Hasso-Plattner-Institut
  
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Prof. Dr. Jürgen Döllner
  
 

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Software-Architektur computergrafischer Systeme

Döllner, Jürgen
Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 2001 Habilitationsschrift

Abstract:

Die vorliegende Arbeit diskutiert den Entwurf und die Implementierung von Software-Architekturen computergraphischer Systeme und stellt einen Ansatz zur Integration heterogener computergraphischer Software-Architekturen vor. Der Begriff computergraphische Systeme bezeichnet im Allgemeinen Software und Hardware, die die computerunterstützte Modellierung realer oder imaginärer Objekte und die Bilderzeugung auf der Grundlage dieser Modelle übernehmen. Im Zentrum der vorliegenden Arbeit steht die diesen Systemen zugrundeliegende Software-Architektur. Die Software-Architektur eines Systems beschreibt die Struktur der das System implementierenden Software durch ein Software-Modell sowie das statische und dynamische Zusammenspiel der Modellkomponenten. Die Arbeit analysiert zunächst die Software-Architekturen ausgewählter computergraphischer Systeme und evaluiert sie hinsichtlich ihrer Verständlichkeit, Wiederverwendbarkeit und Erweiterbarkeit. Betrachtet werden hauptsächlich solche Systeme, die allgemein als Renderingsysteme bezeichnet werden: Sie besitzen überwiegend eine auf die Bilderzeugung ausgerichtete Funktionalität. Als wesentliche Aspekte der Software-Architektur von Renderingsystemen identifizieren wir die Modellierung von Renderingkomponenten und Renderingverfahren. Ein verallgemeinernder Entwurf eines generischen Renderingsystems, das unterschiedliche Renderingsysteme inkorporiert und durch eine methodisch einheitliche Schnittstelle abstrahiert, schließt sich an. Der Entwurf wird ergänzt durch ein Konzept für einen generischen Szenengraphen, der die Beschreibung graphisch-geometrischer Sachverhalte und ihre Umsetzung mit unterschiedlichen Renderingverfahren erlaubt. Die Leistungsfähigkeit dieser Software-Architektur wird an mehreren Fallstudien aufgezeigt. Sie untersuchen die Integration von Multi-Pass-Rendering, von nichtphotorealistischem Rendering und von Terrain- Rendering in Verbindung mit dem generischen Renderingsystem und generischen Szenengraphen. Schließlich zeigt die Arbeit, welche Konsequenzen und welche Möglichkeiten aus dem verallgemeinernden Entwurf des generischen Renderingsystems und des generischen Szenengraphen sich für die Software-Architektur zukünftiger computergraphischer Systeme ergeben.

Keywords:

Software-Architektur, Computer Grafik, Szenengraph, Multi-Pass-Rendering, NPR, Terrain-Rendering

BibTeX file

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