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Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über die Rahmenbedingungen der Programmierung von Grafikkarten. Dazu werden die zur wichtigsten am Markt vorhandenen Application Programming Interfaces (APIs) vorgestellt und miteinander verglichen. Anschließend werden zwei Standardalgorithmen aus der Datenverarbeitung, Prefix Sum und Radixsort vorgestellt und im Hinblick auf die Implementierung mit paralleler Programmierung auf der GPU zu untersucht. Beide Algorithmen wurden unter Nutzung der OpenGL-API und OpenGL Compute Shadern implementiert. Abschließend wurden die Ausführungszeiten der beiden Algorithmen miteinander verglichen.
In dieser Arbeit wird ein System zur Erzeugung und Darstellung stereoskopischen Video-Panoramen vorgestellt. Neben der theoretischen Grundlagen werden der Aufbau und die Funktionsweise dieses Systems erläutert.
Dazu werden spezielle Kameras verwendet, die Panoramen aufnehmen
können und zur Wiedergabe synchronisiert werden. Anschließend wird ein Renderer implementiert, welcher die Panoramen mithilfe einer VirtualReality Brille stereoskopisch darstellen kann. Dafür werden separate Aufnahmen für die beiden Augen gemacht und getrennt wiedergegeben. Zum Abschluss wird das entstandene Video-Panorama mit einem Panorama eines schon bestehenden Systems verglichen.
Die Digitalisierung und die mediale Weiterentwicklung sind Kernprozesse des aktuellen digitalen Zeitalters. Damit auch Unternehmen vom technischen Fortschritt profitieren können, müssen jeweilige Kompetenzen vorhanden sein oder erworben werden. Unternehmen stehen hier also vor der Aufgabe mit der Masse an Neuheiten und Möglichkeiten nicht überfordert zu sein und diese im besten Fall für die eigene Leistungssteigerung nutzen zu können.
Da kleine und mittelständische Unternehmen 99 % aller Unternehmen in Deutschland darstellen und nicht bekannt ist, wie vor allem die sehr kleinen Unternehmen und ihre Mitarbeiter mit o.g. Entwicklung mitziehen können, wird genau diese Thematik in der vorliegenden Arbeit erforscht. Die Forschungsfrage besteht somit aus zwei Teilforschungsfragen. Zum einen: „Wird sich in den Kleinstunternehmen um die Kompetenzförderung der Mitarbeiter gekümmert?“ und zum anderen: „Wo sind hier die Chancen und Herausforderungen für Unternehmen dieser Größe?“
Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurde sich einer qualitativen Forschungsmethode bedient, dem leitfadengestützten Interview. Die interviewten Unternehmen bewegten sich alle im Medien- und IT-Bereich. Somit konnte sich durch die aufgezeichneten und transkribierten Daten ein realer Einblick in die aktuelle Situation in Kleinstunternehmen verschafft werden.
Die Antworten der Interviews zeigten, dass Unternehmen mit sehr geringen Mitarbeiteranzahlen, von ihren Mitarbeitern abhängiger sind als andere. Also ist das Engagement der Mitarbeiter entscheidend für den Erfolg des Ganzen. Dieses zu fördern und die Mitarbeiterzufriedenheit zu gewährleisten ist die Aufgabe der Unternehmensleitung.
Unternehmen, in denen die Förderung der Mitarbeiter mehr Beachtung erfährt, bilden also die perfekte Anlaufstelle für Berufseinsteiger, die sich und ihren gesamten Erfahrungshorizont noch weiterentwickeln müssen und/oder wollen.
Smart Building Solutions - Generischer Ansatz für die Identifikation von Raumsteuerungsfunktionen
(2018)
40 Prozent der Wohnungs- und Immobilienunternehmen planen, im Rahmen von Neubau und Modernisierung intelligente Steuerungssysteme in ihre Liegenschaften zu integrieren. Gleichzeitig drängen Internetunternehmen mit ihren Geräten in Häuser und Wohnungen und versprechen intelligente Dienste für die Nutzer. Für beide Arten der neuen Technologien wird der Begriff des „Smart Home“ angewendet. Dabei hat die erste Gruppe der Systeme Ihren Ursprung im Bereich der „Gebäudeautomation“, die zweite Gruppe entwickelt sich aus dem Konzept des „Internet of Things“.
