University, Diss., 2000--Tübingen. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2000.

Techn. University, Diss., 2004--Braunschweig.

[pt] Ray-Casting é uma técnica muito usada em visualizção volumétrica para a criação de imagens médicas, a partir de dados obtidos por ressonância magnética (MRI) e tomografias computadorizadas (CT). No entanto, ray- casting tem um alto custo computacional que resulta em um processo de visualização lento, o que compromete a interatividade necessária para uma boa compreensão do conjunto de dados tri-dimensionais.Este trabalho propõe estratégias para a otimização do algoritmo de ray-casting e para melhorar sua eficiência. Além disso, esta tese investiga o uso em um ambiente de computação distribuída, através de um protocolo de comunicação entre estações de trabalho heterogêneas e não dedicadas, conectadas em uma rede local.As idéias propostas foram implementadas em duas versões do algoritmo, uma sequencial e uma paralela. Os resultados obtidos com essas implementações em conjuntos de dados reais mostram que é possível obter tempo interativo com as máquinas disponíveis atualmente e em condições normais de uso da rede local por outros usuários. / [en] Ray-Casting is a useful volume visualization technique applied to medical images such as computer tomography (CT) and magnetic resonance image (MRI). It has, however, a high computational cost that results in a slow rendering process, which compromises the interactivity that is necessary for a good comprehension of the three-dimensional data set. This work proposes optimization strategies to the ray- casting algorithm to improve its effciency. To enhance, even further, the thesis investigates the use of a distributed computer environment through a communication protocol between heterogeneous and non- dedicate LAN-connected workstations. The ideas proposed here were implemented in two versions of the algorithm, one se- quential and one parallel. Test results, obtained with these implementations and real data sets, show that it is possible to obtain interactive time with the current available machines.

A argamassa de revestimento é um material largamente utilizado na construção civil. Após a década de 90, as construtoras necessitaram introduzir inovação no processo construtivo, como um diferencial de mercado, a fim de aumentar a produtividade e qualidade, juntamente à redução do custo final. Em consequência disso, ao longo do tempo, houve a evolução do subsistema de revestimento, apresentando como maior mudança a substituição da aplicação manual por projeção mecânica. Acredita-se que, devido ao fato desta tecnologia propiciar a redução da interferência da mão de obra e possibilitar o fluxo contínuo durante a execução, permite atingir maior produtividade, qualidade e redução de perdas excessivas. Porém, verifica-se elevada incerteza e variabilidade na produção e aplicação da argamassa em canteiros de obras com a inexistência de controle das variáveis envolvidas ao processo, juntamente à carência de normativas e recomendações para projeção mecânica. Além disso, a falta de controle tecnológico e carência de conhecimento técnico, com elevado grau de empirismo nas etapas do processo resultam, muitas vezes, no desencadeamento de manifestações patológicas e perda de desempenho do revestimento. Sendo assim, buscando-se um melhor entendimento das variáveis existentes no sistema e a influência de sistemas distintos para projeção de argamassas, o principal objetivo desta pesquisa consiste em verificar a influência de variáveis com baixo ou inexistente controle no processo de produção da argamassa em relação às propriedades, no estado fresco e endurecido. Para que seja possível atingir esse objetivo a pesquisa foi dividida em duas etapas: a etapa 1, em campo e em laboratório, e a etapa 2, em laboratório. Na etapa 1, em campo, buscou-se o conhecimento e caracterização das edificações, bem como peculiaridades e práticas executivas adotadas em canteiros de obras. Os resultados desta etapa mostraram a variabilidade na produção e aplicação do revestimento, principalmente relacionado à quantidade de água adicionada e sentido de aplicação. Em relação à etapa 1, em laboratório, foram coletadas e transportadas as argamassas produzidas e utilizadas em canteiros de obra desta etapa, em campo. Foram realizados ensaios de caracterização, no estado fresco e endurecido, a fim de observar a influência da mistura (sistema) e do aumento da vazão. Através deste estudo, verifica-se que distintos sistemas apresentam diferença estatística significativa em algumas propriedades no estado fresco, tais como índice de consistência aos 50 minutos e retenção de água, e endurecido, através do coeficiente de capilaridade e resistência à tração na flexão, da argamassa. Além disso, pode-se afirmar que com o incremento da quantidade de água, apenas o teor de ar incorporado decresce, sendo as demais propriedades diretamente proporcionais ao aumento da vazão. Quanto à etapa 2, em laboratório, foram avaliados três fatores controláveis (vazão, sentido de aplicação e altura do substrato) em relação à resistência de aderência à tração e permeabilidade. Pode-se afirmar que a totalidade dos fatores controláveis estudados, bem como a interação entre a totalidade das variáveis (com nível de confiabilidade de 93%) influenciam na resistência de aderência à tração. Entretanto, em relação à permeabilidade, apenas o efeito isolado da vazão e a interação entre os fatores controláveis exercem influência estatisticamente significativa. / Rendering mortars are widely used in civil construction. In the 1990s, construction companies were pressed to introduce innovations in their processes to gain market advantages, increase quality and productivity and reduce costs. As a result, rendering systems underwent major improvements, the most important of which being the adoption of mechanical shotcrete systems to replace manual processes. As mechanical systems reduce operator interference and offer better flow control during application, they are believed to deliver higher productivity and quality while reducing losses. However, the reality of construction sites still shows that the process is subject to the great variability and uncertainty associated with the lack of standards and guidelines for shotcrete application. In addition, this lack of technological control and the limited technical expertise are compounded by the adoption of empirical approaches, which often result in pathological manifestations and impaired rendering performance. To provide a better understanding of existing variables and the influence of different shotcrete systems, this study investigated the influence of mortar production variables that are subject to no or limited control on the properties of fresh and hardened mortar. The study was designed as a two-phase program, in which phase 1 was carried out both in situ and in the lab and phase 2 in the lab only. In the in situ section of phase 1, information was collected on the features of constructions and on the specific characteristics and application techniques used in construction sites. The results of this stage show huge differences in shotcrete production and application practices, particularly regarding the amount of water added and the direction/orientation of application. In the lab section of phase 1, the mortars collected in the construction sites were taken to the lab for the characterization of fresh and hardened mortar in order to determine the influence of mixing processes (system) and flow rates. The study shows that different systems result in statistically significant differences in some properties of fresh mortars, such as the consistency at 50 minutes and water retention. In the hardened mortar, differences were observed in capillarity coefficients and flexural strength. In addition, it was observed that higher water amounts cause only the entrained air content to decrease, while all other properties increase as the flow rate increases. In stage 2 in the lab three controllable factors were studied (flow, direction/orientation of application, and depth of substrate vis-à-vis bond strength and permeability). It is possible to say that all controllable/control variables studied as well as the interaction between them (with a confidence level of 93%) affect bond strength. However, in the case of permeability only the isolated effect of flow and the interaction between the controllable/control factors have a statistically significant influence.

