladenen Objekte verwalten, sowie die Transparenz jedes geladenen Objekts einstellen kann, wird in Kapitel 3.3 entworfen und später, wie in Kapitel 4.2 beschrieben, in HereVR integriert. Ferner ist es möglich eine einmal erstelle Szene von Objekten zu speichern und auch wieder zu laden. Das hierfür neu entwickelte Dateiformat wird in Kapitel 3.3.2 vorgestellt. Zusätzlich wird ein spezieller Datei-Öffnen-Dialog, wie in Kapitel 4.2.1 beschrieben, entwickelt. Er enthält neben den üblichen Ansichten, zwei weitere, nämlich einer rotierenden Objektvorschau mit der Möglichkeit ein Vorschaubild zu speichern, sowie einer Listenansicht um alle Objekte innerhalb eines Verzeichnisses anzuzeigen.

Mit dem Aufkommen des Mobile Computing hat sich in den letzten Jahren ein neues Medium etabliert, welches sehr flexible Formen der Kommunikation ermöglicht. Da der Standard PC sich im mobilen Kontext oftmals als zu unhandlich erwies, wurde eine neue Generation von Geräten wie etwa Laptops, Pocket PCs und mobilen Telefonen entwickelt. Gleichzeitig stieg die Bandbreite der mobilen Netzwerke deutlich an. Heutzutage sehen wird das Versenden verschiedener Medien wie Bilder, Filme, Tonsequenzen oder Texten von und zu beliebigen Standorte in der Welt als selbstverständlich an. Obwohl wir eine 3D Wahrnehmung haben und mit einer 3D Welt interagieren, existieren auch heute noch keine befriedigenden Techniken, um 3D Grafikinformationen an mobile Endgeräte zu übertragen. Das Problem komplexer 3D Szenen liegt in ihrem enormen Daten- und Berechnungsaufwand. Noch schwieriger wird es, wenn wir durch dynamische 3D Szenen in Echtzeit navigieren möchten. Diese Arbeit stellt einen neuen Ansatz vor, um große, interaktive und dynamische 3D Szene zu repräsentieren und an entfernte Endgeräte zu versenden. Der Schlüssel liegt dabei in der Verarbeitung nur derjenigen Objekte, welche auch im Interesse eines Benutzers liegen, sowie in der genauen Anpassung der Komplexität der selektierten Objekte an die Leistungsmerkmale des Endgerätes des Benutzers.

Skala, Vaclav (Ed.): Journal of WSCG Volume 12 No. 3. Proceedings. Plzen: University of West Bohemia, 2004, pp. 387-394

With the increasing capabilities of hardware for 3D graphics and network, 3D multi-user environments get more and more interesting for e-business, entertainment and cooperative work. This aspect concerns not only high-end devices, like caves or graphic workstation, also small mobile devices like laptop computers or PDAs become more and more suitable for the visualization of 3D graphics. In order to visualize a large and dynamic 3D scene on multiple clients with different capabilities, an appropriate scene representation is required. In this paper a client-server-scenegraph is introduced, which addresses critical problems in the area of distributed 3D graphics such as the handling of dynamic 3D scenes, which exceed the capacity of the clients or even of the server. Another point is the selection of the data, which has to be transmitted from the server to the clients, although the users and the scene elements are moving. Since many clients lack the memory, they only hold the currently most relevant scene information. For that reason there has to be an efficient matching between the server's and the clients' data.

Computers & Graphics, Vol.28 (2004), 1, pp. 15-24

In the last few years several approaches (Proceedings of the Second International Workshop on Distributed Interactive Simulation and Real-Time Application, 1998, pp. 88-91; EUROGRAPHICS 2001, vol. 20(3) 2001) have been presented, which address the transmission and visualization of 3D scenes on distributed devices with different capabilities. These techniques are in the interest of a wide field of applications such as virtual chatrooms, product presentations, CAVE visualizations, 3D simulations, or 3D online games. In order to adapt the immense data effort to the capabilities of the devices and the networks, two basic problems have to be solved: the selection of the information according to the user's interest and the reduction of the selected data. Usually the first problem is reduced to visual aspects, which can be determined by visibility culling algorithms. This paper concentrates on the second problem and introduces a system in order to stream the data of even large 3D scenes to remote devices.

In dieser Bachelorarbeit wird eine Visualisierungsmethode mit dem Namen "Line Integral Convolution" (LIC) beschrieben. Diese Visualisierungsmethode ist Teil der Softwareumgebung HereVR des Fraunhofer Instituts für graphische Datenverarbeitung. Bei der Umsetzung des LIC-Verfahrens wurden neue eigene Ansätze der Verschiebung der Texturkoordinaten und der Überlagerung der Texturen mittels Alpha Blending realisiert. Neben der Darstellung von zeitlich veränderlichen Vektorfeldern wird an weiterer Funktionalität das Laden von Bilddaten, die Darstellung des Abtastgitters, die optionale Normalisierung der Vektoren des Vektorfelds und eine Parallelisierung des Verfahrens beschrieben. Durch die Verwendung zeitlich veränderlicher Vektorfelder ist es durch die Arbeit möglich geworden das LIC-Verfahren animiert darzustellen. Dies erleichtert es die Charakteristik des untersuchten Vektorfelds zu erfassen. Steuerbar sind alle diese Parameter über die Benutzeroberfläche, die mit Hilfe der Qt-Klassenbibliothek gestaltet wurde. Ebenso lässt sich über die Benutzeroberfläche eine weitere implementierte Funktion aktivieren: Das Bump Mapping für das LIC-Verfahren (BLIC-Verfahren). Im Allgemeinen ermöglicht dies die Abbildung eines weiteren Skalarwerts in der graphischen Darstellung des Vektorfelds. In der Umsetzung wird dies verwendet um Wirbel in der Darstellung deutlicher hervorzuheben.

Dynamische Vorgänge gewinnen im Bereich der Computergrafik und Datenverwaltung mehr und mehr an Bedeutung. In dieser Diplomarbeit wird nun eine Repräsentation konzipiert und implementiert, welche die Verwaltung von Objekten in 3D Szenen übernimmt. Die Anforderungen sind dabei, dass die Szene eine große Anzahl von Objekten aufweist und dass die Objekte dynamisch sind. Mithilfe der Repräsentation soll es möglich sein, dass Algorithmen effizient die Daten der Szene auswerten können. Mögliche Anwendungen stellen Kollisionserkennung, View Frustum Culling oder die Strahlverfolgung für das Raytracing dar. Der Ansatz geht dabei von existierenden Lösungen für die räumliche Repräsentation aus und entwickelt auf ihnen basierend einen hybriden Baum, der die Verwaltung der dynamischen 3D Daten übernimmt und eine effektive räumliche Sortierung für oben genannte Algorithmen darstellt. Es wurden speziell für die dynamischen Objekte Erweiterungen konzipiert und implementiert. Eine Gegenüberstellung des implementierten Baumes mit anderen Bäumen validiert seine Effektivität und zeigt seine Einsetzbarkeit.

Computers & Graphics, Vol.28 (2004), 5, pp. 691-701

In this paper, we present an approach for managing very large three-dimensional polygonal models in different resolutions. Therefore, a triangle mesh representation is required, which is created using a common triangulation algorithm. In our approach, these triangle meshes are divided into partitions. These partitions are simplified in parallel using a topology-preserving algorithm and are automatically concatenated afterwards. All simplification steps are stored in a progressive data structure, which even allows the user to refine and resimplify a specific area of the triangle mesh without doing the whole computation again. Furthermore, we propose a file format that stores the computed progressive data structure to support an efficient data exchange. This file format enables the user to interactively and dynamically select the number of triangles being loaded in order to determine the resolution of the model.

Schlick, Christophe (Ed.) et al.: Eurographics 2004. STAR - State of the Art Reports. The Eurographics Association, 2004. (Eurographics Technical Report Series), pp. 119-139

Interactive environments for dynamically deforming objects play an important role in surgery simulation and entertainment technology. These environments require fast deformable models and very efficient collision handling techniques. While collision detection for rigid bodies is well-investigated, collision detection for deformable objects introduces additional challenging problems. This paper focusses on these aspects and summarizes recent research in the area of deformable collision detection. Various approaches based on bounding volume hierarchies, distance fields, and spatial partitioning are discussed. Further, image-space techniques and stochastic methods are considered. Applications in cloth modeling and surgical simulation are presented.

Informatik Spektrum, Vol.27 (2004), 6, pp. 504-511

Durch die beschriebenen Verfahren und die Verwendung realer Eingabedaten, von CAD-Schnittteilen über physikalische Materialparameter bis hin zu gemessenen BTFs, gelingt eine realistische Darstellung von Textilien. Die im Virtual-Try-On Projekt entwickelten Techniken sollen es in naher Zukunft ermöglichen, "Maßkonfektion on demand" herzustellen, die dem jeweiligen Kunden exakt passt.

