There are 12 weather radars operated jointly by smhi and the Swedish Armed Forces in Sweden. Data from them are used for short term forecasting and analysis. The traditional way of viewing data from the radars is in 2D images, even though 3D polar volumes are delivered from the radars. The purpose of this work is to develop an application for 3D viewing of weather radar data. There are basically three approaches to visualization of volumetric data, such as radar data: slicing with cross-sectional planes, surface extraction, and volume rendering. The application developed during this project supports variations on all three approaches. Different objects, e.g. horizontal and vertical planes, isosurfaces, or volume rendering objects, can be added to a 3D scene and viewed simultaneously from any angle. Parameters of the objects can be set using a graphical user interface and a few different plots can be generated. Compared to the traditional 2D products used by meteorologists when analyzing radar data, the 3D scenes add information that makes it easier for the users to understand the given weather situations. Demonstrations and discussions with meteorologists have rendered positive reactions. The application will be installed and evaluated at Arlanda airport in Sweden.

This report describes the work and the results found when comparing three different 3d modeler applications. The programs are 3ds Max, Maya and Cinema 4D. The comparisons focus on the possibilities/the amount of freedom these programs interface offer to its plugins. The comparisons are made from the point of view of a tool for creating animations developed as a plugin for these modelers. This plugins demands on the system it is loaded into have been analyzed and from the results of this analysis a template have been created. This template is to be used when porting the plugin to other modeler programs in order to be able to tell at an early stage if it’s possible, or not. This template is appended as an appendix. The plugin described above is in it self a system with a plugin architecture and is described on a higher level in the report. / Rapporten beskriver arbetet och resultatet funnet vid jämförelser mellan tre olika 3d modelleringsprogram. Programmen är 3ds Max, Maya och Cinema 4D. Jämförelserna fokuserar på de möjligheter/friheter dessa programs gränssnitt erbjuder sina plugins. Utgångspunkt i jämförelserna är ett animerings verktyg utvecklat som ett plugin till dessa modelleringsporgram. Detta plugins krav på systemet det laddas i har analyserats och utifrån dessa analyser har en mall skapats för att vid vidare portningar till andra modelleringsprogram på ett tidigt stadium kunna avgöra om det är möjligt eller inte. Denna mall finns med som en bilaga till rapporten. Pluginet som nämns ovan är i sin tur också det ett system med plugin arkitektur och beskrivs på en övergripande nivå i rapporten.

I den här rapporten så visas hur realtidsrendering av fågelfjäder kan implementaras. Ett lindenmayersystem (L-system) används för att skapa geometri med hjälp av ett fåtal bézierkurvor. Naturliga variationer hos fjädrar modelleras genom att introducera externa krafter som ackumuleras slumpmässigt när L-systemet genererar geometrin. Bidirectional texture functions (BTF) används för färgsättning och effektiv modellering av fjäderns finstruktur. BTF är en sexdimensionell struktur som kan representera verkliga material genom att innehålla, förutom de två vanliga texturkoordinaterna, koordinater för betraktnings- och belysningsvinklar. För att kunna använda BTF-texturer på grafikhårdvara så kompakteras dess representation så att den ryms i en tredimensionell textur. Anpassningar görs också för att stödja texturfiltrering och mip-mappning. För att ta fram informationen som BTF-texturen innehåller så modelleras finstrukturen i ett externt animationsverktyg, där ljuskälla och kamera animeras över de samplingspunkter som definierats. Strålföljning används sedan för att generera hur materialet ser ut vid dessa olika vinklar.

Denna rapport behandlar procedurell generering av träd och skapandet av en applikation som med hjälp av multitrådade tekniker genererar och renderar dessa i realtid. Detta exemplifieras av att träden påverkas av vindkrafter. Algoritmen för trädgenerering beskrivs utförligt samt redogör för olika tekniker för att uppnå realtidsprestanda när träden påverkas av vindkrafter.