The purpose of this thesis was to visualize the 1.7 billion stars released by the European Space Agency, as the second data release (DR2) of their Gaia mission, in the open source software OpenSpace with interactive framerates and also to be able to filter the data in real-time. An additional implementation goal was to streamline the data pipeline so that astronomers could use OpenSpace as a visualization tool in their research. An out-of-core rendering technique has been implemented where the data is streamed from disk during runtime. To be able to stream the data it first has to be read, sorted into an octree structure and then stored as binary files in a preprocess. The results of this report show that the entire DR2 dataset can be read from multiple files in a folder and stored as binary values in about seven hours. This step determines what values the user will be able to filter by and only has to be done once for a specific dataset. Then an octree can be created in about 5 to 60 minutes where the user can define if the stars should be filtered by any of the previously stored values. Only values used in the rendering will be stored in the octree. If the created octree can fit in the computer’s working memory then the entire octree will be loaded asynchronously on start-up otherwise only a binary file with the structure of the octree will be read during start-up while the actual star data will be streamed from disk during runtime. When the data have been loaded it is streamed to the GPU. Only stars that are visible are uploaded and the application also keeps track of which nodes that already have been uploaded to eliminate redundant updates. The inner nodes of the octree store the brightest stars in all its descendants as a level-of-detail cache that can be used when the nodes are small enough in screen space. The previous star rendering in OpenSpace has been improved by dividing the rendering phase into two passes. The first pass renders into a framebuffer object while the second pass then performs a tonemapping of the values. The rendering can be done either with billboard instancing or point splatting. The latter is generally the faster alternative. The user can also switch between using VBOs or SSBOs when updating the buffers. The latter is faster but requires OpenGL 4.3, which Apple products do not currently support. The rendering runs with interactive framerates for both flat and curved screen, such as domes/planetariums. The user can also switch dataset during render as well as render technique, buffer objects, color settings and many other properties. It is also possible to turn time on and see the stars move with their calculated space velocity, or transverse velocity if the star lacks radial velocity measurements. The calculations omits the gravitational rotation. The purpose of the thesis has been fulfilled as it is possible to fly through the entire DR2 dataset on a moderate desktop computer and filter the data in real-time. However, the main contribution of the project may be that the ground work has been laid in OpenSpace for astronomers to actually use it as a tool when visualizing their own datasets and also for continuing to explore the coming Gaia releases.