Die Arbeit entstand im Anschluss an ein 18-wöchiges Praktikum am Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt. Es sollte ein prototypenhaftes Modul zur Bearbeitung von virtuellen Kleidungsschnittteilen entwickelt werden. Hierzu war es nötig sich mit einigen Grundlagen in Qt (GUI ToolKit), OpenGL, GDV und der Mensch-Computer Interaktion (MCI) zu befassen. Anschließend wurden die funktionalen Anforderungen definiert, Konzepte entworfen und in C++, Qt und OpenGL implementiert. Diese Grundlagen, Konzepte und wesentliche Teile der Implementierung werden in der Arbeit beschrieben. Die Motivation dieses Teilprojektes, welches innerhalb des Projektes "Virtual Try On" durchgeführt wurde, leitet sich von den wachsenden Anforderungen und Wünschen des Kunden, die er an seine Kleidung, in Form von Individuellem Aussehen und Passgenauigkeit, stellt, ab. Mit dem entwickeltem Modul können diese Wünsche des Kunden erfüllt werden. Zu folgenden Funktionale Anforderungen wurden Konzepte entwickelt und implementiert: - Selektieren von Schnittteilen - Weglassen und Hinzufügen von Schnittteilen und Nähten (Hinzufügen von Nähten noch nicht implementiert) - Veränderung der Lage der Schnittteile in 2D und 3D - Adaption der Randkurve der Schnittteile in 2D - Abspeichern des 2D und 3D Kleidungsstückes Zu Beginn des Projektes war es nur möglich die Kleidungsstücke in 2D zu laden und sie sich in 3D, vorpositioniert an einer Figurine, anzusehen. Nach dem Projekt ist es möglich das Kleidungsstück in 2D zu editieren und sich die Änderungen in 3D zu betrachten. Zum Beispiel kann jetzt, die Länge der Hosenbeine, die Weite eines T-Shirts oder die Anzahl der Brusttaschen auf einem Hemd variiert werden. Kleinere Änderungen an den Schnittteilen können jetzt sofort, in ein und dem selben Tool, vorgenommen werden.

Sloot, P. (Ed.) et al.: Computational Science - ICCS 2003. Proceedings Part I. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2003. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 2657), pp. 925-934

This paper introduces an efficient representation of triangulated meshes for the simultaneous modification and rendering in real-time. The modification includes the simplification and the refinement of the triangle meshes as well as the animation of their vertices. Since the vertices and the other topology of the meshes are stored completely independent of each other, modifications can be applied very fast. Because the presented approach is not only applicable to modification, but also to rendering, the triangle meshes have not to be converted into application specific representations such as simplification or visualization.

Bieber, Gerald (Ed.) et al.: IMC Workshop 2003. Proceedings : Assistance, Mobility, Applications. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2003, 8 pp.

Today computers are moving from the desktop into our everyday life and becoming more and more ubiquitous. The challenge is to build more suitable interfaces for different devices and modalities. In this field common WIMP oriented GUIs are not the end of the development. Interfaces can be enhanced with dialog-centric approaches. In this paper we describe a dialog-based user interface management system. The system is based on an abstract dialog description language which specifies the interaction between computer and user. The dialog language is processed by an interpreter module and presented by different dialog render modules. The available render modules support common graphic user interaction, the interaction with a virtual character front end and the web-form-based interaction with a browser.

Jacko, Julie A. (Ed.) et al.: HCI International 2003. Proceedings of the 10th International Conference on Human-Computer Interaction. Volume 2 : Theory and Practice (Part II). Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum, 2003, pp. 601-605

We describe a system which combines hypermedia with human computer dialogs to enhance the user interaction. The core of the system consists of an interpreter for a UIML compliant dialog description language. The interpretation of the described dialogs is used to handle user-interaction which is adapted to the available set of modalities provided by the used device. Furthermore, the system is designed to adapt an application as well on mobile and stationary devices allowing different interaction methods and metaphors for the same task. Examples for such adaptation can be performed with WIMP-based desktop systems, voice-menu based mobile phones or Personal Data Assistants (PDA) providing Point and Click metaphor. In the area of mobile end devices the adaptation of user interaction is still a challenging task due to complex applications in use. Control and navigation functions have a strong and demanding influence on the usability of applications. The here presented work shows an approach how navigation and control functions are improved by arranging the dialog steps in a hyper-structure and by assembling dialogs with a merge operation.

Göbel, Stefan (Ed.) et al.: Technologies for Interactive Digital Storytelling and Entertainment. Proceedings : TIDSE 2003. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2003. (Computer Graphik Edition 09), p 310-321

Conversational User Interfaces model aspects of natural interaction and provide a new metaphor for Human Computer Interaction. The combination of natural aspects with usual interaction methods offers to attain a more comfortable interaction behavior. To deploy the full potential of the conversational approach a system has to provide multimodal features and dialog planning. The functionality needed for conversational requests can be encapsulated in a middleware which offers an abstract description for the dialog process and methods to synchronize different modalities. Our realization of such a system is described within this Paper. The presented multimodal user interface system uses a dialog description language. This language describes interaction independent from specific modalities. The associated interpreter provides a plug-in interface for different interaction engines and it synchronizes them for an appropriate behavior. The integration of a Conversation Engine was also done within the MAP -project where this approach has been tested.

Thema Forschung, (2003), 1, pp. 58-64

Es wird ein Konzept für ein Animationssystem vorgestellt, das einen elementbasierten Ansatz mit Agententechnologie verbindet. Die bereits im CASUS System eingesetzte elementbasierte Animation sieht sogenannte Animationselemente als Grundbausteine vor. Die Animationselemente werden durch Agenten repräsentiert. Diese können hierarchisch aufgebaut und mit individuellem abstrakten Verhalten gekoppelt werden.

Die Simulation der Bekleidung von virtuellen Charakteren ist seit längerem ein zentrales Thema im Bereich der Computergraphik. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Simulationsmodell basierend auf adaptiven Netzen entworfen. Hierfür wurden verschiedene existierende wissenschaftliche Ansätze (Subdivisionsverfahren) auf ihre Verwendbarkeit hin untersucht. Zwei der analysierten Verfahren, das Loop Schema und das Sqrt3 Schema, sind hierbei für den weiteren Verlauf in Betracht gezogen worden. Es folgte die Entwicklung einer Datenstruktur, welche eine einfache Navigation durch ein trianguliertes Netz in verschiedenen Verfeinerungstiefen ermöglicht. Als Basis hierfür diente die Halbkantendatenstruktur. Die Umsetzung dieser Arbeit erfolgte in drei Schritten. Als erstes wurde die Datenstruktur auf starre triangulierte Netze angewandt. Danach erfolgte die Einbindung in ein sich bewegendes System und zum Schluss die Implementierung in ein Masse-Feder-System. Als Grundlage für das prototypische Masse-Feder-System diente hierfür die am Fraunhofer Institut vorhandene Simulation. Das aus diesem Entwicklungsprozess entstandene Modul ermöglicht eine Adaption der Auflösung der Struktur eines sich bewegenden Stück Stoffes. Hierbei wird die Struktur des Stoffes für eine akkurate Darstellung an den benötigten Stellen verfeinert und an anderen Stellen vergröbert, falls eine bestehende Verfeinerung wieder aufgehoben werden muss. Zur Ermittlung der an verschiedenen Stellen erforderlichen Adaption sind spezielle Kriterien entwickelt worden. Die Verwaltung aller benötigten Objekte erfolgt über geeignete Datenstrukturen, welche einen schnellen Zugriff auf diese Objekte ermöglichen. Abschließend folgten verschiedene Tests, in denen beide Subdivisionsverfahren miteinander verglichen wurden. Es stellte sich heraus, dass das Sqrt3 Schema für die adaptive Visualisierung von Bekleidung besser geeignet ist als das Loop Schema. In weiteren Tests wurde das Sqrt3 Schema mit der bereits vorhandenen statischen Simulation verglichen. Darin wurde gezeigt, dass das adaptive Netz ein Bekleidungsstück mit weniger Punkten und Dreiecken ebenso akkurat darstellen kann wie ein statisches Netz und bei gleicher Anzahl von Punkten und Dreiecken wird eine noch detailliertere Darstellung möglich.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Kollisionserkennung zwischen stark deformierbaren Stoffen und bewegten Avataren innerhalb einer physikalisch basierten Simulation vorgestellt. Dazu wird eine frühere Arbeit zur Kollisionsbestimmung mit Hilfe von Distanzfeldern erweitert um auch mit dynamischen Szenen arbeiten zu können. Für die Speicherung der Animationen wurde ein eigenes Dateiformat spezifiziert. Die erstellten Animationen können dabei in eine Schleife übergehen um lange Bewegungsabläufe darzustellen ohne allzu große Datenmengen zu erzeugen. Die Kollisionserkennung erfolgt durch die Interpolation der in den Distanzfeldern abgelegten Abstände zur Geometrie des Avatars. Dazu werden für alle Keyframes der Animation die Distanzen vorberechnet und zur Laufzeit linear interpoliert. Die Bestimmung des aktuellen Frames erfolgt dabei über die verstrichene Simulationszeit und die Frequenz der vorgegebenen Keyframes. Allerdings müssen zusätzlich zur Interpolation einige Sonderbetrachtungen gemacht werden um Fehler zu vermeiden. Die sogenannten "Gürtel"-Partikel werden benutzt um ein langsames weggleiten der Hose oder des Rockes durch die Einwirkung der Gravitation zu verhindern. Diese werden dazu mit Hilfe der Baryzentrischen Koordinaten relativ zum Avatar fixiert. Sie erhalten eine unendliche Masse um ihren Nachbarpartikeln als Halt zu dienen. Dadurch wird auch erreicht, dass auftretende Kräfte keinerlei Beschleunigung auf diese Partikel haben und so deren Position verändern können. Um Kollisionen der sogenannten "kritischen" Partikel zu vermeiden werden diese ebenfalls gesondert behandelt, da sie durch ihre Nachbarn nach der Kollisionsantwort eventuell wieder in einen Kollisionszustand verschoben würden. Deshalb werden interne Federkräfte so berechnet das nur die unkritischen Partikel nach der Kollisionsantwort verschoben werden. Außerdem werden alle "kritischen" Punkte in Bewegungsrichtung verschoben, um die Anzahl der entstehenden Kollisionen zu vermindern. Dazu wird die Verschieberichtung aus den beiden umschließenden Keyframes errechnet. Schließlich wurden mehrere Klassen in Java implementiert und in das bestehende System "Virtual TryOn" integriert um das vorgestellte Konzept zu überprüfen und auf seine Geschwindigkeit und Stabilität zu testen.