Um zu ergründen, was die Unterschiede sind und welche gemeinsamen Grundlagen existieren, werden die Bereiche der Gebäudeautomation und das Internet of Things als Systeme analysiert und einander gegenübergestellt.
Zentraler Beitrag der Arbeit ist die Erkenntnis, dass beide Domänen auf ähnlichen Konzepten aufbauen und eine Integration möglich ist, ohne die Integrität der Systeme selbst zu beeinträchtigen. Zudem liefert die Arbeit einen Ansatz dafür, wie die Planung von Gebäudesteuerungssystemen unter Einbeziehung des Internet of Things gestaltet werden kann.
Die folgende Arbeit beschreibt die prototypische Konzeption und Entwicklung des Stat-Raising Spiels "Adventurer's Guild" mithilfe der Spielengine Ren'Py. Das Spiel soll eine durch Spielentscheidungen und Planung von Aktivitäten beeinflussbare Narrative haben und Spaß machen sowie optisch ansprechend sein.
Nach einem Überblick über das "Stat-Raising" als Genre sollen die existierenden Spiele "Dandelion - Wishes Brought to You", "Pastry Lovers", "Long Live the Queen" und "Magical Diary" analysiert werden, um anhand dessen die Schwächen und Stärken der verschiedenen Umsetzungen herauszufiltern.
Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden für die anschließende Konzeption eines neuen Stat-Raising Spiels genutzt.
Die Spielmechaniken und die getroffenen Designentscheidungen des resultierenden Spiels werden anschließend mit Screenshots gezeigt und ausführlich erklärt.
In einer finalen Bewertung wird das Spiel hinsichtlich der Aufgabenstellung untersucht. Im Ausblick werden weitere Ausbau- und Verbesserungsmöglichkeiten des Spiels aufgezeigt.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, die diskrete Fouriertransformation, die diskrete Kosinustransformation und die Hadamard-Walsh Transformation im Kontext der Bildverarbeitung zu vermitteln und diese unter ausgewählten Gesichtspunkten zu vergleichen. Hierfür soll allgemein das Wissen für den aus der linearen Algebra stammenden Begriff der Transformation gefördert werden und auf die Bildverarbeitung übertragen werden. Anschließend wird das Verständnis für die Fouriertransformation sukzessive aufgebaut und mit den beiden weiteren Transformationen verknüpft. Abschließend werden die Transformationen verglichen und ihr Nutzen innerhalb der Bildverarbeitung erläutert.
Entwicklung eines Social Collaboration Analytics Dashboard-Prototyps für Beiträge von UniConnect
(2018)
Seit der vergangenen Dekade steigt die Nutzung von sogenannten Enterprise Collaboration Systems (ECS) in Unternehmen. Diese versprechen sich mit der Einführung eines solchen zur Gattung der Social Software gehörenden Kollaborationssystems, die menschliche Kommunikation und Kooperation der eigenen Mitarbeiter zu verbessern. Durch die Integration von Funktionen, wie sie aus Social Media bekannt sind, entstehen große Mengen an Daten. Darunter befinden sich zu einem erheblichen Teil textuelle Daten, die beispielsweise mit Funktionen wie Blogs, Foren, Statusaktualisierungen oder Wikis erstellt wurden. Diese in unstrukturierter Form vorliegenden Daten bieten ein großes Potenzial zur Analyse und Auswertung mittels Methoden des Text Mining. Die Forschung belegt dazu jedoch, dass Umsetzungen dieser Art momentan nicht gebräuchlich sind. Aus diesem Grund widmet sich die vorliegende Arbeit diesem Mangel. Ziel ist die Erstellung eines Dashboard-Prototyps, der sich im Rahmen von Social Collaboration Analytics (SCA) mit der Auswertung von textuellen Daten befasst. Analyseziel ist die Identifikation von populären Themen, die innerhalb von Communities oder communityübergreifend von den Plattformnutzern in den von ihnen erstellten Beiträgen aufgegriffen werden. Als Datenquelle wurde das auf IBM Connections aufbauende ECS UniConnect ausgewählt. Dieses wird vom University Competence Center for Collaboration Technologies (UCT) an der Universität Koblenz-Landau betrieben. Grundlegend für die korrekte Funktionsweise des Dashboards sind mehrere Java-Klassen, deren Umsetzungen auf verschiedenen Methoden des Text Mining basieren. Vermittelt werden die Analyseergebnisse im Dashboard durch verschiedene Diagrammarten, Wordclouds und Tabellen.
