Tiling multiple monitors to increase the amount of screen space has become an area of great interest to researchers. While previous research has shown user performance benefits when tiling multiple monitors, little research has analyzed whether much larger high-resolution displays result in better user performance. The work in this paper evaluates user performance on an even larger, twenty-four monitor, high-resolution (96 DPI), high pixel-count (approximately 32 million pixels) display for single-users in both flat and curved forms. The first experiment compares user performance time, accuracy, and mental workload on multi-scale geospatial search, route tracing, and comparison tasks across one, twelve (4x3), and twenty-four (8x3) tiled monitor configurations. Using the same tasks, we evaluated conditions that uniformly curve the twelve and twenty-four monitor displays. Results show that, depending on the task, larger viewport sizes improve performance time with less user frustration. Findings also reveal that curving large displays improves performance time as users interacted with less strenuous physical navigation on the curved conditions. A second study sought to understand why curving the display, effectively bringing all pixels into visible range, improved performance so as to provide guidelines for using such large displays. The study tested for region biases, performance gaps in comparing virtually distant objects, and degree of detail of user insights while measuring the physical navigation required. Results clearly show that significantly less movement is required when physically navigating the curved display. Performance measures reveal that users favor the left regions of the flat display, while there appears to be no region bias on the curved display. Furthermore, user performance time increased as the virtual distance between objects increased, and there is a tradeoff in insight detail between the two forms. In conclusion, larger, high-resolution displays improve user performance, and curving such displays further improves performance, removing any biases towards regions of the display, potentially reducing the performance drop of virtually far apart objects, reducing the amount of physical navigation necessary, and enabling more detailed insights. Based on these findings, one should always curve multiple monitor displays for single users, and if space is an issue, start curving once the display reaches four or five monitors wide. / Master of Science

Un origami, ou encore une surface à petits carreaux, est l'exemple le plus simple d'une surface de translation. Il s'obtient en collant entre eux un nombre fini de carreaux identiques. Le point le plus intéressant est l'étude du flot linéaire sur un origami, qui est un système dynamique continu lié à la dynamique des billards ou encore celle des échanges d'intervalles. Nous pouvons aussi nous intéresser au stabilisateur de l'action naturelle du groupe spécial linéaire sur les origamis, que nous appelons groupe de Veech de l'origami. Le but de cette thèse est l'étude de ces deux notions sur des exemples d'origamis infinis, obtenus en collant une infinité dénombrable de carreaux entre eux. Ces exemples sont obtenus comme revêtement galoisiens d'origamis finis, avec comme groupe de Galois des groupes abéliens, nilpotents ou plus compliqués. / An origami, or a square-tiled surface, is the simplest example of translation surface. An origami can be viewed as a finite collection of identical squares, glued together along their edges. We can study the linear flow on this origami, which is the geodesic flow for this kind of surfaces. This dynamical system is related to the dynamical system of billiard, or interval exchange transformations. We can also study the Veech group of an origami. The special linear group acts on the space of translation surface, and the Veech group of an origami is the stabilizer of this origami under this action. We know in particular that the Veech group is a fuchsian group. In this thesis, we work on some example of infinite origamis. These origamis are constructed as Galois covering of finite origamis. In these examples, the deck group will be an abelian group, a niltpotent group or something more difficult.