Skala, Vaclav (Ed.): Journal of WSCG Volume 11 No. 1. Proceedings. Plzen: University of West Bohemia, 2003, pp. 141-148

We describe a system for interactive animation of cloth, which can be used in e-commerce applications, games or even in virtual prototyping systems. In order not to restrict the shape of the cloth we use a triangulated mesh, which serves as basis of a mass-spring system. For the animation of the particles internal and external forces are considered. Since cloth is a very rigid material when stretched, extremely large forces occur in such a system. Several methods have been described in the recent years to solve the underlying differential equations efficiently. We describe an algorithm which replaces the internal cloth forces by several constraints and therefore can easily take large time steps. These constraints can be parameterized to generate different behavior of the simulated cloth. Furthermore we provide an algorithm for an efficient avoidance of self collisions. For these reasons very plausible animations of cloth at interactive rates are possible with our system.

Computers & Graphics, Vol.27 (2003), 1, pp. 71-82

We describe an interaction-free method for a geometric pre-positioning of virtual cloth patterns with human 3D scans. Combined with the following physically based sewing simulation, a fully automated dressing of virtual humans becomes possible. This reduces the time needed for dressing virtual humans by eliminating the time needed for the interactive placement of the cloth patterns in previous methods, where the patterns have to be pre-positioned by user interaction. The result of our pre-positioning method is computed in less than 0.3 s CPU time for various examples on current PCs and designed to converge efficiently in the simulation step afterwards.

University of Maribor: Innovation and Modelling of Clothing Engineering Processes 2003. Proceedings : IMCEP2003. Maribor: Faculty of Mechanical Engineering, 2003, pp. 69-76

In this paper we present an automated system for visualizing dressed virtual bodies using CAD cloth data for the garments. The system can be used during the garment design process to judge the look and the fit of the garment without the necessity of creating a real prototype, which is expensive and time consuming. The cloth patterns are created by using a common textile 2D CAD system. In order to visualize the garment in 3D the user chooses a suitable virtual body and exports the patterns into our system. This task only comprises the marking of the seaming lines and the naming of the patterns. A process that is more or less automatically done within a textile CAD system. After importing the data into our system the patterns are pre-positioned automatically and simultaneously around the virtual human body. The underlying algorithm ensures that the final fitting can be computed fast and efficiently. It is even possible to process several pieces of clothing at once. Typically, the simulation is based upon a parameterized particle system. However, a practicable solution has to compute the draping results as fast as possible. Therefore our simulation algorithm only takes into account the most important physical cloth parameters having significant impact during the visualization and being needed for judging the fit of the garment. The high quality visualization of the dressed virtual bodies includes texturing, shadowing and selfshadowing. We achieve real-time rendering by making extensive use of the features of modern 3D graphics hardware e.g. vertex shaders. Our dressing method cannot only be used during the clothing design process but in other applications for example a virtual boutique as well.

Keldysh Institute of Applied Mathematics: Graphicon '03. Proceedings. Moscow, 2003, pp. 58-65

In this paper we address the problem of rapid distance computation between rigid objects and highly deformable objects, which is important in the context of physically based modeling of e.g hair or clothing. Our method is in particular useful when modeling deformable objects with particle systems - the most common approach to simulate such objects. We combine some already known techniques about distance fields into an algorithm for rapid collision detection. Only the rigid objects of an environment are represented by distance fields. In the context of proximity queries, which are essential for proper collision detection, this representation has two main advantages: First, any given boundary representation can be approximated quite easily, no high-degree polynomials or complicated approximation algorithms are needed. Second, the evaluation of distances and normals needed for collision response is extremely fast and independent of the complexity of the object. In the course of the paper we propose a simple, but fast algorithm for partial distance field computation. The sources are triangular meshes. Then, we present our approach for collision detection in detail. Examples from an interactive cloth animation system show the advantages of our approach in practice. We conclude that our method allows real-time animations of complex deformable objects in non-trivial environments on standard PC hardware.

Ein Ziel der Textilsimulation ist die möglichst realistische Nachbildung von Stoffbewegungen bei minimalem Aufwand. In der physikalisch basierten Simulation bedeutet Bewegung des Stoffes numerisch die Integration der Bewegungsgleichung. Dabei erweisen sich aufgrund der Steifheit der zugrundeliegenden Differentialgleichung speziell für hochauflösende Partikelsysteme implizite Integrationsverfahren den expliziten Integrationsverfahren als überlegen. Aufwendigster Schritt der (semi-)impliziten Integration ist die Lösung eines linearen Gleichungssystems, welches derzeit durch das relativ effiziente Verfahren der konjugierten Gradienten gelöst wird. Kern dieser Arbeit ist die Einführung von Mehrgitterverfahren in den Bereich der Textilsimulation, mit denen die Lösung eben dieses linearen Gleichungssystems effizienter bestimmt werden kann. Schnellere Konvergenz wird durch erhebliche Reduktion der Zahl benötigter CG-Iterationen auf dem feinsten Gitter zur Bestimmung der Lösung erreicht. Dazu verwenden Mehrgitterverfahren Rechengitter verschiedener Diskretisierungsstufen einer Textilie innerhalb des Lösungsprozesses. Nach einer Einführung in die Grundlagen der Mehrgitterverfahren werden effiziente Algorithmen zur Arbeit mit Mehrgitterverfahren in der Textilsimulation präsentiert. Dies umfaßt sowohl die Konstruktion von Grobgittern und von Operatoren zum Gitterwechsel als auch die Einbettung in ein Simulationssystem. Die erzielte Beschleunigung ist durch Vergleich der Performanz des Standard-CG-Verfahrens und des neu entwickelten Mehrgitterverfahrens validiert. Für die Untersuchungen der Mehrgitterverfahren wurde ein auf Rechtecksgittern basierendes Textilmodell mit kubischen Federn verwendet und in eine Umgebung mit Schwerkraft und Luftwiderstand eingebunden. Durch Verwendung eines kubischen Federmodells kann das stark nichtlineare Last-Dehnungsverhalten von Stoff besser als durch ein lineares Federmodell, das in den meisten sonstigen Simulationssystemen verwendet wird, approximiert werden und es konnten stabilere und durch glattere interne Stoffbewegungen ansehnlichere Simulationen durchgeführt werden.

Joy, Kenneth I. (Ed.) et al.: Spring Conference on Computer Graphics 2003. Proceedings : SCCG 2003. Bratislava: Comenius University, 2003, pp. 113-122

In this paper we present a method for dressing virtual humans using CAD cloth data. Our method is based on the idea of geometric pre-positioning and physically-based simulation for end-positioning. The geometric pre-positioning algorithm places several pieces of clothing automatically and simultaneously around the human body in such a way that the final fitting can be computed efficiently by a physically-based cloth simulation. The dressed virtual humans look realistic and our dressing method can be used in applications like virtual boutique.

Banicescu, Ioana (Ed.): High Performance Computing. Proceedings. San Diego: Society for Modeling and Simulation International, 2003, pp 115-120

We present a new generic progressive data format and framework for CFD-Data, which is specialized for scientific data simulation: The progressive grids. While using arbitrary types of cells and partitioning schemes, simulation data can be stored progressively. Hierarchically arranged by its level of detail the data can be adapted efficiently to many systems with different ressources. Maintaining a modular approach, we are able to implement, test and update different kinds of progressive grids by adjusting the corresponding parts of the system.

Schulze, Thomas (Ed.) et al.: Simulation und Visualisierung. Proceedings 2003. Ghent: SCS-Europe, 2003, pp. 89-101

We present a new generic progressive data format and framework for CFD-data, which is specialized for scientific data simulation: The progressive grids. While using arbitrary types of cells and partitioning schemes, simulation data can be stored progressively. Hierachically arranged by its level of detail, the data can be adapted efficiently to many systems with different ressources. Maintaining a modular approach, we are able to implement, test and update different kinds of progressive grids by adjusting the corresponding parts of the system.

Inhalt dieser Arbeit ist es, spezielle Skalen und Parameter einzelner Visualisierungsmethoden, wie beispielsweise Farbwerte auf Strömungslinien, geeignet auf entsprechende Fenster bzw. Pannels und/oder Szenengraph-Primitive abzubilden und in das Visualisierungs-System HereVR(R) der A3 zu integrieren. Dabei wird die Verwaltung der erforderlichen Metadaten (Echtweltmaße, Namen, Einheiten und Skalen-/Koordinaten-Anzeige, etc.) prototypisch realisiert. Zusätzlich werden geeignete Methoden entworfen und implementiert, die die auf diese Weise neu hinzugekommenen Daten in geeigneter Form im System repräsentieren (beispielsweise Skalen als Koordinaten-Achsen direkt in der 3D Szene und/oder verwaltete Maßeinheiten und Namenslisten als Tabellen in zusätzlichen Fenstern).

Schulze, Thomas (Ed.) et al.: Simulation und Visualisierung. Proceedings 2003. Ghent: SCS-Europe, 2003, pp. 387-403

The visualization of large, dynamic and interactive 3D scenes has been a very important research field since the early days of computer science. With the increasing significance of the internet and keywords like mobility and ubiquitous computing raise the new challange to transmit and visualize large, dynamic and interactive 3D scenes even on mobile devices. Since mobile devices compared to workstations or personal computers typically lack of computing power, memory and graphical output quality the 3D scenes have to be adapted to the devices' capabilities automatically. Other problems occure because of low transmission rates and the synchronisation between several devices. In this paper a client-server-architecture for the cooperative visualization of large, interactive and dynamic 3D scenes is introduced. Cooperative visualization means, that several users can connect their devices via network to a server in order to navigate and interact together within the same 3D scene.

