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Nutzung mobiler Endgeräte zur Analyse von dynamischen Graphen im Raum vor einer Displaywall

Ragozina, Elizaveta 18 January 2017 (has links) (PDF)
Eine Graph-Visualisierung von Daten findet Einsatz in verschiedenen Domänen und erleichtert die Gewinnung von Erkenntnissen über Relationen. Viele Datensätze haben eine dynamische Natur und verändern sich über die Zeit. Dynamische Graphen kodieren die temporalen Änderungen der Objekte und ihrer Relationen. Der Vorteil der hochauflösenden Displaywand besteht darin, dass durch einen vergrößerten Darstellungsraum ein guter Überblick über die strukturellen Zusammenhänge entsteht. Der Einsatz der heutzutage sehr verbreiteten mobilen Endgeräte bietet eine lokale nutzerspezifische Darstellung für die Exploration und Manipulation der Graphen einschließlich ihrer dynamischen Komponente. Während sich viele Arbeiten auf die Analyse statischer Strukturen fokussieren, wird das Problem der Exploration und Visualisierung dynamischer Graphen vergleichsweise wenig adressiert. In der vorliegenden Arbeit werden die grundlegenden Aufgaben für die dynamischen Graphen sowie der Stand der Forschung über den interaktiven Raum der kombinierten Anwendung Displaywand und Mobilgerät untersucht. Auf dieser Basis werden die Interaktionskonzepte für die Exploration dynamischer Graphen und die Visualisierung der Änderungen erarbeitet. Der interaktive Raum bietet dabei die räumlichen Freiheitsgrade für die Gestaltung der Interaktionen. Die entstandene Konzeption dient abschließend als Grundlage für die prototypische Umsetzung in einem existierenden Projekt zur Exploration von Graphen mithilfe mobiler Endgeräte. / Graph visualization for data is used in various domains. It facilitates the extraction of knowledges about the relationships. Many datasets have a dynamic nature and change over time. Dynamic graphs ecode the temporal changes of objects and their relations. The advantage of the high-resolution displaywall is providing a good overview of the structural relations caused by an enlarged representation space. The use of nowadays widespread mobile devices provides a local user-specific view for the exploration of the graphs including their dynamic component. While many studies focuse on the analysis of static data structures, the issue of exploration and visualization of dynamic graphs is adressed by only a few works. This thesis investigates the basic tasks for dynamic graphs and state of research into the interaction space of combined applications of displaywall and mobile device. On this basis the interaction concepts for the exploration of dynamic graphs and the visualization of the changes are developed. The interaction space provides the spatial degrees of freedom for the design of interactions. The resulting set of concepts is the basis for the prototypical implementation in the existing project for the exploration of graphs using the mobile devices.
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Slice-Level Trading of Quality and Performance in Decoding H.264 Video / Slice-basiertes Abwägen zwischen Qualität und Leistung beim Dekodieren von H.264-Video

Roitzsch, Michael 02 February 2010 (has links) (PDF)
When a demanding video decoding task requires more CPU resources then available, playback degrades ungracefully today: The decoder skips frames selected arbitrarily or by simple heuristics, which is noticed by the viewer as jerky motion in the good case or as images completely breaking up in the bad case. The latter can happen due to missing reference frames. This thesis provides a way to schedule individual decoding tasks based on a cost for performance trade. Therefore, I will present a way to preprocess a video, generating estimates for the cost in terms of execution time and the performance in terms of perceived visual quality. The granularity of the scheduling decision is a single slice, which leads to a much more fine-grained approach than dealing with entire frames. Together with an actual scheduler implementation that uses the generated estimates, this work allows for higher perceived quality video playback in case of CPU overload. / Wenn eine anspruchsvolle Video-Dekodierung mehr Prozessor-Ressourcen benötigt, als verfügbar sind, dann verschlechtert sich die Abspielqualität mit aktuellen Methoden drastisch: Willkürlich oder mit einfachen Heuristiken ausgewählten Bilder werden nicht dekodiert. Diese Auslassung nimmt der Betrachter im günstigsten Fall nur als ruckelnde Bewegung wahr, im ungünstigen Fall jedoch als komplettes Zusammenbrechen nachfolgender Bilder durch Folgefehler im Dekodierprozess. Meine Arbeit ermöglicht es, einzelne Teilaufgaben des Dekodierprozesses anhand einer Kosten-Nutzen-Analyse einzuplanen. Dafür ermittle ich die Kosten im Sinne von Rechenzeitbedarf und den Nutzen im Sinne von visueller Qualität für einzelne Slices eines H.264 Videos. Zusammen mit einer Implementierung eines Schedulers, der diese Werte nutzt, erlaubt meine Arbeit höhere vom Betrachter wahrgenommene Videoqualität bei knapper Prozessorzeit.