A argamassa é um material largamente utilizado na construção civil, desempenhando diversas funções. Entretanto, muitas falhas vêm sendo observadas nos revestimentos de argamassa, principalmente nas fachadas. O aparecimento de manifestações patológicas em um edifício compromete a sua estética e o conforto ambiental, ocasionando uma desvalorização do mesmo perante o mercado, aumento insatisfação dos usuários e também elevados gastos com reparos e manutenção. Outro problema é a grande incidência de perdas de materiais, que resultam em prejuízos financeiros às empresas, além de acarretar a geração de entulho, que muitas vezes não recebe o devido tratamento e disposição final, tendo um impacto negativo também no meio ambiente. O objetivo dessa dissertação é identificar as causas do baixo desempenho de revestimentos de fachada de argamassa em edifícios e propor diretrizes para melhoria deste processo. Foram desenvolvidos oito estudos de caso em empresas construtoras de Porto Alegre - RS. Para a coleta de dados foram utilizadas várias ferramentas de descrição de processos e de avaliação do seu desempenho.Os principais resultados indicaram uma série de problemas no processo: alta variabilidade nas espessuras de revestimento, nos traços utilizados durante a confecção das argamassas e nos métodos de produção, inclusive dentro de uma mesma obra, elevadas perdas de materiais e de mão-de-obra, baixa produtividade, decorrente do inadequado dimensionamento das equipes de produção e de problemas no sistema de movimentação e armazenamento de materiais, e manifestações patológicas em revestimentos recentemente concluídos. Ao final do trabalho, é proposto um método de avaliação do processo de revestimento de argamassa em fachadas, são identificadas e descritas boas práticas introduzidas pelas empresas e são sugeridas melhorias no processo estudado. / Mortar is a widely used material in various functions in the construction industry. Nevertheless, many fails have been observed in rendering, mainly in façades. The incidence of building pathologies negatively affects its aesthetics and environmental comfort, and may result in a reduction of its market value, low degree of user satisfaction, and also high repair and maintenance costs. Another problem is the high incidence of materials waste, that causes financial losses, as well as generates site waste, which often does not receive an adequate treatment and final disposal, having also a negative impact in the environment. The main objective of this dissertation is to identify the main causes of low performance of building external rendering in mortar and to propose guidelines for improving this process. Case studies were carried out in eight different construction companies form Porto Alegre – RS. Several data collection tools were used for describing the main processes involved and assessing their performance. The investigation pointed out the problems in this process: high variability in rendering thickness, in mortar proportions, and in production methods, even in the same construction site; high percentage of material waste and low labor productivity, due to the inadequate definition of production teams and drawbacks in the material transportation and storage system; and building pathologies in recently concluded rendering. At the end, this study proposes a method for evaluating the process of mortar rendering in façades, identifies and describes best practices introduces by the companies and suggests improvements in that process.