Algorithmische Komposition
(2018)
Algorithmische Komposition ist ein interdisziplinärer Forschungsbereich, der die beiden Bereiche Musik und Wissenschaft miteinander verknüpft. Der Computer wird in den Mittelpunkt des Kompositionsprozesses gestellt und komponiert mithilfe eines Algorithmus Musik. In dieser Arbeit wird die Algorithmische Komposition unter Verwendung der biologisch inspirierten Algorithmen Lindenmayer-System und Zellulärer Automat untersucht. Dabei werden ausgewählte Verfahren vorgestellt, implementiert und evaluiert, die die erzeugten Daten der Algorithmen in ein sinnvolles musikalisches Ergebnis transformieren.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines OpenGL-basierten Tools zur Visualisierung von Hohlräumen in Proteinen, welche während eines statischen Dockings beobachtet werden können. Ziel ist es, anhand von Informationen über Abstände zwischen Proteinen und Liganden, Schluss- folgerungen über Interaktionen zu ziehen, um daraus Ansätze für die Entwicklung künstlicher Liganden zu gewinnen. Zunächst wird auf chemische Grundlagen eingegangen, die das Thema motivieren und für das Verständnis der Thematik und der genutzten Algorithmen wichtig sind. Des Weiteren wird bestehende Software vorgestellt, die ähnliche Sachverhalte löst. Anschließend werden die Voraussetzungen zur Entwicklung des Programmes genannt, woraufhin dieses detailliert beschrieben wird. Zum Abschluss wird das Tool in Hinblick auf Performance und Nutzen evaluiert und ein zusammenfassendes Fazit getroffen, in dem sich das Programm als gute Hilfe für bestehende Forschungen und gute Basis für weitere, tiefergehende Forschungsprojekte erweist.
In dieser Bachelorarbeit wird ein Simulationscode für astrophysikalische
Simulationen von Fluiden unter dem Einfluss ihrer eigenen
Gravitation entwickelt. Der Code wird hauptsächlich von der GPU
ausgeführt. Leichte Vereinfachungen der physikalischen Modelle und
einige Parameter zum Steuern von Genauigkeit und Rechenaufwand
ermöglichen das Simulieren mit interaktiver Bildwiederholrate auf den
meisten handelsüblichen, modernen Computern mit einer dedizierten
Grafikkarte. Der Simulationscode wird verwendet, um die Entstehung
von Sternen aus einer Gaswolke zu simulieren. Einige Merkmale der
Sternentstehung, wie zum Beispiel Akkretionsscheiben und Fragmentierung,
lassen sich selbst bei niedrigen Partikelzahlen beobachten.
In dieser Arbeit werden auf der Basis des aktuellen Forschungsstandes der Politolinguistik die Relevanz und Erklärungsmöglichkeiten politolinguistischer Analysen für das Verständnis der Sprachverwendung und Sprachprägung in der Politik am Beispiel der rechtspopulistischen Rhetorik der Alternative für Deutschland thematisiert. Die Arbeit folgt im Allgemeinen der Fragestellung, inwiefern die Politolinguistik die Sprachverwendung in der Politik und die dort entstehenden, sprachlichen Prägungen lexikalisch analysieren und mithilfe der politolinguistischen Lexikanalyse die durch politische Akteure vermittelten, politischen Intentionen offenlegen kann. Im Besonderen wird sich daran die Frage anschließen, auf welche Weise sich mit den Analysewerkzeugen der politolinguistischen Lexikanalyse das Kurzwahlprogramm der Alternative für Deutschland zur Bundestagswahl 2017 im Hinblick auf ihre rechtspopulistische Rhetorik untersuchen lässt und dortige, lexikalische Prägungsversuche der AfD identifiziert werden können.
