Foveated Encoding for Large High-Resolution Displays

Collaborative exploration of scientific data sets across large high-resolution displays requires both high visual detail as well as low-latency transfer of image data (oftentimes inducing the need to trade one for the other). In this work, we present a system that dynamically adapts the encoding quality in such systems in a way that reduces the required bandwidth without impacting the details perceived by one or more observers. Humans perceive sharp, colourful details, in the small foveal region around the centre of the field of view, while information in the periphery is perceived blurred and colourless. We account for this by tracking the gaze of observers, and respectively adapting the quality parameter of each macroblock used by the H.264 encoder, considering the so-called visual acuity fall-off. This allows to substantially reduce the required bandwidth with barely noticeable changes in visual quality, which is crucial for collaborative analysis across display walls at different locations. We demonstrate the reduced overall required bandwidth and the high quality inside the foveated regions using particle rendering and parallel coordinates

Parallel Rendering and Large Data Visualization

We are living in the big data age: An ever increasing amount of data is being produced through data acquisition and computer simulations. While large scale analysis and simulations have received significant attention for cloud and high-performance computing, software to efficiently visualise large data sets is struggling to keep up. Visualization has proven to be an efficient tool for understanding data, in particular visual analysis is a powerful tool to gain intuitive insight into the spatial structure and relations of 3D data sets. Large-scale visualization setups are becoming ever more affordable, and high-resolution tiled display walls are in reach even for small institutions. Virtual reality has arrived in the consumer space, making it accessible to a large audience. This thesis addresses these developments by advancing the field of parallel rendering. We formalise the design of system software for large data visualization through parallel rendering, provide a reference implementation of a parallel rendering framework, introduce novel algorithms to accelerate the rendering of large amounts of data, and validate this research and development with new applications for large data visualization. Applications built using our framework enable domain scientists and large data engineers to better extract meaning from their data, making it feasible to explore more data and enabling the use of high-fidelity visualization installations to see more detail of the data.Comment: PhD thesi

Design of a Scenario-Based Immersive Experience Room

open1noopenKlopfenstein, Cuno LorenzKlopfenstein, CUNO LOREN

Streaming and User Behaviour in Omnidirectional Videos

Omnidirectional videos (ODVs) have gone beyond the passive paradigm of traditional video, offering higher degrees of immersion and interaction. The revolutionary novelty of this technology is the possibility for users to interact with the surrounding environment, and to feel a sense of engagement and presence in a virtual space. Users are clearly the main driving force of immersive applications and consequentially the services need to be properly tailored to them. In this context, this chapter highlights the importance of the new role of users in ODV streaming applications, and thus the need for understanding their behaviour while navigating within ODVs. A comprehensive overview of the research efforts aimed at advancing ODV streaming systems is also presented. In particular, the state-of-the-art solutions under examination in this chapter are distinguished in terms of system-centric and user-centric streaming approaches: the former approach comes from a quite straightforward extension of well-established solutions for the 2D video pipeline while the latter one takes the benefit of understanding users’ behaviour and enable more personalised ODV streaming

Virtual transcendence experiences: Exploring technical and design challenges in multi-sensory environments

In this paper 1, we introduce the concept of Virtual Transcendence Experience (VTE) as a response to the interactions of several users sharing several immersive experiences through different media channels. For that, we review the current body of knowledge that has led to the development of a VTE system. This is followed by a discussion of current technical and design challenges that could support the implementation of this concept. This discussion has informed the VTE framework (VTEf), which integrates different layers of experiences, including the role of each user and the technical challenges involved. We conclude this paper with suggestions for two scenarios and recommendations for the implementation of a system that could support VTEs

Web-based Stereoscopic Collaboration for Medical Visualization

Medizinische Volumenvisualisierung ist ein wertvolles Werkzeug zur Betrachtung von Volumen- daten in der medizinischen Praxis und Lehre. Eine interaktive, stereoskopische und kollaborative Darstellung in Echtzeit ist notwendig, um die Daten vollständig und im Detail verstehen zu können. Solche Visualisierung von hochauflösenden Daten ist jedoch wegen hoher Hardware- Anforderungen fast nur an speziellen Visualisierungssystemen möglich. Remote-Visualisierung wird verwendet, um solche Visualisierung peripher nutzen zu können. Dies benötigt jedoch fast immer komplexe Software-Deployments, wodurch eine universelle ad-hoc Nutzbarkeit erschwert wird. Aus diesem Sachverhalt ergibt sich folgende Hypothese: Ein hoch performantes Remote- Visualisierungssystem, welches für Stereoskopie und einfache Benutzbarkeit spezialisiert ist, kann für interaktive, stereoskopische und kollaborative medizinische Volumenvisualisierung genutzt werden. Die neueste Literatur über Remote-Visualisierung beschreibt Anwendungen, welche nur reine Webbrowser benötigen. Allerdings wird bei diesen kein besonderer Schwerpunkt auf die perfor- mante Nutzbarkeit von jedem Teilnehmer gesetzt, noch die notwendige Funktion bereitgestellt, um mehrere stereoskopische Präsentationssysteme zu bedienen. Durch die Bekanntheit von Web- browsern, deren einfach Nutzbarkeit und weite Verbreitung hat sich folgende spezifische Frage ergeben: Können wir ein System entwickeln, welches alle Aspekte unterstützt, aber nur einen reinen Webbrowser ohne zusätzliche Software als Client benötigt? Ein Proof of Concept wurde durchgeführt um die Hypothese zu verifizieren. Dazu gehörte eine Prototyp-Entwicklung, deren praktische Anwendung, deren Performanzmessung und -vergleich. Der resultierende Prototyp (CoWebViz) ist eines der ersten Webbrowser basierten Systeme, welches flüssige und interaktive Remote-Visualisierung in Realzeit und ohne zusätzliche Soft- ware ermöglicht. Tests und Vergleiche zeigen, dass der Ansatz eine bessere Performanz hat als andere ähnliche getestete Systeme. Die simultane Nutzung verschiedener stereoskopischer Präsen- tationssysteme mit so einem einfachen Remote-Visualisierungssystem ist zur Zeit einzigartig. Die Nutzung für die normalerweise sehr ressourcen-intensive stereoskopische und kollaborative Anatomieausbildung, gemeinsam mit interkontinentalen Teilnehmern, zeigt die Machbarkeit und den vereinfachenden Charakter des Ansatzes. Die Machbarkeit des Ansatzes wurde auch durch die erfolgreiche Nutzung für andere Anwendungsfälle gezeigt, wie z.B. im Grid-computing und in der Chirurgie

Mobile graphics: SIGGRAPH Asia 2017 course

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