Interactive Procedural Modeling Approaches and Visual Illumination Inspection Techniques for Virtual Scenes

Diese Arbeit besteht aus zwei Teilen, die integrale Bestandteile der Computergrafik sind. Im ersten Teil werden Methoden zur prozeduralen Erzeugung von Geometrie für synthetische Szenen betrachtet. Hier werden prozedurale Modellierungstechniken für implizite Oberflächen vorgestellt und es wird erläutert, wie einzelne Objekte zu komplexen Szenen zusammengefügt werden können. In einem weiteren Kapitel wird dargestellt, wie sich eine solche Modellierumgebung erweitern lässt, um Objekte für die Ausgabe auf 3D-Druckern zu optimieren. Außerdem wird ein neuartiges Verfahren für das Drucken von texturierten Oberflächen vorgestellt. Der zweite Teil der Dissertation beschäftigt sich dann mit dem Beleuchtungsdesign und der Ausleuchtung von virtuellen Szenen. Es werden zunächst neue Visualisierungstechniken eingesetzt, um den grundlegenden Lichttransport innerhalb einer Szene verständlich darzustellen. Dann werden zusätzliche Werkzeuge zur Manipulation des Lichttransports vorgestellt, um es zum Beispiel Künstlern während der Feinabstimmung zu ermöglichen, einzelne Beleuchtungsaspekte einer Szene hervorzuheben oder Details so abzuändern, dass das Resultat weiterhin physikalisch plausibel erscheint. Abschließend erfolgt ein Transfer der Methoden auf die reale Welt: welche Rückschlüsse können aus Aufnahmen von realen Szenen bezüglich ihrer Ausleuchtung geschlossen werden? Erneut werden Visualisierungen des dabei rekonstruierten Lichttransports unterstützend eingesetzt. Die Interaktivität aller vorgestellten Werkzeuge und Methoden ist ein grundlegendes Ziel dieser Arbeit: Der Nutzer soll in Echtzeit mit den Modellier- und Visualisierungsumgebungen interagieren und die Auswirkungen jedes Arbeitsschrittes unmittelbar nachvollziehen können. Dazu wurden alle relevanten Algorithmen effizient auf Grafikhardware implementiert