Am Schluss der Arbeit steht Erkenntnisfortschritt, der eine deskriptive Erörterung der Relevanz und Möglichkeiten politolinguistischer Lexikanalysen sowie ihrer Werkzeuge für die Untersuchung politischer Sprachverwendung und durch Wortprägungen offenbarter Intentionen beinhaltet, dabei explizit sowohl etablierte als auch neuere Erkenntnisse des Forschungsfeldes miteinbezieht und diese im Hinblick auf die Anwendbarkeit zur Erforschung rechtspopulistischer Rhetorik reflektiert.
Hubschrauber sind aus heutiger Sicht unverzichtbar. Eine Reihe von Anwendungsgebieten zeigt das Einsatzspektrum, die andere Flugmuster im Vergleich zum Hubschrauber nicht leisten können. Allerdings handelt es sich bei einem Hubschrauber um ein sowohl technologisch als auch physikalisch hochkomplexes System. Entsprechend aufwendig ist die Aus- und Weiterbildung von Piloten. Gerade in den letzten zwei Jahrzehnten hat sich daher die Flugsimulation als wertvolle Ergänzung zum klassischen Training herausgestellt. Mittels Flugsimulatoren ist es möglich, schwierige oder gar gefährliche Situationen bedarfsgerecht nachzuempfinden und zu üben. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein vereinfachter Hubschraubersimulator, basierend auf Starkörperkinematik, entwickelt werden. Dabei wird ein idealisiertes Rotormodell angenommen und auf komplexe strömungsmechanische Phänomene verzichtet, um eine Implementation übersichtlich zu illustrieren und echtzeitfähig zu sein. Dabei sind die Module dementsprechend in der Unreal Engine umgesetzt, dass eine Adaption an andere Flugmuster ohne großen Aufwand möglich ist.
VR Fresken
(2018)
Das Projekt VR Fresken setzte sich zum Ziel, mit Hilfe von virtueller Realität im Rahmen einer Museumsausstellung historisch rekonstruierte Räume und deren Deckenfresken interaktiv erlebbar zu machen. In dieser Arbeit werden die eingesetzten Techniken und Technologien beleuchtet, der Anwendungsfall der VR für den Einsatz im Museum untersucht, sowie eine Evaluation der Software im Alltagsbetrieb im Museum durchgeführt.
In der Computergrafik stellte das echtzeitfähige
Rendern von Haaren und Fell ein Problem dar. Die
Berechnung der Beleuchtung, Schattierung und
Transparenz erfordert einen hohen Rechenaufwand,
welcher sich negativ auf die Performanz auswirkt.
Doch durch verbesserte Hardware und neue Verfahren
ist es möglich, solch komplexe Effekte in Echtzeit
zu simulieren. In folgender Arbeit werden die
Grundlagen des Renderings von Haaren erläutert.
Außerdem wurde im Rahmen der Arbeit eine
echtzeitfähige Demo implementiert, deren zugrunde
liegende Verfahren und Funktionalitäten beschrieben
werden. Um die Demo zu evaluieren wurde die mögliche
Anzahl an Bildern pro Sekunde bei Modellen
unterschiedlicher Komplexität gemessen. Schließlich
wurden die Ergebnisse mit Bildern von echten Haaren
verglichen.
In dieser Forschungsarbeit wird eine Methode zur anwendungsbasierten Verknüpfung von Anforde-rungen und Enterprise Collaboration Softwarekompenten vorgestellt. Basierend auf dem etablierten IRESS Modell wird dabei ein praxistaugliches Mappingschema entwickelt, welches Use Cases über Kol-laborationsszenarien, Collaborative Features und Softwarekomponenten mit ECS verbindet. Somit las-sen sich Anforderungen von Unterhemen in Form von Use Cases und Kollaborationsszenarien model-lieren und anschließend über das Mappingschema mit konkreten ECS verbinden. Zusätzlich wird eine Methodik zur Identifikation von in Softwarekomponenten enthaltenen Collaborative Features vorge-stellt und exemplarisch angewandt.
