Generierung und Echtzeitanimation realitätsnaher Bäume

Gabriel Schmitz, Bachelorarbeit:

Seit Anbeginn der Computergrafik wird versucht, die Natur möglichst realistisch und detailgetreu nachzuempfinden. Oftmals erweisen sich Bäume aufgrund ihrer feinen Verästelungen und der extrem hohen Anzahl an Blättern als Problemfälle. Derzeit existieren einige Verfahren zur Generierung von Bäumen, jedoch nur wenige zur Animation. Es stellt sich immer wieder heraus, dass es sich hierbei um ein äußerst komplexes und rechenintensives Themengebiet handelt.

Besonders diese Komplexität stellt für mich eine große Herausforderung dar, ein Verfahren zu finden, das es erlaubt, Bäume, die optisch möglichst realistisch wirken, zu generieren und deren Bewegung im Wind so zu approximieren, dass ein natürlicher Eindruck entsteht.

Da mich vor allem die Wachstumsregeln von Bäumen faszinieren, habe ich mich dazu entschieden, genau diese Regeln algorithmisch umzusetzen und somit Natur und Computer in gewisser Weise zu verbinden. Im Laufe dieser Arbeit werden sowohl verschiedene Verfahren zur Generierung als auch verschiedene Verfahren zur Animation untersucht. Es wird jeweils ein adäquates Verfahren näher erläutert und implementiert. Hauptsächlich beziehe ich mich hierbei auf die Veröffentlichung “Physically Guided Animation of Trees” von Herrn Dr. Habel [HKW09] und die Veröffentlichung “Modeling Trees with a Space Colonization Algorithm” von Herrn Runions [RLP07]. Zudem wird kurz auf die verwendeten Renderingverfahren eingegangen. Des Weiteren wird die entstandene Software beschrieben und zuletzt einige Performancetests ausgewertet.

Das Ergebnis ist eine Analyse zum Thema Generierung und Echtzeitsimulation von Bäumen, sowie eine Software, die demonstriert, dass auch komplexe Baumstrukturen echtzeitfahig sind.

Generierung und Echtzeitanimation realitätsnaher Bäume (PDF)