Banicescu, Ioana (Ed.): High Performance Computing. Proceedings. San Diego: Society for Modeling and Simulation International, 2003, pp. 145-153

In this paper a new visibility culling is proposed to visualize large, dynamic and interactive 3D scenes in realtime. It makes use of OpenGL and is divided into two phases, namely view frustrum culling and occlusion culling. The occlusion culling itself is divided into an occluder selection and an occlusion processing. The presented approach makes use of spatial, image-based and temporal coherences. The algorithm's precisision can be adjusted by five parameters in order to adapt the culling effort to the computation power of the computer system during runtime.

Reiners, Dirk (Ed.): Open SG Symposium 2003. Aire-la-Ville: The Eurographics Association, 2003, pp. 15-21

In this paper we describe a further development state of our system which is able to compute actual scientific and realistic visualization methods in parallel. This paper is related to the basic work we presented in one of our previous articles. Our system is capable to integrate easily in modern VR renderers like for example Open Inventor, Coin and OpenSG. Our approach is designed for processing large datasets which usually are the result of physically based simulation algorithms and programs. Using our techniques it is even more feasible to manage similar visualization problems for other large amounts of data (e.g. medicinal CT-scans or large geometries) in the context of displaying interactively.

Skala, Vaclav (Ed.): Journal of WSCG Volume 11 No. 3. Proceedings. Plzen: University of West Bohemia, 2003, pp. 418-424

In this paper we describe a basis for a system that is able to compute actual scientific and realistic visualization methods in parallel. It is capable to integrate easily in modern VR renderers like for example Open Inventor [SGIa], Coin [Coi] and OpenSG [Vos02]. Our approach is advantageous for processing large datasets which usually are the result of physically based simulation algorithms and programs. Using our techniques it is even more feasible to manage similar visualization problems for other large amounts of data (e.g. medicinal CT-scans or large geometries) in the context of displaying interactively.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Modul zur parallelen Partikelvisualisierung entwickelt. Dieses wurde in HereVR®, eine am Fraunhofer Institut entwickelte Visualisierungsumgebung für drei-dimensionale Strömungsfelder integriert. Die Hauptaspekte von HereVR® sind die Unterstützung massiv paralleler Datenverarbeitung und der modulare Aufbau des Systems. Diese Partikelvisualisierung basiert auf vorberechneten Strömungsfeldern (Vektorfeldern) in einem regelmäßigen Gitter und arbeitet mit nicht-physikalischen Partikeln. Die Partikel werden durch sogenannte Injektoren, die auf einem Emitter unterschiedlich angeordnet werden können, in die Szene emittiert. Der Emitter wiederum ist frei in der Szene beweglich, um dem Anwender eine flexible und intuitive Möglichkeit zur Platzierung der Partikel zu bieten. Verschiedene integrierte Partikel Tracing Methoden (Streamlines, Pathlines, Timelines, Streaklines) gestatten es, statische und zeitlich veränderliche Strömungsfelder gleichermaßen zu betrachten. Die Wahl unterschiedlicher Partikelformen (Pixel, Streamlets, Billboards, Objekte) und/oder Texturen ermöglicht das Darstellen einer Vielzahl von Effekten. Weiterhin läßt sich die Darstellung der Partikel über ein implementiertes 'Factory' Entwurfsmuster sehr einfach um zusätzliche Formen erweitern. Außerdem ist es möglich, die Visualisierung interaktiv zu beeinflussen und zu steuern. Sämtliche Parameter (Partikelform, -farbe und -anzahl, Tracing Methode, Integrationsalgorithmus, Emitterposition und -ausrichtung etc.) lassen sich zur Laufzeit über eine Benutzeroberfläche verändern bzw. anpassen und wirken sich sofort auf die Visualisierung aus. Angelehnt an die zugrundeliegende parallele Visualisierungsumgebung, ist das Partikelvisualisierungsmodul in der Lage, Berechnungen parallel durchzuführen und somit die Leistungsfähigkeit von Multi-Prozessor-Systemen voll auszunutzen. Die Auslastungssteuerung der Prozessoren geschieht hierbei automatisch.

Association for Computing Machinery (ACM): Multimedia Conference 2002. Proceedings : MM 2002. New York: ACM, 2002, pp. 287-290

In this paper we present a solution to compose synchronized multimodal computer human interaction with a pattern-oriented approach. The focus of this paper is how to synchronize the different modalities of interaction. In our application scenario the system consists of mobile agents and the user interface is generated from a dialog description language, which is XML-encoded. The generated User Interface is executed by one or more UI-engines, which can use one or more modalities like a text chat system, a speech-based system or a graphical, window-oriented user interface. The user interface is separated and also structured by so-called dialog moves which are suitable to be adapted to different UI-engines. The system supports more than one UI-engine at the same time which results in a possibly multimodal interaction. The interaction is synchronized by observing the events produced by the dialog moves of each UI-engine. The system is evaluated in a project called MAP1 which deals with new human computer interaction methods in future mobile work environments.

Today the Internet is a global communication and business platform. Its breakthrough began with the hypertext transfer protocol (HTTP), which sits on top of the Internet protocol TCP/IP and allows the hypertext based interconnection of documents through links in conjunction with a corresponding markup language (HTML). It provides features for the inline visualization of various media types such as image, video and sound. But despite this rich hypermedia functionality, state of the art applications do not exploit the benefits of interactive 3D graphics. It is well known, that: »An image tells more than a thousand words.« (Chinese saying). In many applications, replacing a static image by an interactive 3D application could significantly raise the value to the users by allowing them to actively experience the natural qualities of a model by performing actions and interacting with the model. The advantages of active experience are cherished for long: »I hear and I forget. I see and I remember. I do and I understand.« (Konfuzius). Hypermedia applications could benefit from interactive dynamic 3D visualization. This work shows how. It analyzes the state of the art technologies, unveils major problems in the production process, introduces a component based concept and a respective example implementation. Dynamic, i.e. animated 3D models are the heart of a 3D application. Therefore, first the traditional ways of creating 3D models and animations - the modeling and animation pipelines - are reviewed. It is specified, which requirements must be met by an animated 3D model such that it can be used in an interactive hypermedia application. These requirements must be reflected in the 3D hypermedia application description format. The state of the art technologies are analyzed and the current application description format which comes closest to what would be needed is determined. Based on this, a component based concept for the description of 3D hypermedia applications has been developed, which is independent of the file format. The 3D model component and the animation, i.e. the functional component, which are the heart of the component based concept are introduced first. Second this work analyzes 3D navigation. Intuitive navigation is a key feature required in 3D worlds. The most frequently quoted reason why people are reluctant to use 3D applications is a loss of orientation in the virtual world, caused by bad navigation support. Object-centered navigation is a concept of intuitive motion within a virtual world. Its key aspect is to specify motion steps relative to the object(s) that is (are) in focus. Objectcentered viewpoints provide a discrete motion space and allow for an easy navigation. Tests have shown that the method is preferred by nonexpert users when compared to standard navigation interfaces. Third, the state of the art hypermedia technology with focus on its limited 3D integration capacities is reviewed. Based on the previously specified requirements, a model for fully integrating component based 3D applications into a hypermedia environment is suggested and validated in an implementation. Application examples are presented. The first one shows an interactive three dimensional product catalogue, where each part of the animated 3D product model is interconnected with textual and visual media and vice versa. The product parts can be »touched« and moved. Actions in the model are reflected in the related hypertext document and vice versa. The second example is based on the 3D model of a large building, a construction plant. Both illustrate fully fledged 3d hypermedia applications. The key results of this work show: first of all a concept for effectively integrating 3d models into a hypermedia application context, second that the suggested concepts allows for significant improvement of application development efficiency in terms of time savings, cost reduction and reusability, third that object-centered navigation is a preferred concept for navigating virtual worlds in an intuitive fashion, fourth that these concepts can be exploited in »real world« applications and fifth an exemplary reference implementation. Future work would be e.g. advancements of the object-centered navigation by extending the here presented simple method to a generic path finding algorithm.

Die rechnerbasierte Simulation physikalischer Vorgänge, speziell aus dem Bereich der CFD (Computational Fluid Dynamics), produziert in der Regel grosse Datenmengen. Die interaktive Visualisierung dieser Daten in einer brauchbaren Art und Weise stellt sich dabei schwere Aufgabe, für deren Lösung bisher spezielle Hardware nötig war. Neuste Entwicklungen auf dem Bereich der Grafikkarten des Verbrauchermarkts ermöglichen jedoch eine hochqualitative und interaktive Darstellung von grossen Datenmengen bereits auf Standard-PC Workstations. Unter Verwendung von 3D Texturen und Shaderprogrammierung sowie durch Anwendung paralleler Programmiertechniken wird ein leistungsfähiges Konzept zur Visualisierung von Skalarfelder bzw. skalaren Volumendaten entworfen. Das System arbeitet dabei auf Basis des \'84Pre-Integrated Volume-Rendering", wodurch hochqualitative Ergebnisse besonders schnell erzielt werden können. Die Parallelisierung der Vorberechnung, sowie die Integration in ein bestehendes System zur parallelen, interaktiven Visualisierung wissenschaftlicher Daten (ParallelVis) erlaubt es dem Anwender, unbekannte Daten einfach und flexibel zu erforschen. Realisiert werden Visualisierungmethoden für Isoflächen-Darstellung sowie für direkter Volumen-Darstellung, d.h. die Anwendung beliebiger Klassifikationsvorschriften der Skalarwerte. Jegliche Beleuchtungrechnung wird dabei durch Shaderprogrammierung auf per-Pixel Basis durchgeführt. Durch zusätzliche Aufteilung der Gesamtdatenmenge ist die Realisierung nicht an Ressourcenlimits der Grafikhardware gebunden. Die Anwendungsgebiete reichen von CT-Scan Visualisierung bis hin zu animierter Simulation physikalischer Vorgänge, wie z.B. Feuer- und Rauchausbreitung, oder Temperaturverteilungen.