Serving geospatial data collected from remote sensing methods (satellite images, areal photos, etc.) have become crutial in many geographic information system (GIS) applications such as disaster management, municipality applications, climatology, environmental observations, military applications, etc. Even in today&rsquo / s highly developed information systems, geospatial image data requies huge amount of physical storage spaces and such characteristics of geospatial image data make its usage limited in above mentioned applications. For this reason, web-based GIS applications can benefit from geospatial image streaming through web-based architectures. Progressive transmission of geospatial image and map data on web-based architectures is implemented with the developed image streaming methodology. The software developed allows user interaction in such a way that the users will visualize the images according to their level of detail. In this way geospatial data is served to the users in an efficient way. The main methods used to transmit geospatial images are serving tiled image pyramids and serving wavelet based compressed bitstreams. Generally, in GIS applications, tiled image pyramids that contain copies of raster datasets at different resolutions are used rather than differences between resolutions. Thus, redundant data is transmitted from GIS server with different resolutions of a region while using tiled image pyramids. Wavelet based methods decreases redundancy. On the other hand methods that use wavelet compressed bitsreams requires to transform the whole dataset before the transmission. A hybrid streaming methodology is developed to decrease the redundancy of tiled image pyramids integrated with wavelets which does not require transforming and encoding whole dataset. Tile parts&rsquo / coefficients produced with the methodlogy are encoded with JPEG 2000, which is an efficient technology to compress images at wavelet domain.

Diese Arbeit beschreibt den Entwurf und die Funktionsweise einer parallelen OpenGL-Renderingschnittstelle, die den effizienten Betrieb unmodifizierter graphischer Anwendungen auf segmentierten Anzeigen ermöglicht. Diese Schnittstelle integriert sich vollständig in eine verteilte graphische Benutzeroberfläche. Die herausragende Eigenschaft der entwickelten parallelen OpenGL-Schnittstelle ist ihre gleich bleibende Bildrate bei wachsender Anzahl von Segmenten. Als Erweiterung des frei verfügbaren Chromium-Systems stellt die Implementation eine virtuelle Graphikpipeline mit der Gesamtauflösung der segmentierten Anzeige bereit, die den eingehenden Datenstrom über ein Kommunikationsnetzwerk an die Knoten eines Visualisierungsclusters überträgt. Jeder Knoten des Clusters rendert einen Ausschnitt des Gesamtbildes und bringt diesen auf dem zugehörigen Segment synchronisiert zur Anzeige. Die interne Verarbeitung der von der Applikation generierten OpenGL-Datenströme unterscheidet sich jedoch grundlegend von der existierenden Lösung. Während die Tilesort-SPU von Chromium die Daten entsprechend der Segmentierung der Anzeige sortiert und sequenziell an die relevanten Knoten versendet, überträgt die in der Arbeit vorgestellte Schnittstelle die Graphikbefehle simultan. Die dadurch erreichte Vermeidung redundanter Übertragungen bewirkt bereits einen besseren Durchsatz der Kommunikationskanäle und zusätzlich eine signifikante Verringerung der Prozessorbelastung des Applikationsrechners. Die freie gewordene Kapazität schafft wiederum die Voraussetzung für die Anwendung verschiedener Optimierungsverfahren zur weiteren Steigerung der graphischen Gesamtleistung der parallelen Schnittstelle. Dazu zählt neben der Zwischenspeicherung von Datensequenzen in einem Stream Cache die Filterung der OpenGL-Kommandoströme mit graphischen Culling-Verfahren. Speziell zum aktiv-stereoskopischen Rendern auf dem an der Professur vorhandenen zylindrischen Projektionssystem enthält die Schnittstelle Anpassungen für die Synchronisationshardware und die bildbasierte Korrektur der Parallaxe.