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A network transparent, retained mode multimedia processing framework for the Linux operating system environment

Bahmann, Helge 27 July 2009 (has links) (PDF)
Die Arbeit präsentiert ein Multimedia-Framework für Linux, das im Unterschied zu früheren Arbeiten auf den Ideen "retained-mode processing" und "lazy evaluation" basiert: Statt Transformationen unmittelbar auszuführen, wird eine abstrakte Repräsentation aller Medienelemente aufgebaut. "renderer"-Treiber fungieren als Übersetzer, die diese Darstellung zur Laufzeit in konkrete Operationen umsetzen, wobei das Datenmodell zahlreiche Optimierungen zur Reduktion der Anzahl der Schritte oder der Minimierung von Kommunikation erlaubt. Dies erlaubt ein stark vereinfachtes Programmiermodell bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung. "renderer"-Treiber können zur Ausführung von Transformationen den lokalen Prozessor verwenden, oder können die Operationen delegieren. In der Arbeit wird eine Erweiterung des X Window Systems um Mechanismen zur Medienverarbeitung vorgestellt, sowie ein "renderer"-Treiber, der diese zur Delegation der Verarbeitung nutzt.
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Implementation and quantitative analysis of a real-time sound architecture

Voigt, Michael 16 April 2009 (has links) (PDF)
Several available free software audio solutions were analyzed, and Jackdmp—a C++ reimplementation of the renowned JACK Audio Connection Kit—was selected as the most appropriate solution for a real-time audio architecture on DROPS. The JACK sound architecture provides the lowest processing latency possible on a desktop computer for a given set of sound card parameters. It reduces the latency jitter caused by software to zero and synchronizes streams at sample accuracy. A real-time admission scheme for JACK clients is proposed. The execution time of different typical JACK clients was analyzed with measurements to validate the assumptions the proposal is based on, but also to gain further knowledge about their timing behavior. The measurements showed that the condition set by Paul Davis—the time to process a client must be a linear function of the buffer size—holds for all tested clients. Jackdmp was ported to DROPS. The developed design of the port and its implementation is documented here. Measurements showed that—although the real-time performance of the Linux kernel is continuously being improved in the mainline and on special external branches—DROPS can provide a signaling latency that is two times lower on average than the values that can be achieved on the same machine running with a low latency patched Linux kernel. Thus, it can be stated that DROPS is well-suited for real-time audio processing and that the pursued path to use it as the foundation of a truly real-time capable audio workstation should be followed. / Wenn man heute digitale Audiotechnik zum Aufnehmen oder Abmischen von Musik oder anderen Audiodaten verwenden möchte, steht man vor der Wahl, entweder auf eine sehr spezialisierte Hardwarelösung zurückzugreifen oder aber sich eines gewöhnlichen Desktopsystems mit entsprechender Audiosoftware zu bedienen. Der Vorteil eines Desktopsystems ist neben seinem deutlich niedrigeren Preis vor allem die Flexibilität. Bezüglich seines Echtzeitverhaltens bietet ein Computer mit einem Standard-Desktop-Betriebssystem aber bei weitem nicht dieselbe Verlässlichkeit einer spezialisierten Hardwarelösung oder analoger Technik. Die Architektur von DROPS --- mit dem echtzeitfähigen Fiasco- Mikrokern auf der einen Seite sowie der Unterstützung von Legacy-Anwendungen durch L4Linux auf der anderen Seite --- birgt die Hoffnung, die Vorteile von den beiden eben beschriebenen Welten auf einem System mit DROPS kombinieren zu können. Die Motivation meiner Arbeit war es, für dieses langfristige Ziel einen ersten Grundstein zu legen. Dazu war es meine Aufgabe, verschiedene Open-Source- Lösungen hinsichtlich ihrer Eignung als Echtzeit-Audioarchitektur für DROPS zu analysieren und die am besten geeignete auf L4Env zu portieren. Meine Wahl fiel dabei auf das in der Linux-Audio-Szene wohlbekannte Jack Audio Connection Kit (JACK). Desweiteren konnte ich in der Arbeit untersuchen, wie sich die JACK Audioarchitektur in ein globales Echtzeit-Scheduling --- z.B. eines von DROPS --- einbetten ließe, und schlage eine generische Methode dafür vor.
