Student Thesis STUD-2242

BibliographyBraun, Matthias: Semitransparente Moleküloberflächen mittels Depth Peeling.
University of Stuttgart, Faculty of Computer Science, Electrical Engineering, and Information Technology, Student Thesis No. 2242 (2010).
47 pages, german.
CR-SchemaI.3.3 (Picture/Image Generation)
I.3.5 (Computational Geometry and Object Modeling)
I.3.7 (Three-Dimensional Graphics and Realism)
I.6.6 (Simulation Output Analysis)
J.3 (Life and Medical Sciences)
Abstract

In der vorliegenden Studienarbeit wurde als passendes Depth Peeling-Verfahren zur Darstellung semitransparenter Moleküloberflächen das von Liu et al. [LHLW09a] beschriebene Depth Peeling mittels Bucket Sort implementiert. Die Grundlage lieferte die vorausgehende Arbeit von Krone et al. [Kro08] und deren Implementierung der Moleküloberfläche als Solvent Excluded Surface (SES), deren Darstellung über Raycasting realisiert wird. Zur korrekten Darstellung einer transparenten SES wurde im ersten Schritt die Berechnung der geometrischen Primitiven, aus welchen die Darstellung der SES zusammengesetzt ist, erweitert. Dabei wurde die Darstellung der Rückseiten der Primitiven und das Clipping innenliegender, nicht zur SES gehörender Flächenstücke ergänzt. Da die Gleichung zur Berechnung der Transparenz nicht kommutativ ist und auf Grund des zur Darstellung der SES verwendeten Raycastings, muss eine Sortierung der erzeugten Fragmente erfolgen. Beim Bucket Depth Peeling (BDP) erfolgt diese Sortierung in nur einem Geometriepass, mit linearem Aufwand und ohne Vorberechnungen. Dabei wird so vorgegangen, dass der Tiefenbereich der Moleküloberfläche in gleichmäßige Teilintervalle, sogenannte Buckets, aufgeteilt wird. Liegt ein Fragment innerhalb eines solchen Teilintervalls, wird seine Information in den entsprechenden Bucket geschrieben. Die Anzahl der Teilintervalle ist auf 32 beschränkt, was zu Kollisionen führt, wenn zwei Fragmente im gleichen Teilintervall liegen. Die dadurch, hauptsächlich an der Silhouette der SES, entstehenden Darstellungsartefakte, können durch eine Erweiterung des BDP, zum sogenannten adaptiven Bucket Depth Peeling, stark reduziert werden. Der hauptsächliche Berechnungsaufwand liegt beim Clipping der innenliegenden Flächenstücke, wobei aber selbst bei mittleren bis großen Proteinen noch interaktive Frameraten erreicht werden.

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Department(s)University of Stuttgart, Institute of Visualisation and Interactive Systems, Visualisation and Interactive Systems
Superviser(s)Krone Michael
Entry dateJuly 7, 2010
   Publ. Computer Science