Dreidimensionale virtuelle Organismen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Generierung virtueller Organismen respektive mit der dreidimensionalen Nachbildung anatomischer Strukturen von Pflanzen, Tieren, Menschen und imaginärer Wesen per Computer. Berücksichtigt werden dabei sowohl die verschiedenen Aspekte der Visualisierung, der Modellierung, der Animation sowie der Wachstums-, Deformations- und Bewegungssimulation. Dazu wird zuerst eine umfassende State-of-the-Art-Analyse konventioneller Methoden zur Organismengenerierung durchgeführt. Im Laufe dieser Analyse werden die Defizite herkömmlicher Verfahren aufgezeigt und damit eine gezielte Anforderungsanalyse für neue Verfahren erstellt. Mit Hilfe dieser Anforderungsanalyse wurde nach neuen Lösungsansätzen gesucht. Besonders hilfreich hat sich in diesem Zusammenhang die Frankfurter Organismus- und Evolutionstheorie erwiesen. Gemäß dieser Theorie stellen Organismen aus biomechanischer Sicht komplexe hydropneumatische Konstruktionen dar. Ihre Körperformen und Bewegungen werden weitgehend durch stabilisierende, kräfteerzeugende und kräfteübertragende Strukturen generiert, die den Gesetzen der klassischen Hydropneumatik folgen. So entstand die Idee, Organismen auf der anatomischen Ebene als eine komplexe Hierarchie unterschiedlicher hydropneumatischer Einheiten anzusehen, welche mechanisch miteinander interagieren. Diese Sichtweise liefert die Grundlage für ein neues biologisches Simulationsmodell. Es erlaubt der Computergraphik, sowohl die Form eines Organismus zu beschreiben als auch sein Verhalten bezüglich seiner Bewegungsabläufe, seiner evolutionären Formveränderungen, seiner Wachstumsprozesse und seiner Reaktion auf externe mechanische Krafteinwirkungen numerisch zu simulieren. Aufbauend auf diesem biologischen Simulationsmodell wurde ein neues Verfahren (Quaoaring) entwickelt und implementiert, das es erlaubt, beliebige organische Einheiten interaktiv in Echtzeit zu modellieren. Gleichzeitig ermöglicht dieses Verfahren die Animation von Bewegungen, Wachstumsprozessen und sogar evolutionären Entwicklungen. Die Animation verhält sich dabei im Wesentlichen biologisch stringent, z.B. wird das interne Volumen während komplexer Bewegungsabläufe konstant gehalten. Die größte Stärke der neuen Modellierungs- und Animationstechnik ist die holistische Verschmelzung des biologischen Simulationsmodells mit einem computergraphischen Geometriemodell. Dieses erlaubt dem Modellierer, biologische Konzepte für die Beschreibung der Form und anderer Attribute einer organischen Einheit zu verwenden. Darüber hinaus ermöglicht es die Animation des geometrischen Modells durch einfache Parameterspezifikation auf einer hohen Abstraktionsebene. Dazu wird ein utorenprozess beschrieben, wie Quaoaring für Modellierungs- und Animationszwecke verwendet werden kann. Es werden Aspekte der prototypischen Implementierung der Quaoaringtechnologie behandelt und über die Ergebnisse berichtet, die bei der Implementierung und der Anwendung dieses Softwareframeworks gewonnen wurden. Schließlich wird die Quaoaringtechnologie in ihrem technologischen Kontext beleuchtet, um ihr Zukunftspotential einzuschätzen

Modellierung und Animation von computergenerierten Pflanzen

In dieser Arbeit geht es um das Modellieren und die Animation von computergenerierten Pflanzen. Besonderer Wert wird dabei auf die Kombination der beiden Punkte Modellieren und Animation gelegt. Das Ziel ist es, ein System zu beschreiben, welches sowohl ein intuitives Modellieren von computergenerierten Pflanzen als auch ein einfaches Modellieren der Animationsaspekte erlaubt. Dabei wird von Anfang an ein besonderer Wert auf eine sehr effiziente Umsetzung der Ideen und Verfahren gelegt, da die Effizienz der Schlüssel für ein auf diesem Gebiet erfolgreiches Verfahren ist. Insbesondere im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen computergenerierten Pflanzen und virtuellen Welten wird gezeigt, wie diese effizient miteinander verknüpft werden können. Obwohl die Effizienz im Vordergrund steht, wird in dieser Arbeit auch viel Wert auf mögliche Verschönerungen des Ergebnisses und auf den Einbezug von möglichst vielen Parametern und Mechanismen, die das Aussehen und die Animation von computergenerierten Pflanzen betreffen, gelegt