Amborski, Krzysztof (Ed.) et al.: 16th European Simulation Multiconference: Modelling and Simulation 2002 : ESM 2002. Ghent: SCS-Europe, 2002, pp. 224-228

In this paper we describe the parallelization of an unconditional stable solution scheme of the Navier Stokes equation which is suitable for animation purposes. Profiting from its unconditional stability we are able to use simulation time steps which are larger than the animation timesteps and interpolate between them. Furthermore we present additional improvements in the visualization quality of the simulated output by using fractal textures in the 3D texture renderer post process for optical refinement using the scalar and vector fields as input parameters Our technique facilitate real-time animation rates of several examples on current multi-processor workstations and PC's

Die heutige Rechner- und Grafikhardware ermöglicht es, sich immer realitätsnähere Anwendungen vorzustellen. Dabei spielt die physikalisch basierte Simulation, die die simulierte virtuelle Welt anhand echter physikalischer Gesetze zu modellieren versucht, eine wichtige Rolle. In einer simulierten virtuellen Welt wird oft der Unterschied zwischen dem eigentlich simulierten Objekt und der Umgebung, in der dieses sich bewegt, gemacht. Die physikalisch basierte Simulation wird anhand dieses Unterschieds in zwei Teilprobleme aufgeteilt: zum einen die Bestimmung anhand der physikalischen Gesetze des neuen Wunschzustands des simulierten Objektes, zum anderen die Kollisionsbehandlung, die die Durchdringung des simulierten Objektes in die Umgebung, also die Kollisionsszene, vermeidet bzw. auflöst. Das Laufzeitverhältnis dieser zwei Teilaufgaben zeigt auf, dass die Kollisionsbehandlung oft der Engpass der physikalisch basierten Simulation ist. Diese Tatsache ist in dem Fall eines stark deformierbaren Körpers als simuliertes Objektes noch kritischer, da die meisten Komponenten der virtuellen Welt ständig kollidieren. Ein solcher Anwendungsfall ist z.B. bei der Textilsimulation, bzw. bei dem virtuellen Echtzeit-Bekleiden menschlicher Avatar zu finden. In der vorliegenden Arbeit wurde also ein Verfahren entwickelt, das die Eigenschaft der virtuellen Welt, dass sie einerseits aus einem stark deformierbaren, simulierten Objekt, andererseits aus einer starren Kollisionsszene besteht, ausnutzt. Die bisher eingesetzten Methoden zur Kollisionsbehandlung ziehen oft aus dieser Eigenschaft keinen Vorteil, so dass ihre Laufzeit zum einen hoch ist, zum anderen besonders schwankend ist. Aus diesen Gründen lassen sich diese Methoden schlecht in den vorgesehenen Echtzeit-Anwendungen einsetzen. Die hier entwickelte Methode nutzt im Gegenteil diese Eigenschaft, um die tatsächliche Laufzeit der Kollisionsbehandlung zu verkürzen, indem sie aufwändige Aufgaben in einen Vorberechnungsschritt verlegt. Diese Methode basiert auf dem Konzept des Distanzfeldes. Ein Distanzfeld ist ein reguläres räumliches Gitter, dessen Gittereckpunkte den vorzeichenbehafteten Abstand zur Kollisionsszene enthalten. Pro Kollisionsszene gibt es ein einziges Distanzfeld, so dass es in einem Vorberechnungsschritt bestimmt werden kann. Diese Erzeugung basiert wiederum auf dem kd-Tree, einer räumlichen Datenstruktur, um die Brute-Force-Abstandbestimmung zu vermeiden. Während der eigentlichen Kollisionsbehandlung wird das Distanzfeld so abgefragt, dass die Kollisionen erstens erkannt, zweitens entsprechend aufgelöst werden. Die Kollisionsbehandlung verläuft demzufolge in konstanter Zeit. Ein Prototyp dieser Methode wurde in einer bereits existierenden Java-Simulationsumgebung implementiert, so dass ein unmittelbarer Vergleich der verschiedenen Laufzeiten möglich war. Zum einen bestätigt dieser Vergleich die besondere Eigenschaft der Methode, in konstanter Zeit zu verlaufen, zum anderen weist er auf, dass sie robust und stabil sowie um eine Größenordnung schneller als bisher eingesetzte Methoden ist. Diese Methode eignet sich also gut für kollisionsreiche virtuelle Welten, und viele Einsatzbereiche, wie die Textilsimulation oder allgemeinere partikelsystem-ähnliche Modelle, lassen sich vorstellen. Außerdem ist auch eine Animation der Kollisionsszene möglich, so dass diese Methode ein breites Anwendungsfeld gestattet.

Neben der Simulation von physikalischen Vorgängen erlangt deren performante und professionelle Visualisierung eine immer größere Bedeutung. Durch die Fortschritte bei der Simulation physikalischer Vorgänge werden immer größere Anforderungen an die Visualisierung der von ihnen erzeugten Daten gestellt. Die in die Simulationsprogramme integrierten Visualisierungstools jedoch nicht leistungsfähig genug, um eine qualitativ hochwertige, auf modernen Visualisierungsverfahren beruhende Darstellung der Daten zu erzeugen. Um den Benutzer bei der Analyse und dem Verständnis der Daten bestmöglich zu unterstützen, ist Interatkivität eine der wichtigsten Anforderung an ein modernes Visualisierungssystem. Dabei ist es außerdem wünschenswert, daß mehrere unterschiedliche Visualisierungsmethoden vom Benutzer gleichzeitig eingesetzt und beliebig in den Daten positioniert werden können. Bei der Simulation physikalischer Vorgänge werden schon lange und mit großem Erfolg Berechnungen parallelisiert durchgeführt. Durch die Übertragung des Prinzips der parallelen Programmierung von der Simulation auf die interaktive Visualisierung der Ergebnisse ist eine erhebliche Beschleunigung der Darstellung zu erwarten. In der Diplomarbeit wurde ein Konzept für ein System zur interaktiven Visualisierung wissenschaftlicher Simulationsdaten entwickelt und in einer prototypischen Implementierung umgesetzt. Dabei wurden auch ausgewählte Visualisierungsmethoden parallelisiert und in das System integriert. Die vom Benutzer selektierten Visualisierungsmethoden werden in einer dynamischen Datenstruktur gehalten und können interaktiv manipuliert werden. Wesentliche Aspekte des entwickelten Systems sind die interaktive Visualisierung mit Hilfe mehrerer gleichzeitig dargestellter Visualisierungsverfahren, Verwendung paralleler Programmierung zur Performanzsteigerung und leichte Erweiterbarkeit um neue Visualisierungsmethoden. Mit Hilfe der prototypischen Implementierung wurde außerdem gezeigt, daß durch den Einsatz paralleler Programmstrukturen eine deutliche Steigerung der Leistungfähigkeit des Systems erreicht werden kann.

Durch die Erzeugung von geometrischen Daten, die sehr komplex werden können, gewinnt die Reduktion dieser Daten durch Simplifizierung immer mehr an Bedeutung. Die Diplomarbeit vergleicht mehrere in diesem Bereich gängige Verfahren. Diese sollten beliebige Modelle simplifizieren und die durch Simplifizierung entfernten Informationen auch wieder herstellen können. Wie weit das Modell simplifiziert wird, kann durch die Vorgabe einer Fehlerschranke bestimmt werden. Dies bedeutet, dass das simplifizierte Modell sich nicht weiter als dieser festgelegte Wert von dem Originalmodell entfernt. Das Modell kann auch vereinfacht werden, bis eine vorgegebene Anzahl von Dreiecken erreicht ist. Im Verlauf der Evaluation stellte sich heraus, dass keines der analysierten Verfahren die Anforderungen komplett erfüllt, deshalb wurde ein eigenes Verfahren so entwickelt, dass es genau dieser Problemstellung gerecht wird. Der zweite Teil der Diplomarbeit beschäftigt sich mit diesem Verfahren und seiner Implementierung. Damit können beliebige Modelle simplifiziert werden. Das heißt, es werden sehr wenige Annahmen über das zu bearbeitende Modell getroffen. Die Informationen, die entfernt wurden, werden in einer progressiven Datenstruktur gespeichert, so dass das Ursprungsmodell auf Wunsch wieder zu 100% rekonstruiert werden kann. Die gesetzten Fehlerschranken werden dabei eingehalten. Die Schwierigkeit besteht dabei darin, eine möglichst große Anzahl Dreiecke so zu entfernen, dass das Ergebnis sich nicht weiter als die Fehlerschranke vom ursprünglichen Modell entfernt, die Qualität des Ergebnismodells wenig darunter leidet und die Simplifizierung wieder rückgängig gemacht werden kann. Das Verfahren bewerkstelligt dieses durch eine Fehlerberechnung die so lokal wie möglich arbeitet, fehlertolerant gegenüber Fehlern im Modell ist und trotzdem mit wenig Rechenaufwand auskommt.