Många av dagens datorspel innehåller omgivningar designade med utopisk eller dystopisk karaktär. Det är en 3D-grafikers jobb att skapa grafikobjekt till dessa miljöer och det är därför viktigt att definiera vad de båda begreppen innebär rent grafiskt samt hur utopiska och dystopiska grafiska attribut påverkar en miljös utseende när de appliceras på en verklig förlaga. Det här examensarbetets syfte var att ringa in och sedan använda dessa utopiska och dystopiska grafiska attribut, för att därefter undersöka hur betraktarna uppfattar förändringen som sker i en miljö. Först gjordes en genrestudie om begreppen utopi och dystopi, dess uppkomst och användningsområden. Därefter skapades två 3D-miljöer modifierade av utopiska och dystopiska attribut baserade på en verklig förlaga, stadsdelen Shibuya i Tokyo. Slutligen undersöktes hur dessa modifierade miljöer uppfattas av en grupp människor, satt i förhållande till den verkliga förlagans utseende, genom en kvantitativ enkätstudie. / Det gick fint, lite tomt i salen bara.

Denna rapport presenterar ett alternativt sätt att ljussätta terräng i datorgrafik. Tidigare modeller har vanligtvis byggt på lokal ljussättning, som inte tar hänsyn till kringliggande geometri, och har med en extra process approximerat effekten av ljusinteraktionen. Genom att använda sig av en teknik som kallas precomputed radiance transfer (PRT) kan man förberäkna hur en punkt interagerar med ljus för olika inkommande riktningar och undviker därmed att göra detta under programkörningen. Det är viktigt att denna teknik även fungerar tillsammans med level-of-detail (LOD) terrängrenderingsalgoritmer eftersom rendering av alla trianglar i terrängen för varje skärmuppdatering inte är optimalt för dagens grafikkort. Man vill därför representera den underliggande terrängen med fler trianglar närmare betraktaren och färre längre bort. Motiveringen till detta är att trianglar längre ifrån betraktaren kommer resultera i färre pixlar på skärmen, så att rendera större trianglar gör en liten visuell skillnad. Arbetet visar på att tekniken fungerar med LOD-terrängrenderingsalgoritmer med bra prestanda och visuell kvalitet.

Fler och fler väljer idag att arbeta som frilansare framför fast anställning. I denna studie har jag undersökt vad som gör en person till en framgångsrik frilansare. Litteratur har studerats på hur andra har beskrivit ett tillvägagångsätt för framgång hos frilansare vilket har jämförts med min kvalitativa studie där intervjuer har blivit utförda med frilansare. Litteraturen har fokuserats på frilansande gällande nätverkande, kunder, inre och yttre faktorer, marknadsföring och utveckling inom datorgrafik. Denna studie har baserats på en litteraturstudie samt en kvalitativ studie i form av djupgående intervjuer med sex frilansare inom branschen. Resultat har visat på att några av de intervjuade marknadsför sig genom hemsida. Nätverkande menade de flesta på var viktigt och kunder får man ofta via kontakter. De flesta intervjuade tycker att det är viktigt att ha social kompetens och talang. Många av de intervjuade menar på att det är lätt att följa med i utvecklingen av teknik och programvara och gör detta genom att läsa bloggar, tidningar och granska branschspecifika nyhetshemsidor. De skillnader jämfört med andra branscher jag har konstaterat utifrån intervjuresultatet till skillnad från litteraturen är hur viktigt det är att ha talang och stor social kompetens. Under analysen så påvisades likheter med litteraturen att man som frilansare bör vara duktig på att kommunicera, problemlösning och kunna hålla sig lugn i stressade situationer. Skillnaden mellan andra branscher är framförallt vikten av talang och social kompetens. Slutsatsen man kan dra är att frilansande inom datorgrafikbranschen skiljer sig i vissa avseenden från andra branscher.