In computing the available computing power has continuously fallen short of the demanded computing performance. As a consequence, performance improvement has been the main focus of processor design. However, due to the phenomenon called 'Power Wall' it has become infeasible to build faster processors by just increasing the processor's clock speed. One of the resulting trends in hardware design is to integrate several simple and power-efficient cores on the same chip. This design shift poses challenges of its own. In the past, with increasing clock frequency the programs became automatically faster as well without modifications. This is no longer true with many-core architectures. To achieve maximum performance the programs have to run concurrently on more than one core, which forces the general computing paradigm to become increasingly parallel to leverage maximum processing power. In this thesis, we will focus on the Reactive Stream Program (RSP). In stream processing, the system consists of computing nodes, which are connected via communication streams. These streams simplify the concurrency management on modern many-core architectures due to their implicit synchronisation. RSP is a stream processing system that implements the reactive system. The RSPs work in tandem with their environment and the load imposed by the environment may vary over time. This provides a unique opportunity to increase performance per watt. In this thesis the research contribution focuses on the design of the execution layer to run RSPs on tiled many-core architectures, using the Intel's Single-chip Cloud Computer (SCC) processor as a concrete experimentation platform. Further, we have developed a Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) technique for RSP deployed on many-core architectures. In contrast to many other approaches, our DVFS technique does not require the capability of controlling the power settings of individual computing elements, thus making it applicable for modern many-core architectures, with which power can be changed only for power islands. The experimental results confirm that the proposed DVFS technique can effectively improve the energy efficiency, i.e. increase the performance per watt, for RSPs.

Diese Arbeit beschreibt den Entwurf und die Funktionsweise einer parallelen OpenGL-Renderingschnittstelle, die den effizienten Betrieb unmodifizierter graphischer Anwendungen auf segmentierten Anzeigen ermöglicht. Diese Schnittstelle integriert sich vollständig in eine verteilte graphische Benutzeroberfläche. Die herausragende Eigenschaft der entwickelten parallelen OpenGL-Schnittstelle ist ihre gleich bleibende Bildrate bei wachsender Anzahl von Segmenten. Als Erweiterung des frei verfügbaren Chromium-Systems stellt die Implementation eine virtuelle Graphikpipeline mit der Gesamtauflösung der segmentierten Anzeige bereit, die den eingehenden Datenstrom über ein Kommunikationsnetzwerk an die Knoten eines Visualisierungsclusters überträgt. Jeder Knoten des Clusters rendert einen Ausschnitt des Gesamtbildes und bringt diesen auf dem zugehörigen Segment synchronisiert zur Anzeige. Die interne Verarbeitung der von der Applikation generierten OpenGL-Datenströme unterscheidet sich jedoch grundlegend von der existierenden Lösung. Während die Tilesort-SPU von Chromium die Daten entsprechend der Segmentierung der Anzeige sortiert und sequenziell an die relevanten Knoten versendet, überträgt die in der Arbeit vorgestellte Schnittstelle die Graphikbefehle simultan. Die dadurch erreichte Vermeidung redundanter Übertragungen bewirkt bereits einen besseren Durchsatz der Kommunikationskanäle und zusätzlich eine signifikante Verringerung der Prozessorbelastung des Applikationsrechners. Die freie gewordene Kapazität schafft wiederum die Voraussetzung für die Anwendung verschiedener Optimierungsverfahren zur weiteren Steigerung der graphischen Gesamtleistung der parallelen Schnittstelle. Dazu zählt neben der Zwischenspeicherung von Datensequenzen in einem Stream Cache die Filterung der OpenGL-Kommandoströme mit graphischen Culling-Verfahren. Speziell zum aktiv-stereoskopischen Rendern auf dem an der Professur vorhandenen zylindrischen Projektionssystem enthält die Schnittstelle Anpassungen für die Synchronisationshardware und die bildbasierte Korrektur der Parallaxe.

As increasingly large displays are integrated into personal workspaces, mouse-based interaction becomes more problematic. Users must repeatedly "clutch" the mouse for long distance movements [61]. The visibility of the cursor is also problematic in large screens, since the percentage of the screen space that the cursor takes from the whole display gets smaller. We test multi-scale approaches to mouse interaction that utilize dynamic speed and size techniques to grow the cursor larger and faster for long movements. Using Fitts' Law methods, we experimentally compare different implementations to optimize the mouse design for large displays and to test how they scale to large displays. We also compare them to techniques that integrate absolute pointing with head tracking. Results indicate that with some implementation level modifications the mouse device can scale well up to even a 100 megapixel display with lower mean movement times as compared to integrating absolute pointing techniques to mouse input while maintaining fast performance of the typical mouse configuration on small screens for short distance movements. Designs that have multiple acceleration levels and 4x maximum acceleration reduced average number of clutching to less than one per task in a 100 megapixel display. Dynamic size cursors statistically improve pointing performance. Results also indicated that dynamic speed transitions should be as smooth as possible without steps of more than 2x increase in speed. / Master of Science