Stanford-Smith, Brian (Ed.) et al.: E-work and E-commerce. Proceedings : Novel Solutions and practices for a Global Networked Economy. Amsterdam: IOS Press; Ohmsha, 2001, pp. 1158-1164

In the office world 'real' procedures only appear as workflow. The workflow has to be done by human secretaries supported by technical instruments such as computers and their specific programmes. Ideally the human secretary will only have to intervene if his specialized knowledge or his social competency is required. But nowadays the user still has to define tasks, receives and interprets the results and after that define new tasks. In the research project OfficePlus done at the Fraunhofer-IGD, sponsored by the Heinz Nixdorf Foundation, a new agent-based system has been developed. The system consists of a repository of agents that enables the user to easily integrate the system in his office workflow.

Neben ihrer klassischen Anwendung in der Unterhaltungsbranche gewinnt 3D Computer Animation zunehmend auch im wissenschaftlichen und industriellen Bereich an Bedeutung. Durch die Visualisierung von Simulations- und Planungsdaten können komplexe und abstrakte Sachverhalte anschaulich dargestellt werden. Allerdings ist die Erstellung einer 3D Animation immer noch mit einem relativ hohen Arbeitsaufwand verbunden. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Konzept für ein Animationssystem entwickelt, welches den elementbasierten Ansatz mit Agententechnologie verbindet. Die bereits im CASUS System eingesetzte elementbasierte Animation sieht sogenannte Animationselemente als Grundbausteine vor. Diese können hierarchisch aufgebaut (strukturelle Abstraktion) und mit individuellem abstrakten Verhalten (funktionale Abstraktion) gekoppelt werden. Hier wurden die Animationselemente als Agenten realisiert. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten bei der Kommunikationsfähigkeit der Elemente untereinander, der Interaktion mit dem Benutzer, der Reaktionsfähigkeit auf Ereignisse in der Szene und der Umsetzung von autonomem zielgerichtetem Verhalten. Animationselementagenten können vom Anwender direkt angesprochen und auf einer hohen Abstraktionsebene animiert werden. Ein Beispiel ist eine aus mehreren Kindagenten (Arme, Beine, etc.) zusammengesetzte menschliche Figur. Sie kann ein komplexes Verhalten wie Laufen anbieten, welches sie durch die Animation ihrer Kindagenten umsetzt. Kommt autonomes Verhalten hinzu, dann geht die Animation in die Simulation über. Der Benutzer gibt die Handlung nur in groben Zügen vor, die Details werden durch das Animationssystem ausgefüllt. Auf diese Weise können aussagekräftige Animationen mit vertretbarem Aufwand und ohne besondere Fachkenntnisse erstellt werden. Das Konzept umfasst weitere Agenten, welche die Szene und die Animationszeit verwalten oder Kameras repräsentieren. Sie bilden das Animationssystem, mit dem die in den Animationselementagenten gespeicherte Animation sofort wiedergegeben werden kann. Durch das Klonen des Szeneagenten kann eine Animation über mehrere Rechner verteilt werden. Sie kann dann von mehreren Benutzer gleichzeitig bearbeitet und betrachtet werden. Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurde das Konzept anhand eines Prototypen überprüft, welcher auf dem OfficePlus Agentensystem basiert. Für die Darstellung wurde Java 3D verwendet. Autonomes Verhalten muss noch integriert werden, beispielsweise durch das Ankoppeln eines Simulators.

Mathematics and Computers in Simulation, Vol.56 (2001), 1, pp. 69-93

In this paper we give algorithms for solving linear complementarity problems for -matrices and symmetric positive semidefinite matrices. Our approach of the problem turns out to be an improvement and a more precise formulation of Baraff's method for problems arising from collision response. The theorems that prove the correctness of our algorithm can also be used to prove the correctness of Baraff's algorithm. An important feature of the method we present lies in its validity for arbitrary real closed fields, thus it is well suited to handle, at least locally, parametric linear complementarity problems. This article presents the theoretical principles of the algorithms and gives detailed pseudo-code descriptions of them.

Die Simulation der Bekleidung von virtuellen Charakteren ist seit längerem ein zentrales Thema im Bereich der Computergraphik. Da jedoch die vollständige Simulation des Anziehens eines Kleidungsstücks sehr aufwendig ist, werden die einzelnen Schnittteile zunächst an der Figurine vorpositioniert. Erst danach werden sie mit Hilfe von virtuellen Gummifäden vernäht und der Faltenwurf des Kleidungsstücks berechnet. Virtuelle Kleidung wird derzeit hauptsächlich in computer-animierten Filmen verwendet, da in diesem Fall eine manuelle Vorpositionierung akzeptabel ist. Im Gegensatz dazu stellt die virtuelle Anprobe von Textilien im Rahmen einer E-Commerce Applikation ein neues Anwendungsgebiet dar. Dazu wird der Kunde zunächst von einem 3D-Laserscanner erfasst. Daraufhin kann er Kleidungsstücke auswählen, deren Schnittteile dann an seinem virtuellen Zwilling vorpositioniert und simuliert werden. In diesem Kontext ist eine automatische Vorpositionierung der Schnittteile unabdingbar. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur automatischen Vorpositionierung von Schnittteilen vorgestellt. Diese können ohne Benutzereingaben geometrisch nah an individuellen 3D-Figurinen platziert werden. Es wird vorausgesetzt, dass die Figurine mit Merkmalspunkten versehen ist und eine bestimmte Körperhaltung aufweist. Danach ist eine physikalisch basierte Simulation der Schnittteile bzw. des Kleidungsstücks möglich. Die Kleidungsstücke müssen in einem bestimmten Format vorliegen. Dazu wurde ein eigenes Datenformat spezifiziert. Zunächst wird die Figurine anhand der Merkmalspunkte segmentiert. Diese Aufteilung wird so vorgenommen, dass Schnittteile einfacher Kleidungsstücke eindeutig zugeordnet werden können. Um jedes der entstandenen Segmente wird eine Fläche konstruiert, die selbiges eng umschließt. Diese Hüllfläche hat die Eigenschaft, dass sie verzerrungsfrei in die Ebene abgebildet werden kann. Damit ist in der Umkehrung eine Projektion des Schnittteils auf selbige möglich. Um die Schnittteile an die richtige Stelle auf den Hüllflächen abbilden zu können, werden unter anderem die Nahtinformationen verwendet. Nachdem alle Schnittteile eines Kleidungsstücks an die Figurine projiziert worden sind, werden zwischen den Schnittteilen virtuelle Gummifäden gespannt, so daß anschließend die physikalisch basierte Simulation beginnen kann. Anhand dieses Verfahrens wurde ein Prototyp zur automatischen Vorpositionierung von Schnittteilen erstellt. Die Implementierung erfolgte in C++ und OpenGL. Es wurden mehrere Bibliotheken zur algorithmischen Geometrie verwendet. Der Prototyp erlaubt die effiziente Vorpositionierung von verschiedenen Röcken an unterschiedlichen Figurinen. Die entwickelte Software sowie das zugrundeliegende Konzept kann dabei leicht auf andere Kleidungsstücke erweitert werden.

Skala, Vaclav: WSCG 2001. Conference Proceedings Vol. 1. Plzen: University of West Bohemia, 2001, pp. 33-40

In this paper we present a novel concept for navigation in virtual environments. While a variety of navigation metaphors have been proposed for immersive VR, desktop scenarios are typically based on mouse navigation, using a flying, walking or driving metaphor. Steering all six degrees of freedom in this 39 way is a complicated task even for a trained user. We propose an innovative object-centered concept for navigation, which allows exploring an unknown environment by directly going to the objects one desires looking at closely. The user specifies the object by its name, e.g. table , an aspect, e.g. front and a distance level, e.g. near in an intuitive fashion and is immediately transferred to the desired look-at point. This is done by pointing to an object with the mouse or using a simple speech recognition approach. The object-centered viewpoints are computed dynamically and need not be predefined. Our new navigation concept has been approved by different users and has been tested in an interactive construction environment.

Schilling, Andreas (Ed.): Festschrift zum 60. Geburtstag von Wolfgang Straßer : WSI / Wilhelm Schickard-Institut für Informatik: Sonderheft. Tübingen: Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik, 2001, pp. 91-107

We describe new techniques for the parallelization of an unconditional stable solution scheme of the Navier-Stokes equation that has recently been introduced for animation purposes. The parallel improvement over existing schemes eleminates the sequential bottleneck. Aditionally our solution method makes use of time steps which are bigger than the framerate for interpolation between them. We achieve real-time animation rates foe several examples on current multi-processor workstations and PC's.

SIG Pack Systems AG: SIG Pack Kongress Dienstleistungen 2001. Dokumentation : Dienstleistungen: Wirtschaftsfaktoren, die den Unterschied ausmachen. Beringen, Schweiz: SIG Pack Systems AG, 2001, pp. 124-131

Reale Produkte bestehen aus physikalischen Gegenständen im dreidimensionalen Raum. Die Konstruktion von individuellen, kundenspezifischen Lösungen mit Hilfe realer Gegenstände ist äußerst kostspielig. Deshalb benutzt der Konstrukteur Modelle um seine Ideen und Konzepte zu verwirklichen. Die Existenz der Modelle in virtueller, anstatt physikalischer Form ist kostengünstig, flexibler und zeitsparender während der Konstruktionsphase. Sich ein Modell in allen Einzelheiten vorstellen zu können ist eine wichtige Voraussetzung, welche heutzutage durch den Einsatz von 3D Computergraphiken erfüllt werden kann. Diese 3D Modelle sind nicht nur statisch, sondern können auch, um Simulationen und Animationen zu ermöglichen, in dynamische Szenarien eingeschlossen werden. Dies erleichtert die Entscheidungsprozesse wesentlich. Gute 3D Modelle der echten Objekte erleichtern die Beurteilung der Interaktion, lassen jedoch die Aufgabe dennoch beim Bediener. Anderseits können viele Regeln, die sich auf die Objekte beziehen, unter Verwendung von First Order Logic, ausgedrückt werden. Moderne Steuerungssysteme erlauben nicht nur die Übereinstimmung zu überprüfen, sondern schlagen auch vertretbare Alternativen vor. Sowohl die Logik-Systeme als auch die 3D Computer Grafik Applikationen haben im letzten Jahrzehnt große Fortschritte gemacht, allerdings als unabhängige Entwicklungen. Die Verbindung dieser separaten Einheiten in ein Gesamtgerüst ergibt interessante Möglichkeiten für kundenspezifische Produktkonfigurationen und -präsentationen.

