Bessere Echtzeit-Visualisierung von Simulationsdaten

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Ohne Simulationen sind moderne Produkt- und Materialentwicklungen in der Industrie kaum noch denkbar. Die oft riesigen Datenmengen müssen meist über das Internet übertragen und anschließend visualisiert werden. Lange Ladezeiten führen dabei zu erheblichen Verzögerungen und Unterbrechungen bei der Analyse und Aufbereitung der Daten. 

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Ohne Simulationen sind moderne Produkt- und Materialentwicklungen in der Industrie kaum noch denkbar. Die oft riesigen Datenmengen müssen meist über das Internet übertragen und anschließend visualisiert werden. Lange Ladezeiten führen dabei zu erheblichen Verzögerungen und Unterbrechungen bei der Analyse und Aufbereitung der Daten.

Das Institute of Visual Computing (IVC) und die Arbeitsgruppe Programmiermethodik am Fachbereich Informatik der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) planen gemeinsam mit der Firma SIDACT die Entwicklung von Darstellungs- und Komprimierungsverfahren zur beschleunigten und stetigen Übertragung und Aufarbeitung von Simulationsdaten. Das Projekt wird bis September 2020 im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundeswirtschaftsministeriums gefördert, die H-BRS erhält rund 190’000 Euro Fördermittel.

Numerische Simulationen helfen in der Produktentwicklung, technische Schwachstellen bereits vor der Prototypenentwicklung zu erkennen und Verbesserungen vorzunehmen. Ihr Einsatz steigert für die Firmen die Kosteneffizienz, die Produktsicherheit und die Produktqualität. Durch die Zentralisierung von IT-Infrastrukturen und die zunehmende Cloudnutzung entstehen die Simulationsdaten inzwischen oft geographisch weit vom zuständigen Entwicklungsingenieur entfernt. Die Übertragung und Aufbereitung der Daten bereiten aufgrund ihres gewaltigen Volumens oft Probleme. Das Projekt „Level-of-Detail-Methoden zur progressiven Visualisierung von Simulationsdaten (LoDProViS)” des IVC und der Arbeitsgruppe Programmiermethodik setzt daher auf die Entwicklung neuer Verfahren zur Komprimierung solcher Simulationsdaten. Die Wissenschaftler um die Informatikprofessoren André Hinkenjann und Andreas Priesnitz möchten einen neuartigen Kompressionsalgorithmus nutzen, um großvolumige Daten trotz der Verzögerung bei der Übertragung effizient und zeitnah darzustellen.

Durch den Einsatz von Level-of-Detail-Techniken sollen höhere Kompressionsraten als bisher erreicht werden. Außerdem ermöglicht der Ansatz, Verfahren zur Visualisierung und Analyse von Simulationsdaten neu zu gestalten. Durch entsprechende Programmiermethoden sollen Visualisierung und Datenhaltung in unabhängige Softwarekomponenten aufgeteilt werden, um unterschiedliche Kombinationen und separate Weiterentwicklungen zu ermöglichen. Die Wissenschaftler setzten sich auch damit auseinander, wie trotz der Restriktionen hinsichtlich des Datenvolumens sehr große und entfernt vorliegende Modelle aus Simulationen effizient dargestellt und analysiert werden können. Die dafür weiterzuentwickelnde 3D-Visualisierungsanwendung soll dann mit anderen Komponenten ein neuartiges System zur visuellen Analyse von Simulationsdaten in Clouds bilden.

Ergebnisse aus dem Projekt könnten auch auf andere Bereich des Computer Aided Engineering (CAE), beispielsweise der Crashsimulation bei Autos, übertragen werden. In Zusammenarbeit mit der Firma SIDACT sollen mögliche Ergebnisse Automobilkonzernen und Postprocessor-Herstellern vorgestellt werden, zudem ist eine Lizenzierung der Technologie als Weiterverwertung angedacht.

Bild: Prof. Dr. André Hinkenjann im Einsatz an Deutschlands größter, hochauflösender Videoleinwand „Hornet“.

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