A falta de uma gestão mais efetiva e de uma visão sistêmica e os baixos níveis de racionalização e industrialização da produção de revestimento de argamassa no Brasil têm sido responsáveis pela alta variabilidade na produção, por índices insatisfatórios de produtividade e perdas e por problemas de qualidade do produto. Uma das etapas desse processo que permanece muito dependente da mão-de-obra é a aplicação de argamassa. Embora alguns autores sustentem que o uso da projeção mecânica para essa atividade introduza aumentos de qualidade do produto em relação ao método convencional, ainda é reduzido o número de empresas que a utiliza. Ao mesmo tempo, poucos são os estudos que abordam de forma sistêmica os possíveis ganhos em eficiência proporcionados pela mecanização dessa atividade. Essa pesquisa tem como objetivo identificar as dificuldades e os benefícios do uso de sistemas de produção de revestimentos de fachada com aplicação mecânica e manual de argamassa através de dois estudos de caso. Para tanto, foi aplicado um método de avaliação da produção, com o qual os dois sistemas foram analisados e obtiveramse índices de produtividade e de perdas, bem como dados referentes aos custos de produção e à qualidade do produto. Além disso, o método possibilitou a identificação de oportunidades de melhoria e de barreiras à utilização de sistemas com aplicação mecânica de argamassa e aspectos relevantes à sua implantação. Os resultados apontaram que o sistema mecanizado gerou ganhos de qualidade do produto e redução nas perdas de argamassa, aumentando a confiabilidade da produção nesses aspectos. Por outro lado, o uso desse sistema não representou ganhos de produtividade na empresa. No entanto, verificou-se ainda a existência de um grande potencial de melhoria de desempenho, que poderia ser obtido com maior esforço na organização do trabalho. Apesar disso, o levantamento de custos revelou que o sistema é viável economicamente em relação ao sistema manual, principalmente em função da redução de perdas de argamassa. Pode-se concluir também que as principais barreiras à utilização de sistemas com aplicação mecânica de argamassa são a falta de visão sistêmica, a ausência ou ineficiência de projeto e de planejamento do sistema de produção e o despreparo da mão-de-obra. / The high amount of production variability and materials waste and the low productivity and quality level of rendering in Brazil are a consequence from the lack of effective management and systemic approach in the production process allied with low levels of rationalization and industrialization. The projection of mortar is still handmade and greatly influenced by labor skills. The mechanical projection has shown a great potential to increase rendering quality when compared to handmade conventional projection. Thus, a few constructors are using mortar pumps, leading to the development of studies about the feasibility and efficiency of mechanized production systems. The case studies shown in this work were done by applying an evaluation method to handmade and mechanical projection systems of rendering production to analyze cost, productivity, waste and quality levels and identify improvement opportunities. Relevant aspects of mechanical projection system implementation and its difficulties were studied. The results show that the best benefits of mechanical projection systems were the potential to increase quality and reduce the waste of mortar, thus contributing to cut the costs. However, better planning of the production system is necessary to improve the production level, even though there was a great potential to increase performance. The barriers to the use of this production technology are the lack of systemic approach, production design and management and well-trained manpower.

O projeto de funções de transferência é um interessante problema que recebe muita atenção da comunidade de visualização. Diversas pesquisas tem sido conduzidas para criar melhores ferramentas e técnicas que trabalham com dados volumétricos. Existem duas grandes classes de dados: volumes estruturados e volumes não-estruturados. A maioria dos trabalhos anteriores apenas se refere a dados estruturados. Este trabalho possui dois grupos de contribuições. O primeiro diz respeito ao problema clássico de especificação de funções de transferência. Primeiramente é desenvolvido o conceito de Ensembles, que são funções de transferência desenvolvidas a partir da combinação de funções anteriores e mais simples. Também é apresentada uma abordagem de key-framing para manipular dados que variam no tempo. O segundo grupo de contribuições é um estudo aprofundado sobre o comportamento de dados não-estruturados. Problemas críticos foram descobertos e tratados para permitir uma integração quase perfeita de ferramentas usadas para dados estruturados em dados não-estruturados. Os resultados mostram a melhoria de qualidade de histogramas, e também o sistema de desenvolvimento de funções de transferência. Trabalhos futuros são sugeridos para utilizar a versão melhorada do histograma de gradiente-magnitude, assim como a exploração de novos modelos de bordas. / Transfer function design is an important problem that receives much attention from the visualization community. Several researches have inspired the creation of better tools and techniques to deal with volumetric datasets. There are two major classes of datasets, namely structured and unstructured grids. Most of the previous work has only addressed structured data. This work presents two groups of contributions of different nature. The first contribution is related to the general problem of transfer function design. It introduces the concept of ensembles, which are complex transfer functions created from standard types. It also presents a key-frame based approach to handle time-varying sequences. The second group of contributions is related with a study on several characteristics of unstructured data. Problems have been discovered and addressed to allow a seamless integration of classical structured grids tools to unstructured data. This work includes results that show improvements on a statistical analysis of the data, as well as the developed transfer function design system. Further work is suggested to take advantage of the enhanced version of the gradient-magnitude histogram, and explore different boundary model.