SIG Pack Systems AG: SIG Pack Services Conference 2001. Documentation : Services: Economic Factors That Make the Difference. Beringen, Schweiz: SIG Pack Systems AG, 2001, pp. 124-131

Real products consist of physical objects in three-dimensional space. The design of individual customer specific solutions with real objects is extremely expensive. Therefore the designer uses models to realize his ideas and concepts. Having them not in physical but in virtual form saves money and is much more flexible and thus saves time during the design phase. However, a good imagination of the model is an important requirement, which nowadays can be fulfilled making use of 3D computer graphics. These 3D models are not only static but can also be included in dynamic scenarios enabling simulation and animation, which facilitate decision making processes. Having good 3D models of the real objects make the task of judging their interaction much easier but still leaves this task to the user. However many of the rules that are imposed to the objects may be expressed making use of first order logic. Modern logic systems do not only allow the check for consistency but also suggest legal alternatives. Both the logic systems and the 3D computer graphics applications have made large progress in the last decade, however, as independent developments. Joining these separate efforts into a combined framework gives exciting possibilities for customer specific product configuration and presentation.

Scuola Superiore G. Reiss Romoli: International Conference on Advances in Infrastructure for Electronic Business, Science, and Education on the Internet. Proccedings 2001. CD-ROM. L'Aquila, 2001

The huge progress made in telecommunications and the introduction of the UMTS standard offers a great potential for innovative technologies concerning data transmission and visualization. Considering this we want to enable people at different locations with various equipment (workstation, laptop, UMTS handy, etc.) and network access to communicate to each other sharing and interacting with large geometry datasets.

Guizani, M. (Ed.) et al.: Parallel and Distributed Computing and Systems. Proceedings of the IASTED International Conference. Anaheim: IASTED/ACTA Press, 2000, pp. 394-400

We describe our parallelization of an unconditionally stable solution scheme of the Navier-Stokes equation that has recentlybeen used for animation purposes. Our parallelization gives good speed-ups on current multi-processor workstations. These speed-ups close the gap that existed towards real time animation for several 3D-examples. In addition to parallelizing the solver software the integration of a fast 3D-volume renderer into the parallel framework has been an important step to achieve this goal. Our parallelization is portable on workstations and PC s running under the UNIX or the WIN32 operating systems.

ACM Computing Surveys, Vol.32 (2000), 1es, pp. Art. No 38

An integrated application framework is described suitable for the automatic generation of 3D visualizations and animation based upon sensor, simulator or layout planning data. The principal contribution is the introduction of the term animation element and the description of the underlying concept. The technical innovation is the object-oriented design of animation elements integrating geometry and individual, object-specific behavior. Animation elements build an object-oriented framework as the elements may be customized for a specific application. Moreover, a framework for implementing appropriate animation and visualization tools has been developed.

Zahlreiche Gebrauchsgegenstände des täglichen Lebens werden heutzutage in Form von Bausätzen angeboten. Die beiliegenden Baupläne und Montageanweisungen sind allerdings häufig nur von Fachleuten zu verstehen, so daß Schwierigkeiten oder Mißerfolge beim Zusammenbau vorprogrammiert sind. Auch die Industrie hat diese Problematik erkannt und bietet insbesondere bei komplexen Objekten multimediale Bauanleitungen z.B. in Form von Videokassetten an. Darauf ist der Zusammenbau in realitätsnaher Art und Weise illustriert. Diese für jedermann verständlich Form der Präsentation kann auch mit Hilfe der 3D Computergraphik bzw. der 3D Animation umgesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wird am Beispiel eines Bausatzes für Sitzmöbel untersucht, inwiefern diese Technologien nutzbringend für die Präsentation und Illustration derartiger Bauanleitungen und -pläne eingesetzt werden können. Den Ausgangspunkt des zu untersuchenden Szenarios bildet dabei ein handelsüblicher, nicht digital vorliegender 2D Bauplan, der die einzelnen Zusammenbauschritte ausschließlich graphisch illustriert. Ziel ist es den Inhalt dieses Bauplans weitestgehend automatisch in eine realitätsnahe, interaktive 3D Computer Animation zu überführen und diese anschließend dem Benutzer zur Verfügung zu stellen. Dabei sieht das zugrundeliegende Konzept vor, den Bauplan zunächst zu digitalisieren. Eine im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelte Software nutzt anschließend den digitalen Bauplan sowie Methoden der Bildverarbeitung zur Identifikation der verschiedenen Bauteile. Diese werden hierbei korrespondierenden 3D Objekten zugeordnet, die separat zu erstellen sind. Die Software versucht außerdem den schrittweisen Zusammenbau des Gegenstandes anhand des Bauplans zu ermitteln und durch Transformationen der betreffenden 3D Objekte zu beschreiben. Wo dies aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich ist, werden die betreffenden Bauteile manuell zusammengefügt und die zugehörigen Transformationen von Hand generiert. Zur Präsentation der einzelnen Phasen des Zusammenbaus werden die verschiedenen Transformationen in chronologischer Reihenfolge in einem Szenengraphen zusammengefasst. Dessen Visualisierung erfolgt anschließend mit Hilfe eines eigenen Software Moduls.

Mayr, Ernst W. (Ed.) et al.: Proceedings of the Third Workshop on Computer Algebra in Scientific Computing. Berlin; Heidelberg; New York: Springer, 2000, pp. 409-422

The use of component architectures to solve the problen of reuse and interoperability on scientific computing has ben investigated by various research groups during thel last years. Moreover, architectures for Internet accessible mathematical services have been proposed. In the paper we give a brief abstract requirements analyses wirh respect to these problems and show that there is an existing technology that solves most of the requirements. The Common Object Request Broker Architecture (CORBA) provides a component franework that can be used for Internet accessible mathematical services snd also for the efficient reuse of medium grained size functionality. We give some examples on the use of CORBA with respect to both applications. We provide measurement data whichg show that components of a granulatiy of less than 100 ms can be reused with an acceptibly small overhead.

In vielen Bereichen der Industrie kommen in letzter Zeit vermehrt Head-Up-Displays (HUDs) zum Einsatz. Derartige Systeme werden bereits seit geraumer Zeit in Flugzeugen verwendet, um wichtige Daten in den Sichtbereich des Piloten zu projizieren. Um die Entwicklung derartiger Systeme kostengünstiger zu gestalten, ist es sinnvoll, mit Hilfe einer geeigneten Software ihre optischen Eigenschaften simulieren und testen zu können. In Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit sollte eine Simulationssoftware für optische Systeme entwickelt werden. Ein solches System kann aus einer beliebigen Anzahl verschiedener, geeignet angeordneter optischer Elemente bestehen. Für die einzelnen optischen Elemente sollte eine Darstellung gewählt werden, die es erlaubt, die jeweiligen Parameter wie z.B. Brechungsindex, Radius etc. frei zu wählen. Als abzubildender Gegenstand wurde ein zweidimensionales Objekt aus diskreten Bildpunkten (z.B. LCD- Display) angenommen. Die Abbildung sollte auf einer Mattscheibe entstehen, die ebenfalls als zweidimensionale Fläche angenommen wurde. Sowohl für die optischen Elemente als auch für Display und Mattscheibe wurden jene Parameter herausgearbeitet, die für eine Simulation mit Hilfe des Softwaresystems relevant sind. In der Arbeit wurden drei unterschiedliche Lösungsansätze zur Entwicklung einer entsprechenden Software diskutiert: a) Strahlverfolgung durch das optische System mit Hilfe einer speziell angepaßten Raytracing Software b) Berechnung eines Ergebnisbildes ohne Strahldurchrechnung mit Hilfe der Parameter des optischen Systems c) Anbindung einer vorhandenen, marktüblichen Raytracing Software und automatische Generierung einer entsprechenden Szene. Der letztgenannte Lösungsansatz wurde nach einer ausführlichen Diskussion der Vor- und Nachteile für die prototypische Implementierung ausgewählt. Bei der Ausarbeitung des zugrundeliegenden Konzepts wurden sowohl die Mindestanforderungen, die an das Programmsystem zu stellen sind diskutiert, als auch Verfahren zur Realisierung des Systems. Hierzu zählten unter anderem die softwaremäßige Darstellung der optischen Elemente, die Erzeugung des erzeugten Ergebnisbildes sowie die Benutzungsschnittstelle. Darüber hinaus wurde auf die Implementierung des Prototypen sowie die verwendeten Hilfsmittel und -Programme, z.B. POVray, Flex und Bison eingegangen.

Veruna, Brijesh et al.: International Conference on Computational Intelligence and Multimedia Applications 1999. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society, 1999, pp. 413-417

Multimedia applications within the World Wide Web are dealing with difficulties like running within Web pages and being transferred via the Internet. However, the temporal aspects of hypermedia features for continuous media like audio and video resemble to all other kinds of multimedia applications. these temporal aspects are discussed in consideration of presentation and authoring facilities. A system architecture and implementation relying on commercial WWW technology is presented.