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Ontology-Driven, Guided Visualisation Supporting Explicit and Composable Mappings / Ontologie-getriebene, geführte Visualisierung mit expliziten und komponierbaren Abbildungen

Polowinski, Jan 08 November 2017 (has links) (PDF)
Data masses on the World Wide Web can hardly be managed by humans or machines. One option is the formal description and linking of data sources using Semantic Web and Linked Data technologies. Ontologies written in standardised languages foster the sharing and linking of data as they provide a means to formally define concepts and relations between these concepts. A second option is visualisation. The visual representation allows humans to perceive information more directly, using the highly developed visual sense. Relatively few efforts have been made on combining both options, although the formality and rich semantics of ontological data make it an ideal candidate for visualisation. Advanced visualisation design systems support the visualisation of tabular, typically statistical data. However, visualisations of ontological data still have to be created manually, since automated solutions are often limited to generic lists or node-link diagrams. Also, the semantics of ontological data are not exploited for guiding users through visualisation tasks. Finally, once a good visualisation setting has been created, it cannot easily be reused and shared. Trying to tackle these problems, we had to answer how to define composable and shareable mappings from ontological data to visual means and how to guide the visual mapping of ontological data. We present an approach that allows for the guided visualisation of ontological data, the creation of effective graphics and the reuse of visualisation settings. Instead of generic graphics, we aim at tailor-made graphics, produced using the whole palette of visual means in a flexible, bottom-up approach. It not only allows for visualising ontologies, but uses ontologies to guide users when visualising data and to drive the visualisation process at various places: First, as a rich source of information on data characteristics, second, as a means to formally describe the vocabulary for building abstract graphics, and third, as a knowledge base of facts on visualisation. This is why we call our approach ontology-driven. We suggest generating an Abstract Visual Model (AVM) to represent and »synthesise« a graphic following a role-based approach, inspired by the one used by J. v. Engelhardt for the analysis of graphics. It consists of graphic objects and relations formalised in the Visualisation Ontology (VISO). A mappings model, based on the declarative RDFS/OWL Visualisation Language (RVL), determines a set of transformations from the domain data to the AVM. RVL allows for composable visual mappings that can be shared and reused across platforms. To guide the user, for example, we discourage the construction of mappings that are suboptimal according to an effectiveness ranking formalised in the fact base and suggest more effective mappings instead. The guidance process is flexible, since it is based on exchangeable rules. VISO, RVL and the AVM are additional contributions of this thesis. Further, we initially analysed the state of the art in visualisation and RDF-presentation comparing 10 approaches by 29 criteria. Our approach is unique because it combines ontology-driven guidance with composable visual mappings. Finally, we compare three prototypes covering the essential parts of our approach to show its feasibility. We show how the mapping process can be supported by tools displaying warning messages for non-optimal visual mappings, e.g., by considering relation characteristics such as »symmetry«. In a constructive evaluation, we challenge both the RVL language and the latest prototype trying to regenerate sketches of graphics we created manually during analysis. We demonstrate how graphics can be varied and complex mappings can be composed from simple ones. Two thirds of the sketches can be almost or completely specified and half of them can be almost or completely implemented. / Datenmassen im World Wide Web können kaum von Menschen oder Maschinen erfasst werden. Eine Option ist die formale Beschreibung und Verknüpfung von Datenquellen mit Semantic-Web- und Linked-Data-Technologien. Ontologien, in