Anschließend wird ein Konzept für eine Webapplikation entworfen, welches das vorgestellte Mapping automatisiert durchführt, und somit nach Eingabe der Anforderungen in Form vom Use Cases oder Kol-laborationsszenarien, die ECS ausgibt, die eben diese Anforderungen unterstützen.
Volumetrische Beleuchtung
(2018)
Volumetrische Beleuchtung ist ein verbreitetes Beleuchtungsphänomen in der Natur und trägt in weiten Teilen zu dem realistischen Erscheinen von computergenerierten Bildern bei. Diese Arbeit befasst sich mit den physikalischen Hintergründen dieses Phänomens, listet bekannte Modelle zur Visualisierung von volumetrischer Beleuchtung in der Computergrafik auf und vergleicht anschließend drei Verfahren, mit denen eine volumetrische Beleuchtung mit heutiger Grafikhardware visualisiert werden kann. Diese Verfahren werden anhand einer Implementation in OpenGL hinsichlich ihrer Möglichkeiten und Einschränkungen, sowie ihres Rechenaufwands miteinander verglichen.
Wie beeinflussen spieletechnische Eigenschaften eines Videospiels den Spielspaß? Diese Arbeit wird eine Antwort auf diese Frage suchen, indem sie ein selbst programmiertes Videospiel dafür nutzt, welches von Grund auf dafür erstellt wird. Das Videospiel wird in zwei Varianten programmiert, welche sich nur in seinen spieletechnischen Eigenschaften unterscheidet. Verschiedene Probanden werden das Videospiel dann spielen und im Nachhinein eine Umfrage diesbezüglich beantworten. Um möglichst fehlerfreie Umfragewerte zu bekommen, die lediglich Werteänderungen durch Änderung der spieletechnischen Eigenschaften aufzeigt, wurden gründliche Überlegungen zum Game Design und zum Spielkonzept gemacht. Die Ergebnisse vermuten, dass die spieletechnischen Eigenschaften eines Videospiels einen sehr großen Einfluss auf den Spielspaß haben. Jedoch sind diese Eigenschaften nicht allein dafür verantwortlich, warum ein Videospiel Spaß machen kann. Psychologische Aspekte sind auch bei Änderungen von spieletechnischen Eigenschaften zu beachten.
Das fotorealistische Rendering von Fell ist ein oft gesehenes Problem in der Computergrafik und wird besonders bei Animationsfilmen häufig gebraucht. In dieser Arbeit werden zwei Beleuchtungsmodelle, ursprünglich zum Rendern von menschlichen Haaren, vorgestellt. Dies ist zum einen das Modell von Marschner et al. aus dem Jahr 2003, welches als Grundlage für viele neuere Modelle gilt, sowie das Modell von d’Eon et al. aus dem Jahr 2011. Beide Modelle werden innerhalb eines Pathtracers, welcher globale Beleuchtung simuliert, implementiert. Es werden die Besonderheiten von Haar-Fasern aus Fell im Gegensatz zu menschlichen Haar-Fasern aufgezeigt und folglich erläutert, warum die präsentierten Modelle auch für viele Fellarten genutzt werden können. Dabei liegt der Fokus auf einer realistischen visuellen Darstellung. Zusätzlich wird die Performance beider Modelle verglichen und Verbesserungsvorschläge durch die Nutzung von zylinder förmigen Schnittpunktobjekten für den Pathtracer gegeben und anhand der Implementation evaluiert.