SANTOS, Jonas Deyson Brito dos. Renderização com amostragem adaptativa no domínio N-dimensional. 2013. 71 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-11T17:21:09Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jdbsantos.pdf: 12768084 bytes, checksum: f054ba488d69c181ee7088cd56206c4b (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-18T15:12:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jdbsantos.pdf: 12768084 bytes, checksum: f054ba488d69c181ee7088cd56206c4b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T15:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jdbsantos.pdf: 12768084 bytes, checksum: f054ba488d69c181ee7088cd56206c4b (MD5) Previous issue date: 2013 / This work proposes improvements in a multidimensional adaptive sampling technique for rendering. Rendering is the process of synthesizing images by algorithms simulating lighting in virtual scenes. The more general techniques of photorealistic rendering — those seeking images that resemble photographs — use integration methods based on Monte Carlo to solve the equation that describes the distribution of light in the scene (rendering equation). Being a probabilistic method which uses randomly generated samples, Monte Carlo produces noise in the final image — result of samples’ variance — and therefore may require a large amount of samples to reduce the noise to acceptable levels. To obtain images of better quality with a lower number of samples, adaptive sampling techniques were proposed, concentrating sampling effort in the most important regions. In this work, we propose the addition of two steps to a multidimensional adaptive sampling technique: substitution of samples and auxiliary integration. These steps aim to give more strength to the technique, enabling their use in a wider variety of situations. / Este trabalho propõe melhorias em uma técnica de amostragem adaptativa multidimensional para renderização. Renderização é o processo de síntese de imagens por meio de algoritmos que simulam a iluminação em cenários virtuais. As técnicas mais gerais de renderização fotorrealística — aquelas que procuram obter imagens que se assemelham a fotografias — utilizam métodos de integração baseados em Monte Carlo para resolver a equação que descreve a distribuição de luz na cena (equação de renderização). Por ser um método probabilístico e utilizar amostras geradas randomicamente, Monte Carlo produz ruído na imagem final — resultado da variância das amostras — e portanto, pode necessitar de uma grande quantidade de amostras para que o ruído diminua a níveis aceitáveis. Com o intuito de se obter imagens de melhor qualidade com uma menor quantidade de amostras, foram pospostas técnicas de amostragem adaptativa que visam concentrar o esforço de amostragem em regiões mais importantes da cena. Neste trabalho, propõe-se a modificação de uma técnica de amostragem adaptativa multidimensional por meio da adição de duas etapas: substituição de amostras e integração auxiliar. Essas etapas visam dar mais robustez à técnica, possibilitando sua utilização em uma maior variedade de situações. Além da adição de duas etapas, também propõe-se uma técnica de reconstrução mais eficiente na etapa final.

A iluminação indireta é capaz de elevar consideravelmente a qualidade visual de cenas renderizadas, mas é também uma operação custosa. Por este motivo, há muito esforço de pesquisa voltado para a renderização de iluminação indireta em tempo real. Apesar de atualmente existirem técnicas poderosas para a iluminação indireta em tempo real, elas fornecem ao artista apenas um controle grosseiro do equilíbrio entre qualidade e desempenho. Nós propomos uma Malha de Luzes Virtuais para calcular a iluminação indireta difusa numa cena, inspirados pelo uso de outras malhas auxiliares, como Malhas de Navegação e Malhas de Colisão. Uma Malha de Luzes Virtuais (MLV) é uma malha simplificada de luzes poligonais usadas para aproximar a luz refletida pela geometria real. Juntamente com a MLV, nós projetamos uma estrutura de dados de aceleração para atingir um desempenho eficiente com iluminação indireta usando uma MLV complexa. O uso da MLV apresenta algumas características vantajosas: maior controle artístico dos atributos da iluminação indireta; a possibilidade de integração com técnicas existentes como animação esquelética e geração procedural; e integração simples com ferramentas e processos de produção de arte existentes. Nossos resultados experimentais mostram que a iluminação indireta controlada por artistas é uma alternativa viável a métodos existentes. / Indirect illumination on a rendered scene can add a great deal to its visual quality, but it is also a costly operation. Therefore, a lot of research targets how to render indirect illumination in real-time. While powerful techniques for real-time indirect illumination currently exist, they provide only coarse-grained artistic control over the trade-off between quality and speed. We propose a Virtual Light Mesh to compute the scene’s diffuse indirect illumination, inspired by the use of other current auxiliary meshes such as Navigation Meshes and Collision Meshes. A Virtual Light Mesh (VLM) is a simplified mesh of polygonal lights used to approximate the light bounced by the real geometry. Together with the VLM, we design an acceleration data structure for efficient indirect illumination performance with a complex VLM. The use of VLM presents some positive properties: greater artistic control of the indirect illumination characteristics; the possibility of integration with existing techniques such as skeletal animation and procedural generation; and simple integration into existing asset production tools and pipelines. Our experimental results show that artist controlled indirect illumination is a viable alternative to existing methods.