Background. Physically-based snow simulation is computationally expensive and not yet applicable to real-time applications. Some of the prime factors for this cost are the complex physics, the large number of particles, and the small time step required for a high-quality and stable simulation.Simplified methods, such as height maps, are used instead to emulate snow accumulation. A way of improving performance is finding ways of doing less computations. In the field of computer graphics, adaptive methods have been developed to focus computation to where it is most needed. These works will serve as inspiration for this thesis. Objectives. This thesis aims to reduce the total particle workload of an existing Discrete Element Method (DEM) application, thereby improving performance. The aim consists of the following objectives. Integrate a spatial method, thereby lessening the total number of particles through particle merging and splitting, and implement a temporal method, thereby lessening the workload by freezing certain particles in time. The performance of both these techniques will then be tested and analyzed in multiple scenarios. Methods. Spatially and temporally adaptive methods were implemented in an existing snow simulator. The methods were both measured and compared using quantitative tests in three different scenes with varying particle counts. Results. Performance tests show that both the spatial and temporal adaptivity reduce the execution time compared to the base method. The improvements from temporal adaptivity are consistently around 1.25x while the spatial adaptivity shows a larger range of improvements between 1.23x and 2.86x. Combining both adaptive techniques provides an improvement of up to 3.58x. Conclusions. Both spatially and temporally adaptive techniques are viable ways to improve the performance of a DEM-based snow simulation. The current implementation has some issues with performance overhead and with the visual results while using spatial adaptivity, but there is a lot of potential for the future. / Bakgrund. Fysikbaserad snösimulering är beräkningsmässigt dyrt och ännu inte tillämpligt på realtidsapplikationer. Några av de viktigaste faktorerna för denna kostnad är den komplexa fysiken, stora mängden partiklar och det lilla tidssteg som krävs för en högkvalitativ och stabil simulering. Förenklade metoder, såsom höjdkartor, används istället för att efterlikna ansamlingen av snö. Ett sätt att förbättra prestandan är hitta sätt att göra färre beräkningar. Inom området datorgrafik har adaptiva metoder utvecklats för att fokusera beräkningen där den behövs som mest. Dessa verk kommer att användas som inspiration för detta arbete. Syfte. Detta examensarbete syftar till att minska den totala partikelbelastningen för en befintlig applikation baserat på Discrete Element Method (DEM), och därigenom förbättra prestandan. Målet består av följande mål. Integrera en rumslig metod, och därigenom minska det totala antalet partiklar genom partikelsammanslagning och -splittring, och implementera en tidsmässig metod, och därigenom minska arbetsbelastningen genom att frysa vissa partiklar i tiden. Båda dessa teknikers prestanda kommer sedan att testas och analyseras i flera scenarier. Metod. Metoder för rumslig- och tidsmässig adaptivitet implementerades i en befintlig snösimulator. Metoderna både mättes och jämfördes med hjälp av kvantitativa tester i tre olika scener med varierande partikelantal. Resultat. Prestandatester visar att både den rumsliga och tidsmässiga adaptiviteten minskar exekveringstiden jämfört med basmetoden. Förbättringarna från tidsmässig adaptivitet är konsekvent runt 1,25x medan den rumsliga adaptiviteten visar en större bredd av förbättringar mellan 1,23x och 2,86x. Kombinering av båda adaptiva teknikerna ger en förbättring på upp till 3,58x. Slutsatser. Både rumsligt och tidsmässigt adaptiva tekniker är användbara sätt att förbättra prestandan för en DEM-baserad snösimulering. Den nuvarande implementationen har vissa problem med prestanda och med de visuella resultaten vid användning av rumslig adaptivitet, men det finns mycket potential för framtiden.

