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Simulation und Visualisierung von Wasseroberflächen

Simulation and visualisation of water surfaces

  • Winzige vom Wind getriebene Wellen, flache, lange Wellen, steile sich überlagernde Wellen oder stürmische Brecher, sie alle kommen in jedem der Weltmeere und sogar in kleinen Seen vor. Die Wasseroberfläche ist eines der vielfältigsten Naturphänomene. Nicht nur die Bewegung der Wellen, auch die Spiegelung von Himmel, Sonne und Küste machen die Meeresoberfläche einzigartig. Gerade diese einzigartige Komplexität stellt ihre ganz eigenen Herausforderungen an die Nachahmung solcher Phänomene. Deshalb stellt die Berechnung von Wellen schon seit gut 400 Jahren Mathematiker vor eine große Aufgabe. In den letzten fünfzig Jahren hat sich diese Herausforderung immer mehr in den Bereich der Informatik verschoben. Computergrafiker versuchen seit Jahrzehnten Wasser realistisch darzustellen. Die Forschung auf diesem Gebiet reicht mittlerweile von einfachen Ansätzen wie Rauschfiltern bis zu mathematisch hoch komplexen Ansätzen, wie der Fourier Transformation. In der nachfolgenden Arbeit wird sowohl auf die geschichtliche Entwicklung der heutigen Wellentheorien, als auch auf die mathematischen Grundlagen dieser eingegangen. Schwerpunkt der Arbeit ist es, diese Methoden in OpenGL 3.3 zu implementieren.
  • Tiny waves driven by wind, shallow, long waves, head overlapping sea, all of these waves occur in every ocean and even in small lakes. The surface of water is one of the most versatile phenomenas of nature. Not only the movement of waves, but also the reflection of sky, sun and coastline makes the surface of water unique. Exactly this complexity is what brings its own challenges to the simulation of water surfaces. That is why simulation of water occupies mathematicians with a challenge for nearly 400 years now. In the last fifty years this challenge has more and more shifted to computer science. Computer graphic designers have tried to visualise water in a realistic manner for centuries. Science in this field expends from simple noise filters to mathematically complex solutions like Fourier Transformation. In the following work historical background of todays wave theories, as well as mathematical fundamentals are given. The focus of this work is set on the implementation of these methods in OpenGL 3.3.

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Metadaten
Author:Vera Christ
URN:urn:nbn:de:kola-8383
Advisor:Stefan Müller
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of completion:2014/07/16
Date of publication:2014/07/16
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Release Date:2014/07/16
Tag:Brechung; Fourier; Fresnel; Gerstner; OpenGL; Reflexion; Shader; Wasseroberfläche; Wellen
Fourier; Fresnel; Gerstner; OpenGL; reflection; refraction; shader; water surface; waves
Number of pages:IV, 46 Seiten
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG