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3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald
Überblick
1. Einleitung2. Vergleich freier Grafik-APIs3. Entwicklung eines therapeutischen
Malspiels4. Ausblick
Dauer ca. 30 Minuten
3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald
Vorstellung des Forschungsprojekts (1)
Amblyopie – Schwachsichtigkeitkann im frühen Kindesalter noch therapiert werden (3 – 8 Jahre)bisheriger Ansatz: Okklusion des gesunden Auges zur Anregung des schwachen Augesneuer Ansatz: aktive Stimulation des Sehsystems durch sinusoidale Gitter-Muster (Cambell, Kämpf, Muchamedjarow)
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Vorstellung des Forschungsprojekts (2)
Zwei Beispiele:
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Vorstellung des Forschungsprojekts (3)
Idee:Kombination der Stimulation mit einem Computerspiel zur Aufmerksamkeitsbindung
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Vorstellung des Forschungsprojekts (4)
vor einigen Jahren wurden bereits mehrere Spiele mit Stimulation entwickeltleider mittlerweile hoffnungslos veraltetSebastian Schmeck entwickelte die AmbViz-Bibliothek zur Darstellung der stimulierenden Muster mit OpenGL
Ziel:Entwicklung eines großen Pools an therapeutischen Spielen
3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald
Thema der Diplomarbeit (1)
Erster Teil:Schaffung der software-technischen Grundlagen für zukünftige EntwicklungenVerwendung von Freier SoftwareRecherche + Vergleich Freier Grafik-APIs
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Thema der Diplomarbeit (2)
Zweiter Teil:Entwicklung eines therapeutischen Malspiels
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Vorgehensweise bei der Untersuchung
1. Zusammentragen der Anforderungen2. Ableiten von Bewertungskriterien3. Recherche Freier Grafik-Bibliotheken4. Detaillierter Vergleich von 3 Kandidaten5. Bestimmen eines „Besten“
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Bewertungskriterien
1. Erlernbarkeit2. Erweiterbarkeit/Zukunftssicherheit3. Lizensierung4. Features5. Performance (OSG-Demo)
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Recherche
10 Freie APIs wurden in einer Vorauswahl untersucht3 Kandidaten im Detail verglichen:
CrystalSpace (crystal.sourceforge.net)OGRE (www.ogre3d.org )OpenSceneGraph (www.openscenegraph.org)
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Ergebnis der Gegenüberstellung
++++-Performance
+++++Funktionsumfang
+++-Flexibilität
++++-Erlernbarkeit
OpenSceneGraphOGRECrystalSpace
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Warum OpenSceneGraph?
setzt auf die OpenGL aufbietet multi-funktionalen Szenegraph (keine Game-Engine!)modernes, hoch flexibles Designsauberes, intuitives Interfacehervorragende Lehrmaterialien (60+ Beispielprogramme, 20+ Tutorials, API-Referenz, Design-Dokumente, Manual, HowTo, Wiki-FAQ, Mailinglist …)professionelle Features (MultiThreading, Clustering, Massive-LOD, Sound, Physics, …) Stereo-Rendering (horizontal/vertikal, rot-grün, quad buffered)
Fazit:OSG bietet die besten Voraussetzungen für zukünftige Grafik-Entwicklungen in der Augentherapie
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Präsentation
3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald
Malen auf 3D-Objekten
Drei Möglichkeiten ein Mesh differenziert einzufärben:
1. Shader2. Texturing3. VertexColoring
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VertexPainting (1)
VertexPainting == Manipulation der Vertex-Farben
Vertex wird eingefärbt, wenn:1. Vertex innerhalb des
Auswahlbereichs liegt2. Vertex auch tatsächlich
sichtbar ist (nicht verdeckt)
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VertexPainting (2)
Test auf Auswahlbereich durch Abstand-berechnung im BildraumSichtbarkeitsbestimmung durch Tiefenvergleich mit Z-Buffer
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VertexPainting (3)
1. Projektion des Vertex in den Bildraum
2. Prüfen auf Lage innerhalb des Auswahlbereichs
3. Zeichnen des Mesh-Objektsin den Z-Buffer
4. Vergleich von Abstand der Vertices zur Projektionsebene mit ihrem entsprechenden Eintrag im Z-Buffer
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Eigene 3D-Modelle konstruieren
Spezielles ModellierungswerkzeugVerfahren von Takeo Igarashi, Uni Tokyo
Konstruktion von 3D-Volumen aus skizzierter Silhouette
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Modellierung von 3D-Objekten (1)
Silhouette erzeugenDelaunay-TriangulationDreiecke unterteilen
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Modellierung von 3D-Objekten (2)
Innere Punkte vertikal verschieben
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Modellierung von 3D-Objekten (3)
Rekursive Unterteilung der entstandenen Schrägen
Spiegeln der Objekthälfte geschlossenes Volumen
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Zusammenfassung
Es wurde:eine solide Basis für zukünftige Grafik-Entwicklungen gefundenein voll einsatzfähiges Therapieprogramm entwickelt
3D-Grafik-APIs für den Einsatz in der Augentherapie, Diplomverteidigung, Sascha Seewald
Wie geht’s weiter?
Integration weiterer Features im Spiel (Malen-Nach-Zahlen, Manipulation der erzeugten Modelle)Implementation von Stereo-Rendering auf Stereo-HardwareEntwicklung weiterer Spiele mithilfe von OpenSceneGraph
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