Using transparency is an important technique for modelling partial coverage in computer graphics and is used for a variety of effects such as hair, fur, glass, smoke and particle effects. Replacing the per object sorting as the dominant algorithm used in real time 3D engines with anew algorithm with less rendering artifacts could let artists use more transparency and effects in their scenes. This thesis evaluates two algorithms as a possible replacement to the per object sorting algorithm, the per pixel linked list and the weighted blended order-independent transparency (WBOIT) in a visual comparison and a performance evaluation. The results shows that neither of the algorithms are suitable as replacement as a unified and general transparency algorithm but there are cases where the algorithms can be used as a replacement. The per pixel linked list has good visual quality but lacks in performance and can be used in limited scope such as hair renderings. The WBOIT algorithm has good performance but the approximation used can give noticeable errors in color when there is a large difference in depth between transparent objects. / I datorgrafik är transparens en viktig teknik för att efterlikna partiell blockering och används i ett flertal områden, så som rendering av hår, päls, glas, rök och partikeleffekter. Om det går att ersätta per objekt-sortering som den mest använda algoritmen i realtidsmotorer för 3D med en ny algoritm med färre renderingsfel blir det möjligt för 3D-designersatt använda mer genomskinlighet och effekter i sina scener. I den här rapporten utvärderas och jämförs två algoritmer, per pixel linked lists och weighted blended order-independent transparency mot per objektsortering i en visuell- och prestandautvärdering. Implementeringen är gjort i spelmotorn Stingray. Resultaten visar att ingen av algoritmerna är en värdig kandidat föratt användas som en universell och generell transparensalgoritm men det finns tillfällen där deras styrkor kan användas. Per pixel linked lists håller en hög visuell kvalité men har inte tillräckligt bra prestanda och kan därför endast användas för mindre områden, så som hårrendering. Weighted blended order-independent transparency har istället bra prestanda men kan skapa påtagliga visuella fel när det är stora skillnader i djup mellan objekt.

Computer graphics is a branch of Computer Science that specializes in the virtual representation of real-life objects in a computer screen. While the past advancements in this field were commonly related to entertaining media industries such as video games and movies, these have found a use in others. For instance, they have provided a visual aid in medical exploration for healthcare and training simulation for military and defense.Ever since their first applications for data visualization, there has been a growth in the development of new technologies, methods and techniques to improve it. Today, among the most leading methods we can find the Volumetric or Volume Rendering techniques. These allow the display of 3-dimensional discretely sampled data in a 2dimensional projection on the screen.This thesis provides a study on volumetric rendering through the implementation of a real-time simulation. It presents the various steps, prior knowledge and research required to program it. By studying the necessary mathematical concepts including noise functions, flow maps and vector fields; an interactive effect can be applied to volumetric data. The result is a randomly behaved volumetric fog. The implementation issues, intricacies and paradigms are reflected upon and explained. The conclusion explores the results while these illustrate what can be accomplished using mathematical and programming notions in the manipulation of graphic data. / Datorgrafik är en filial inom datavetenskap som specialiserar sig på realistisk virtuell representation av verkliga objekt på en datorskärm. Medan de tidigare framstegen inom detta område vanligtvis var relaterade till underhållande medieindustrier som videospel och filmer, hade dessa hittat en annan användning i andra. De har tillhandahållit ett visuellt stöd inom bland annat sjukvård, arkitektur, militär och försvar och utbildning.Helt sedan deras första applikationer för visualisering av data har det skett en tillväxt av ny teknik, metoder och tekniker för att förbättra datarepresentationen. Idag, bland de mest ledande metoderna, kan vi hitta Volumetric eller Volume Renderingtekniker. Dessa möjliggör visning av 3-dimensionell diskret sampling av data i en tvådimensionell projektion på skärmen.Dennaavhandling ger en studie om volumetrisk rendering genom en realtidsimulering. Den presenterar de olika stegen, kunskapen och forskningen som krävs för att simulera den med hjälp av de matematiska grunderna som gör det mycket eftertraktat och även beräkningsproblematiskt. Implementeringsfrågor, komplikationer och paradigmer återspeglas och förklaras medan resultaten illustrerar vad som kan åstadkommas med matematiska och programmeringsmeddelanden när de tillämpas på manipulering av grafisk data.