Erzeugung komplexer botanischer Objekte in der Computergraphik

The present article deals with creating 3-d models of natural looking plants. Traditional approaches are compared with a new method using rule-based object generation. The method separates structural information into two parts. This helps to solve a number of modelling problems. We show how to control geometrical and structural complexity during modelling in the same system

GIS-gestützte Analysen und dynamische 3D-Visualisierungen der morphologischen Entwicklung schleswig-holsteinischer Tidebecken

Das Wattenmeer zählt zu den äußerst dynamischen Küstenregionen der Welt. Mit jeder einlaufenden Tide verändert sich die Gestalt dieses komplexen Ökosystems, welches zunehmend auch für den Küstenschutz an Bedeutung gewinnt. Aufgrund seiner engen Verflechtung von Hydrologie und Morphologie gehört das Wattenmeer zu den Gebieten mit höchster Sensibilität hinsichtlich eines weiteren, eventuell beschleunigten Meeresspiegelanstiegs. Unter Nutzung eines Geographischen Informationssystems werden für ausgewählte schleswig-holsteinische Tidebecken sowohl die morphologischen Veränderungen der letzten 70 Jahre untersucht, als auch die zukünftige Entwicklung auf Basis von Szenarien für einen Meeresspiegelanstieg abgeschätzt. Um die raumzeitliche Entwicklung der Tidebecken zu visualisieren und damit die Interpretierbarkeit der Geländedaten zu erhöhen, werden verschiedene Animationen und interaktive 3D-Darstellungen eingesetzt

Bildung für nachhaltige Entwicklung: interkulturelle Erfahrungen

Umwelt, Nachhaltigkeit, Kultur, Bildung. Diese vier Begriffe haben keine nationalen und territorialen Grenzen. Deshalb hat sich seit 2002 eine immer intensiver werdende Kooperation zwischen Pädagogen, Wissenschaftlern und auch Schülern aus zwei weit entfernt voneinander liegenden Regionen entwickelt, zwischen der Republik Burjatien (Ost-Russland) und der Region Osnabrück im Bundesland Niedersachsen (Nordwest-Deutschland). Träger dieser Kooperation sind das „Baikal Informationszentrum GRAN“ in Ulan-Ude und der „Verein für Ökologie und Umweltbildung Osnabrück“ sowie der „Arbeitskreis Umweltbildung der Lokalen Agenda 21 Osnabrück“. Es entwickelte sich dabei ein Konzept für eine interkulturelle Umweltbildung bzw. interkulturelle Bildung für nachhaltige Entwicklung, das jährlich bis 2019 in verschiedenen Formen von Austauschprogrammen in Deutschland in der Region Osnabrück und in der großen russischen Buryatien praktisch umgesetzt wurde. 2009 erschien dazu das gleichnamige Buch in deutscher und russischer Sprache, das etliche Artikel theoretischer und praxisbezogener Art von deutscher und buryatischer Seite enthält. Dieses neue Buch ist eine Ergänzung des deutschsprachigen Teils durch vier später verfasste ausführliche Kapitel vom Herausgeber Gerhard Becker, von der Mitherausgeberin der Ausgabe von 2009 Nina Dagdaeva und vom deutschen Leiter des Jugendaustausches Josef Gebbe, die sich auf die Zeit nach 2009 beziehen und eine Gesamtbilanz enthalten. (Herausgeber

Der Künstler als 'Magier' und 'Alchemist' im Spannungsfeld von Produktion und Rezeption. Aspekte der Auseinandersetzung mit okkulten Traditionen in der europäischen Kunstgeschichte nach 1945. Eine vergleichende Fokusstudie ausgehend von Joseph Beuys

Die vorliegende Forschungsarbeit geht den Spuren eines tradierten Künstlerbildes in Kunst und Kunstgeschichte der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts nach, wie sie sich einerseits in der Fachpresse und der wissenschaftlichen Literatur – und andererseits in den Selbstinszenierungen zeitgenössischer Künstlerinnen und Künstler wieder finden lassen. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, in welchem Verhältnis dieses "Bild vom Künstler" als 'Magier' und 'Alchemist' zur Auseinandersetzung mit okkulten Traditionen seitens der betreffenden Künstlerinnen und Künstler steht, die im jeweiligen Oeuvre, also in den "Bildern der Künstler", ihren Niederschlag findet. Rezeptionsgeschichtliche und kritische Untersuchungen werden jeweils in wechselseitige Beziehung zu quellenorientierten Werkanalysen gesetzt. Joseph Beuys, Anselm Kiefer, Sigmar Polke und Rebecca Horn sind zentrale Kapitel der vergleichenden Studie gewidmet