Interactive, Internet Delivery of Visualization via Structured,Prerendered multiresolution Imagery

One of the fundamental problems in remote visualization --where I/O and data intensive visualization activities take place at acentrally located supercomputer center and resulting imagery is deliveredto a remotely located user -- is reduced interactivity resulting from thecombination of high network latency and relatively low network bandwidth.This research project has produced a novel approach for latency-tolerantdelivery of visualization and rendering results where client-side framerate display performance is independent of source dataset size, imagesize, visualization technique or rendering complexity. As such, it is asuitable solution for remote visualization image delivery for anyvisualization or rendering application that can generate image frames inan ordered fashion. This new capability is suitable for use in addressingmany of ASCR s remote visualization needs, particularly deployment atopen computing facilities to provide remote visualization capabilities toteams of scientific researchers

Reducing Occlusion in Cinema Databases through Feature-Centric Visualizations

In modern supercomputer architectures, the I/O capabilities do not keep up with the computational speed. Image-based techniques are one very promising approach to a scalable output format for visual analysis, in which a reduced output that corresponds to the visible state of the simulation is rendered in-situ and stored to disk. These techniques can support interactive exploration of the data through image compositing and other methods, but automatic methods of highlighting data and reducing clutter can make these methods more effective. In this paper, we suggest a method of assisted exploration through the combination of feature-centric analysis with image space techniques and show how the reduction of the data to features of interest reduces occlusion in the output for a set of example applications

Interactive, internet delivery of visualization via structured prerendered multiresolution imagery.

We present a novel approach for latency-tolerant delivery of visualization and rendering results where client-side frame rate display performance is independent of source dataset size, image size, visualization technique or rendering complexity. Our approach delivers pre-rendered, multiresolution images to a remote user as they navigate through different viewpoints, visualization or rendering parameters. We employ demand-driven tiled, multiresolution image streaming and prefetching to efficiently utilize available bandwidth while providing the maximum resolution user can perceive from a given viewpoint. Since image data is the only input to our system, our approach is generally applicable to all visualization and graphics rendering applications capable of generating image files in an ordered fashion. In our implementation, a normal web server provides on-demand images to a remote custom client application, which uses client-pull to obtain and cache only those images required to fulfill the interaction needs. The main contributions of this work are: (1) an architecture for latency-tolerant, remote delivery of precomputed imagery suitable for use with any visualization or rendering application capable of producing images in an ordered fashion; (2) a performance study showing the impact of diverse network environments and different tunable system parameters on end-to-end system performance in terms of deliverable frames per second

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

Modélisation et distribution adaptatives de grandes scènes naturelles

Cette thèse traite de la modélisation et la diffusion de grandes scènes 3D naturelles. Nous visons à fournir des techniques pour permettre à des utilisateurs de naviguer à distance dans une scène 3D naturelle, tout en assurant la cohérence botanique et l'interactivité. Tout d'abord, nous fournissons une technique de compression multi-résolution, fondée sur la normalisation, l'instanciation, la décorrélation, et sur le codage entropique des informations géometriques pour des modèles de plantes. Ensuite, nous étudions la transmission efficace de ces objets 3D. L'algorithme de paquétisation proposé fonctionne pour la plupart des représentations multi-résolution d'objet 3D. Nous validons les techniques de paquétisation par des expériences sur un WAN (Wide Area Network), avec et sans contrôle de congestion (Datagram Congestion Control Protocol). Enfin, nous abordons les questions du streaming au niveau de la scène. Nous optimisons le traitement des requêtes du côté serveur en fournissant une structure de données adaptée et nous préparons le terrain pour nos travaux futurs sur l'évolutivité et le déploiement de systèmes distribués de streaming 3D. ABSTRACT : This thesis deals with the modeling and the interactive streaming of large natural 3D scenes. We aim at providing techniques to allow the remote walkthrough of users in a natural 3D scene ensuring botanical coherency and interactivity.First, we provide a compact and progressive representation for botanically realistic plant models. The topological structure and the geometry of the plants are represented by generalized cylinders. We provide a multi-resolution compression scheme, based on standardization and instantiation, on difference-based decorrelation, and on entropy coding. Then, we study efficient transmission of these 3D objects. The proposed packetization scheme works for any multi-resolution 3D representation. We validate our packetization schemes with extensive experiments over a WAN (Wide Area Network), with and without congestion control (Datagram Congestion Control Protocol). Finally, we address issues on streaming at the scene-level. We optimize the viewpoint culling requests on server-side by providing an adapted datastructure and we prepare the ground for our further work on scalability and deployment of distributed 3D streaming systems