standardisierten Sprachen geschrieben, befördern das Teilen und Verknüpfen von Daten, da sie ein Mittel zur formalen Definition von Konzepten und Beziehungen zwischen diesen Konzepten darstellen. Eine zweite Option ist die Visualisierung. Die visuelle Repräsentation ermöglicht es dem Menschen, Informationen direkter wahrzunehmen, indem er seinen hochentwickelten Sehsinn verwendet. Relativ wenige Anstrengungen wurden unternommen, um beide Optionen zu kombinieren, obwohl die Formalität und die reichhaltige Semantik ontologische Daten zu einem idealen Kandidaten für die Visualisierung machen. Visualisierungsdesignsysteme unterstützen Nutzer bei der Visualisierung von tabellarischen, typischerweise statistischen Daten. Visualisierungen ontologischer Daten jedoch müssen noch manuell erstellt werden, da automatisierte Lösungen häufig auf generische Listendarstellungen oder Knoten-Kanten-Diagramme beschränkt sind. Auch die Semantik der ontologischen Daten wird nicht ausgenutzt, um Benutzer durch Visualisierungsaufgaben zu führen. Einmal erstellte Visualisierungseinstellungen können nicht einfach wiederverwendet und geteilt werden. Um diese Probleme zu lösen, mussten wir eine Antwort darauf finden, wie die Definition komponierbarer und wiederverwendbarer Abbildungen von ontologischen Daten auf visuelle Mittel geschehen könnte und wie Nutzer bei dieser Abbildung geführt werden könnten. Wir stellen einen Ansatz vor, der die geführte Visualisierung von ontologischen Daten, die Erstellung effektiver Grafiken und die Wiederverwendung von Visualisierungseinstellungen ermöglicht. Statt auf generische Grafiken zielt der Ansatz auf maßgeschneiderte Grafiken ab, die mit der gesamten Palette visueller Mittel in einem flexiblen Bottom-Up-Ansatz erstellt werden. Er erlaubt nicht nur die Visualisierung von Ontologien, sondern verwendet auch Ontologien, um Benutzer bei der Visualisierung von Daten zu führen und den Visualisierungsprozess an verschiedenen Stellen zu steuern: Erstens als eine reichhaltige Informationsquelle zu Datencharakteristiken, zweitens als Mittel zur formalen Beschreibung des Vokabulars für den Aufbau von abstrakten Grafiken und drittens als Wissensbasis von Visualisierungsfakten. Deshalb nennen wir unseren Ansatz ontologie-getrieben. Wir schlagen vor, ein Abstract Visual Model (AVM) zu generieren, um eine Grafik rollenbasiert zu synthetisieren, angelehnt an einen Ansatz der von J. v. Engelhardt verwendet wird, um Grafiken zu analysieren. Das AVM besteht aus grafischen Objekten und Relationen, die in der Visualisation Ontology (VISO) formalisiert sind. Ein Mapping-Modell, das auf der deklarativen RDFS/OWL Visualisation Language (RVL) basiert, bestimmt eine Menge von Transformationen von den Quelldaten zum AVM. RVL ermöglicht zusammensetzbare »Mappings«, visuelle Abbildungen, die über Plattformen hinweg geteilt und wiederverwendet werden können. Um den Benutzer zu führen, bewerten wir Mappings anhand eines in der Faktenbasis formalisierten Effektivitätsrankings und schlagen ggf. effektivere Mappings vor. Der Beratungsprozess ist flexibel, da er auf austauschbaren Regeln basiert. VISO, RVL und das AVM sind weitere Beiträge dieser Arbeit. Darüber hinaus analysieren wir zunächst den Stand der Technik in der Visualisierung und RDF-Präsentation, indem wir 10 Ansätze nach 29 Kriterien vergleichen. Unser Ansatz ist einzigartig, da er eine ontologie-getriebene Nutzerführung mit komponierbaren visuellen Mappings vereint. Schließlich vergleichen wir drei Prototypen, welche die wesentlichen Teile unseres Ansatzes umsetzen, um seine Machbarkeit zu zeigen. Wir zeigen, wie der Mapping-Prozess durch Tools unterstützt werden kann, die Warnmeldungen für nicht optimale visuelle Abbildungen anzeigen, z. B. durch Berücksichtigung von Charakteristiken der Relationen wie »Symmetrie«. In einer konstruktiven Evaluation fordern wir sowohl die RVL-Sprache als auch den neuesten Prototyp heraus, indem wir versuchen Skizzen von Grafiken umzusetzen, die wir während der Analyse manuell erstellt haben. Wir zeigen, wie Grafiken variiert werden können und komplexe Mappings aus einfachen zusammengesetzt werden können. Zwei Drittel der Skizzen können fast vollständig oder vollständig spezifiziert werden und die Hälfte kann fast vollständig oder vollständig umgesetzt werden.

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