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News: Der Trick mit den Dreiecken

Die Entwickler komplexer Strukturen - von Toastern bis zu nuklearbetriebenen Unterseebooten - arbeiten oft mit Computern, um ihre dreidimensionalen Modelle elektronisch zu konstruieren. Es gibt jedoch einen Haken: Je detaillierter diese Modelle sind, desto länger dauert es, sie auf dem Bildschirm in Bewegung zu setzen.
Ein Computerwissenschaftler der Johns Hopkins University hat eine Software entwickelt, die das Problem löst. Sie beschleunigt die erneute Anzeige eines dreidimensionalen Modells am Bildschirm, sobald es seine Position verändert. Das Programm, entwickelt von Subodh Kumar, Assistenzprofessor für Computerwissenschaft, bietet Entwicklern auch eine bessere Kontrolle über die Fülle von Details, die auf dem Bildschirm zu sehen sind.

Kumar veröffentlichte vor kurzem eine vorläufige Version der Software, sLIB (surface library) genannt im World Wide Web. Sie steht zum kostenlosen Herunterladen für Entwickler zur Verfügung, die mit dem Irix-Betriebssystem (vom Computerhersteller Silicon Graphics verwendete Variante des verbreiteten Betriebssystems Unix) arbeiten (eine Windows-Version ist in Vorbereitung). Nach Aussage von Kumar ist das Geheimnis seiner Software ihre Behandlung von Non-Uniform Rational B-Spline representations, oder NURBS. Dies sind die mathematischen Formen, die Computer zur Darstellung gekrümmter Oberflächen verwenden. Ein Computer kann die dreidimensionale Darstellung eines gesamten Objekts aus NURBS zusammensetzen. Kumars neue Software beschleunigt diesen Prozeß.

"Diese NURBS-Oberflächendarstellung liegt im Speicher des Computers vor", erklärt Kumar. "Die Daten sind nur eine Reihe von Bits und Bytes, die man in einer Datei speichern und an jeden versenden kann. Aber wie bringt man sie auf den Bildschirm zurück, so daß die Oberfläche dreidimensional dargestellt wird?"

Eine einfache Technik ist die Konvertierung des Originalmodells in zahlreiche winzige Dreiecke, die, wenn sie auf dem Computerbildschirm zusammengesetzt werden, der ursprünglichen Form sehr ähnlich sind. Jedesmal wenn der Entwickler einen Mausklick macht, um das Modell aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten, müssen die Dreiecke aufs neue angezeigt werden. Kumars Software rationalisiert diese Aufgabe, indem sie unter anderem die Anzahl der Dreiecke dort reduziert, wo es nicht auffällt. Die Verbesserungen, sagt er, "ermöglichten es uns, den gesamten Prozeß der Darstellung der NURBS-Modelle zu beschleunigen, und zwar mehr als 100 bis 200fach im Vergleich zu früheren Techniken." Seine Software erlaubt dem Entwickler auch, einen bestimmten Teil des Modells zu vergrößern und somit die Detailfülle an einem bestimmten Punkt kontinuierlich zu erhöhen.

Der Wissenschaftler hofft, daß auf der Basis seiner Software Entwickler eines Tages in die Lage versetzt werden, zum Beispiel Besucher auf eine äußerst detailreiche "virtuelle Tour" durch das Innere eines U-Bootes einzuladen, das nur im Speicher eines Computers existiert. Das Computermodell könnte dann die Konstruktion des echten Schiffes lenken. "Mein Traum ist es, die Detailfülle, die man auf dem Bildschirm sehen kann, beliebig zu erhöhen und das Ganze immer noch interaktiv darstellen zu können", sagte er. "Es mag zwar unmöglich klingen, ist aber wahrscheinlicher, als man glaubt."

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