GIT Sicherheit + Management, Vol.8 (1999), 6, pp. 541-543

Die Notwendigkeit eines Trainings zum Bewältigen von Ausnahme- und Notfallszenarien ist unumstritten. Während dabei die operationale Ebene durch ausgefeiltes Training sorgfältig auf derartige Situationen vorbereitet wird, ist auf der Managementebene ein Training, insbesondere der kommunikativen und teambezogenen Aspekte, wenig verbreitet. Hindernisse dabei sind das Fehlen geeigneter Trainingsmethoden und -werkzeuge, sowie die Notwendigkeit einen gemeinsamen Trainingstermin mit Personen der Entscheiderebene zu vereinbaren, die häufig unterschiedlichen Institutionen angehören. Management- und Kommunikationstraining kann selten vom Training auf der operationalen Ebene entkoppelt werden. Als Haupthindernis sind nicht zuletzt die mit konventionellem Training verbundenen Kosten zu nennen. Hohe Kosten werden verursacht durch die große Anzahl der daran beteiligten Personen, die Unterbrechung des normalen Betriebsablaufs, und der teuer zu benutzenden Ausrüstung und Gerätschaften. Die dadurch bewirkte Unregelmäßigkeit und Seltenheit von derartigen Trainings führen zum einen zu geringen Lernmöglichkeiten und Unsicherheiten der Beteiligten, zum anderen zu einem unzureichend gründlichen Austesten von geplanten Notfallprozeduren. Um diese Situation deutlich zu verbessern, sind neue Wege zu beschreiten: Agenten, VR und Mentale Modelle. Der Artikel beleuchtet diese neuen Wege im Management- und Kommunikationstraining für Notfallsituationen.

Möller, Reinhard: 6. Workshop Sichtsysteme - Visualisierung in der Simulationstechnik. Aachen: Shaker, 1999. (Berichte aus der Informatik), pp. 33-44

In diesem Beitrag wird ein agentenbasierter Ansatz für die Simulation von menschlichem Verhalten in Sichtsystemen, wie sie vor allem für Trainingsanwendungen Verwendung finden, vorgestellt. Ziel eines solchen Ansatzes ist es, das Training kommunikativer und teambezogener Fertigkeiten in den Vordergrund zu bringen. In diesem Zusammenhang wird die Architektur eines verteilten Trainingssystems vorgestellt, in welchem Intelligente Agenten teilweise die Rollen von Trainingsteilnehmern übernehmen können. Es wird besonders auf die Anforderungen eingegangen, die eine solche Architektur an Sichtsysteme stellt. Die Umsetzung des Konzepts wird anhand des EU-Projektes ETOILE beschrieben.

Roger, Jean-Yves et al.: Business and Work in the Information Society: New Technologies and Applications. Amsterdam: IOS Press; Ohmsha, 1999, pp. 482-487

Dedicated animation description and 3D languages for the WWW such as VRML as well as freely available tools bring 3D graphics as part of multimedia increasingly in the scope of everyday use. However, there are still questions how to perform easy authoring 3D based multimedia applications and where there are real applications apart from advertising and entertainment. As a real application hypermedia based information systems and their use in WWW based catalogues are described. Moreover, a set of authoring tools that support the interactive specification of hypermedia structures and connections between 3D models and different types of media are presented.

Simulationen mit dreidimensionalen, animierbaren Objekten in einem dynamischen Umfeld sind zur Zeit nur relativ mühsam durch qualifizierte Autoren generierbar. Durch Einsatz von Animationsagenten - animierbaren Objekten mit einem autonomen, regelbasierten Verhalten - kann dem Autor die Arbeit erleichtert werden. In der Diplomarbeit wurde die Architektur eines Autorensystems entwickelt und prototypisch implementiert, mit deren Hilfe dem Anwender die Erzeugung der in einer Simulation enthaltenen Objekte auf schnelle und einfache Weise gelingt. Das Konzept beruht auf der Verknüpfung von Animation und Agenten in jedem der Simulationsobjekte. Das Animationssystem gliedert sich hierbei in vier Stufen, auf denen die einzelnen Grafikobjekte durch Verwendung von Skripts miteinander zu Animationsobjekten verknüpft und animiert werden können. Auf der höchsten Animationsstufe ist eine komplexe Animationsbeschreibung mit sehr einfachen Skriptbefehlen möglich. Das Agentensystem ist ebenfalls in verschiedene Ebenen unterteilt, auf denen Verhaltensregeln zur Steuerung der Animationsobjekte in einer der englischen Sprache ähnlichen Syntax definiert werden können. Durch die Verknüpfung von Animations- und Agentensystem kann ein Autor ohne große Programmierkenntnisse durch eine einfache Skriptsprache sowohl beliebig komplexe Animationsobjekte erzeugen und wiederverwenden, als auch leicht lesbare Regeln definieren, die das Verhalten eines Animationsagenten beschreiben. Der Vorteil dieses Konzeptes ist die Möglichkeit, auf einem hohen Niveau die Animationsobjekte und die Regeln manipulieren zu können, ohne im Programmkode Änderungen vornehmen zu müssen. Durch die Vermeidung großer Einschränkungen im Umgang mit dem Autorensystem sind viele Einsatzbereiche für das System denkbar, insbesondere alle Bereiche der Simulation. Der Autor kann je nach Art der Simulation selbst entscheiden, wie detailliert die Animationsobjekte und das Verhalten der Animationsagenten beschrieben werden soll.

Roger, Jean-Yves et al.: Business and Work in the Information Society: New Technologies and Applications. Amsterdam: IOS Press; Ohmsha, 1999, pp. 428-434

In this paper we present a concept for the automatic generation of virtual worlds from industrial simulationor layout planning data. It shows how a link between the abstract simulation and the real world could be established using multimedia, especially 3D animation. Our proposal is based upon the idea to automatically translate event-oriented simulationdata to dynamic 3D animation sequences making use of multimedia and Internet technology (like VRML97). For the sake of cost-efficiency a concept based on pre-fabricated, reusable animation elements that can be addressed easily by a translator has been conceived. This enables the automatic generation of a 3D animation without intervention of an author and thus there are no special skills in the area of animation authoring required. Our concepts have been proven by implementing them in a system named CASUS System that was successfully used in projects with several partners from industry.

Bra, Paul de (Ed.) et al.: WebNet 99 - World Conference of the WWW and Internet. Proceedings.. Charlottesville, VA, USA: Association for the Advancement of Computing in Education, AACE, 1999, pp. 987-992

Storing VRML and VRML-related content in an object-oriented database enables VRML scene authoring with reusable components. A 3D metaphor is designed to search and retrieve these components. The 3D metaphor is realized using VRML and Java. As the 3D interface is integrated in the same VRML scene an author currently has under construction, the query results may be presented in this scene and may be seamlessly used by the author. To achieve this goal, VRML-related content needs to be represented in an object-oriented database. Furthermore, the communication with the database is implemented using a Java applet that also provides an author with authoring features and extracts the authored scene.

Computer Graphics Forum, Vol.18 (1999), 3, pp. C-331 - C-337

An approch for authoring virtual environments within the virtual environments themselves is presented, integrating a database containing arbitrary components that are usd to construct the 3D scene. The issues important to a seamless integration of the database, such as multimedia data storage and database linkage are discussed, with the focus on the human computer interaction component. A concept for a 3D database interface is described for query, presentation and usage of query results in the virtual environment. Finally, an implementation of the concept using VRML and Java is presented

Dieses Handbuch wendet sich zunächst an den Anwender der Software zum "Antialiasing für LC-Displays" entstanden ist. Von ihm wird außer der Kenntnis vom allgemeinen Umgang mit Computern und Computerprogrammen keine weitere Kenntnis verlangt. Außer dem Anwender wird der Entwickler angesprochen, der an der Weiterentwicklung der Software interessiert ist. Ihm ist der zweite Teil der Dokumentation zugedacht, in welchem die Software in ihrem Aufbau beschrieben ist. Zum Verständnis des 2. Teils sind fundierte Kenntnisse der Programmiersprache C++ notwendig. Vorteilhaft sind Erfahrungen mit den Microsoft-Foundation-Classes (MFC) der Firma Microsoft, welche bei der Programmierung der Benutzungsoberfläche verwendet wurden. Die Handhabung der Programme ist anhand konkreter Aufgabenstellungen erklärt. Die Aufgaben ihrer Reihenfolge entsprechend bearbeitet werden.

Arbeitsgemeinschaft Simulation (ASIM): Visualisierungsverfahren beim Einsatz der Simulationstechnik in Produktion und Logistik. Proceedings : Workshop im Rahmen der 7. ASIM-Fachtagung "Simulation - Anwendernutzen und Zukunftsaspekte". Dortmund: Verlag Praxiswissen, 1996, pp. 10 Seiten

Mit der verstaerkten Nutzung der Simulationstechnik in der industriellen Praxis werden mehr denn je adaequate Erlebnisvisualisierungen gefordert, um dem Simulationsanwender eine aussagekraeftige Entscheidungsbasis an die Hand zu geben. Ausgehend von den Anforderungen, die an die Visualisierung fuer die ereignisdiskrete Simulation in Produktion und Logistik gestellt werden, beschreibt dieser Artikel ein Gesamtkonzept fuer die 3D-Visualisierung und stellt anhand eines Beispiels die ersten Erfahrungen mit diesem innovativen Werkzeug dar, das im Rahmen des Fraunhofer Gemeinschaftsprojektes "DZ-SIMPROLOG - Demonstrationszentrum Simulation in Produktion und Logistik" in Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut fuer Graphische Datenverarbeitung, Darmstadt, und dem Fraunhofer-Institut fuer Materialfluss und Logistik, Dortmund, zur Zeit entwickelt wird.