Network-Integrated Multimedia Middleware, Services, and Applications

Today, there is a strong trend towards networked multimedia devices. However, common multimedia software architectures are restricted to perform all processing on a single system. Available software infrastructures for distributed computing — commonly referred to as middleware — only partly provide the facilities needed for supporting multimedia in distributed and dynamic environments. Approaches from the research community only focus on specific aspects and do not achieve the coverage needed for a full-featured multimedia middleware solution. The Network-Integrated Multimedia Middleware (NMM) presented in this thesis considers the network as an integral part. Despite the inherent heterogeneity of present networking and device technologies, the architecture allows to extend control and cooperation to the network and enables the development of distributed multimedia applications that transparently use local and remote components in combination. The base architecture of this middleware is augmented by several middleware services that especially aim at providing additional support for developing complex applications that involve mobile users and devices. To this end, previously not available services and corresponding abstractions are proposed, realized, and evaluated. The performance and applicability of the developed middleware and its additional services are demonstrated by describing different realized application scenarios.Eine wachsende Anzahl von Multimedia-Geraeten verfuegt heute bereits ueber Netzwerkschnittstellen. Verfueugbare Multimedia Software-Architekturen beschraeanken jedoch die gesamte Datenverarbeitung auf ein einzelnes System. Verbreitete Software-Infrastrukturen fuer Verteilte Systeme — ueblicherweise Middleware genannt — bieten nur teilweise die Eigenschaften, die fuer die Multimedia-Datenverarbeitung in vernetzten und dynamischen Umgebungen benoetigt werden. Ansaetze aus der Forschung behandeln nur spezielle Teilaspekte und erreichen deshalb nicht den Funktionsumfang einer vollwertigen Middleware fuer Multimedia. Die in dieser Arbeit beschriebene Netzwerk-Integrierte Multimedia Middleware (NMM) betrachtet das Netzwerk als integralen Bestandteil. Die Architektur erlaubt trotz der inhaerenten Heterogenitaet der vorhandenen Netzwerk- und Geraetetechnologie die Kontrolle und das Zusammenspiel von Systemen auf das Netzwerk auszuweiten. Dies ermoeglicht die Entwicklung verteilter Multimedia-Anwendungen, die transparent lokale und entfernte Komponenten zusammen einsetzen. Die Kernarchitektur dieser Middleware wird durch verschiedene Dienste erweitert, die speziell die Realisierung komplexer Anwendungsszenarien mitmobilen Geraeten und Benutzern unterstuetzt. Insbesondere werden neue, bisher nicht vorhandene Middleware-Dienste und zugehoerige Abstraktionen vorgeschlagen, realisiert und evaluiert. Anhand verschiedener Anwendungsszenarien wird die Leistungfaehigkeit, die Effizienz und die praktische Relevanz der entwickelten Middleware und der ergaenzenden Dienste demonstriert

Datum des Kolloquiums / Date of Defense:

In computer graphics, ray tracing has become a powerful tool for generating realistically looking images. Even though ray tracing offers high flexibility, a logarithmic scalability in scene complexity, and is known to be efficiently parallelizable, its demand for compute power has in the past lead to its limitation to high-quality off-line rendering. This thesis focuses on the question of how realtime ray tracing can be realized on current processor architectures. To this end, it provides a detailed analysis of the weaknesses and strengths of current processor architectures, for the purpose of allowing for highly optimized implementation. The combination of processor-specific optimizations with algorithms that exploit the coherence of ray tracing, makes it possible to achieve realtime performance on a single CPU. Besides the optimization of the ray tracing algorithm itself, this thesis focuses on the efficient building of spatial index structures. By buildin

Datum des Kolloquiums / Date of defense:

Seit vielen Jahrzehnten ist Strahlverfolgung (engl. Ray-Tracing) eine bekannte und viel genutzte Technik, um hochrealistische Bilder zu erzeugen. Dieses Verfahren simuliert den physikalische Transport von Licht, wodurch auch hochkomplexe optische Zusammenhänge und Beleuchtungssituationen korrekt dargestellt werden können. Verwendet wird das Verfahren deshalb beispielsweise in der Werbung und Filmindustrie, in der Architektur sowie bei der industriellen Prototypenentwicklung. Gerade für letztere Anwendung ist es von besonderer Bedeutung, dass Ray-Tracing auch mit hochkomplexen Modellen sehr gut arbeiten kann

Theoretical Bioinformatics Group

vorgelegt vo