Raytracing mit Vulkan
(2018)
Der Schwerpunkt der vorliegenden Bachelorarbeit war die Entwicklung eines einfachen Raytracerprogrammes unter der Verwendung der Vulkan API, und das Einschätzen des Mehraufwandes im Vergleich zum Performancegewinn. Das Programm wird in dieser Arbeit vorgestellt. Die Vulkan Komponente des Programms wird detailliert erklärt. Anschließend wird das Programm mit einem, unter der Verwendung von OpenGL geschriebenen, ähnlichen Raytracerprogramm verglichen. Beide Programme verwenden dabei den gleichen Raytracer, der im Fragmentshader implementiert ist. Der Test ergibt, dass der mithilfe von Vulkan geschriebene Raytracer deutlich langsamer ist, als das zum Vergleich dienende OpenGL Programm.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit bestand darin, die Verbindung zwischen den Technologien Augmented und Virtual Reality zu veranschaulichen und ein sinnvolles Zusammenspiel der beiden Darstellungsformen zu kreieren. Hierfür wurde eine Anwendung im Bereich der Innenarchitektur implementiert, bei welcher man einen Raumplan mittels Augmented Reality intuitiv gestalten und sich anschließend einen realitätsnahen Eindruck des eingerichteten Zimmers mit einer Virtual Reality Simulation machen kann. Auf Basis des nötigen Grundwissens wurde ein Konzept für dieses Projekt ausgearbeitet und anschließend mit verschiedenen Entwicklungssystemen realisiert. Diese Implementierung wurde im Rahmen einer Evaluationsreihe getestet und darauffolgend optimiert. Das Ergebnis bestätigt die Annahme, dass sich Augmented und Virtual Reality mit ihren jeweiligen Stärken evident miteinander verbinden lassen. Diese Arbeit ist sowohl für Studierende im Bereich Informatik als auch für Interessenten an innovativen Lösungen relevant.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war die Untersuchung
verschiedener Methoden zur Ermittlung und Verbesserung der User
Experience eines Softwareproduktes einer mittelständigen Firma. Hierzu
wurde zunächst ein geeignetes Designkonzept und dazu passende Methoden
der Evaluation und des Testings ermittelt und dann auf das Produkt
angewendet. Mit dem Leitgedanken des User-Centered-Designs wurden
Methoden ausgewählt, welche die Nutzerinnen/Nutzer ins Zentrum der
Untersuchung stellten.
So konnte mit Hilfe der Nutzerinnen/Nutzer des Produktes
herausgefunden werden, wie die User-Experience ausfällt und wie diese
noch verbessert werden kann. In einer Fokusgruppe sind Prototypen für
die Verbesserung und Weiterentwicklung der Software entstanden.
Diese Bachelorarbeit ist sowohl für Sofwaredesignerinnen/-designer,
als auch für Studentinnen/Studenten der Mensch-Maschine-Kommunikation
interessant.
In dieser Bachelorarbeit wird ein System zur Simulation der Bewegung von Molekülen entworfen. Die Berechnungen der Kräfte zwischen chemisch gebundenen Atomen sowie zwischenmolekularer Kräfte werden fast vollständig auf der GPU durchgeführt. Die Visualisation der Simulation findet in einer interaktiven Bildwiederholrate statt. Um eine Darstellung in Echtzeit auf den meisten handelsüblichen Grafikkarten zur ermöglichen, sind geschickte Optimierungen und leichte Abstraktionen der physikalischen Modelle notwendig. Zu jeder Zeit kann die Ausführungsgeschwindigkeit der Simulation verändert oder vollständig gestoppt werden. Außerdem lassen sich einige Parameter der zugrundeliegenden physikalischen Modelle der Simulation zur Laufzeit verändern. Mit den richtigen Einstellung der Parametern lassen sich bestimmte Phänomene der Molekulardynamik, wie zum Beispiel die räumliche Struktur der Moleküle, beobachten.
In keinem Bereich der Informatik hat sich die Hardware so rasant entwickelt,
wie im Bereich der Computergraphik. Dabei bietet die GPU, neben
der reinen Darstellung von Dreiecken, inzwischen auch eine Reihe weiterer
Pipeline-Schritte, die auch die Darstellung von anderen graphischen
Objekten, wie zum Beispiel den Freiformflächen, ermöglicht.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Rendering von Freiformflächen,
insbesondere dem der Bézierflächen. Dafür wurde für das Rendering Framework
der Universität Koblenz (CVK) eine entsprechende Implementierung
zur Verwaltung und Darstellung von Bézierflächen erstellt. Dazu wurde
zunächst die Triangulation und schließlich die Tessellierung der Bézierflächen
mit Normalen und Texturkoordinaten, sowie die Behandlung von
Trimmkurven erstellt.