Diese Arbeit thematisiert den Umgang, im Konkreten die Speicherung, die GPU-Handhabung, aber vor allem die Darstellung und Visualisierung von komplexen Volumendatensätzen. Diese können aus unterschiedlichen Primitiven zusammengesetzt sein wie zum Beispiel aus Dreiecken, Voxel oder Partikel. Die vorliegenden Daten müssen dabei nicht räumlich voneinander getrennt sein, sie können sich auch überlappen, gegebenenfalls auch miteinander interagieren. Ein vorstellbares Szenario wäre eine überflutete Landschaft, wobei das Gelände in Form eines Dreiecksnetzes, das Wasser als Volumen und eventueller Niederschlag als Partikel vorliegen. Nach umfassender Recherche im Bereich der Datenstrukturen (vornehmlich Bäumen) soll eine geeignete Struktur gewählt und praktisch umgesetzt werden. Diese Struktur soll nicht nur ermöglichen, große Datenmengen zu beinhalten, sondern diese auch nach Bedarf schnell und mit möglichst wenig Aufwand in den Speicher der Grafikkarte schieben zu können. Die Verwaltung und Zurverfügungstellung der Daten ist der eine Teil, der andere ist die Auswertung und die abschließende Ausgabe, d.h. das Traversieren durch die Baumstruktur der Daten. Diese Visualisierung erfolgt durch Ray-Tracing. Die Umsetzung eines erweiterbaren Ray-Tracers auf der Grafikkarte ist ebenfalls Bestandteil dieser Arbeit.<br />Aufgabe dieser Arbeit ist es, verschiedene Ideen zu sammeln, wie die verschiedenen Datensätze gehandhabt werden können, um eine möglichst schnelle Anzeige zu ermöglichen. Die Ansteuerung des hybriden Ray-Tracers ist vor allem in der Handhabung des Datenartwechsels herausfordernd. Zu diesem Zweck wurden drei Methoden angedacht und die Vielversprechenste implementiert.<br />
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The main topic of this thesis is the handling of complex data sets. To be more precise, it considers the storage, the handling on the GPU and the visualization of extensive and complex data. Different sets can contain different types of data like triangles, voxels and particles. In addition they do not have to be separated in space, which means they can overlap and therefore interact with each other.<br />Considering a flooded landscape, the terrain would be made out of triangles, the water out of voxels and the rain can be visualized by using particles.<br />After extensive research in the field of data structures (mainly trees), one structure should be chosen and implemented. This data structure should be good enough to handle not only small sets of data, but also big ones and should allow to move them efficiently to the memory of the graphical unit. To store and to manage data sets is only one part of the whole process, the other is to visualize them by traversing the tree data-structure. The visualization is done by ray tracing. Thus the implementation of an expandable ray tracer on the graphical unit is also part of this thesis.<br />The main task of this work is to gather several ideas how to handle different data sets of different kinds of primitives efficiently. The ray tracing on the graphical unit should be done as fast as possible.<br />Switching between the different datatypes is the main challenge of this hybrid ray tracer. Three different methods were thought about for this purpose and finally the most promising one was chosen and implemented.