Rapidly assembled tent structures are temporary enclosures used to house people or goods. Their uses vary to include recreation, refugee housing, and military shelters. The structural concepts applied in these shelters are as variable as their uses. Some make use of a tensioned fabric and pole system to provide structural strength. Others have a load-bearing frame with attached fabric skin. Further variants make use of inflatable arches or consist of modular containers. Analysis of a number of different types of rapidly assembled tent structures reveals an area where innovation can occur. Conflicts in the last ten years suggest that rapidly assembled shelters for both military purposes and humanitarian relief have the greatest need for innovative solutions. Existing shelters used by the military lack the versatility and speed of deployment necessary in modern conflict. The lack of scalability in the designs makes it difficult to use an existing tent in different situations. They are slow to construct, heavy, and difficult to transport in large numbers. These problems suggest that there is a need for new shelters that better meet the needs of the military. The application of deployable structures technology meets military's needs for structures with the advantages of a small compacted volume, rapid assembly, and ease of deployment. This makes them ideal for application to shelter structures. The aim of this dissertation was to develop a new type of deployable, long-span shelter frame based upon tiled Bennett mechanisms. An overlapping combination of equilateral Bennett mechanisms yields a structure that opens into a half-cylinder shape, providing an enclosed space useful and applicable to the problem of deployable shelters. The specific application considered in the design portion of this process will be a long-span deployable shelter capable of housing military helicopters. This report details the development of the Bennett Shelter concept. Its deployed and compacted geometries are explored, and a procedure for determining structural properties and dimensions is presented. The full concept for the structure, from outer covering to foundation support is then detailed. Loads affecting the structure are determined, and the process of modelling and analysing the structure is then considered. Optimisation of the structure with respect to weight and serviceability requirements is conducted using a number of different materials, and full analysis of the optimal geometries is completed. As no method exists for evaluating the effect of imperfections on the deployment of overconstrained mechanisms, a procedure is derived. The effects of manufacturing imperfections on deployment of the Bennett mechanism are then explored using the method. A full examination of the variation of energy within the Bennett Shelter during deployment provides valuable insight into the performance of the structure. With the above analysis complete, it is shown that the Bennett Shelter is viable as a long-span deployable shelter.

Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung von Kalibrierverfahren und Algorithmen zur Bildverarbeitung im Kontext von Multiprojektorsystemen mit dem Ziel, die Einsatzmöglichkeiten von derartigen Anlagen zu erweitern und die Nutzerakzeptanz solcher Systeme zu steigern. Die Arbeit konzentriert sich dabei insbesondere auf (annähernd) planare Mehrsegment-Projektionsanlagen, die aus preisgünstigen, nicht speziell für den Visualisierungbereich konzipierten Consumer- und Office-Projektoren aufgebaut werden. Im ersten Teil der Arbeit werden bestehende Verfahren zur geometrischen Kalibrierung, zum Edge-Blending sowie zur Helligkeits- und Farbanpassung auf ihre Eignung im Hinblick auf die Anforderungen untersucht und Erweiterungen entwickelt. Für die kamerabasierte Geometrie- Kalibrierung wird mit Lininenpattern gearbeitet, wobei ein effizienter rekursiver Algorithmus zur Berechnung der Schnittpunkte bei leicht gekrümmten Oberflächen vorgestellt wird. Für das Edge-Blending wird ein generalisiertes Modell entwickelt, das mehrere bestehende Ansätze kombiniert und erweitert. Die vorgenommene Modifikation der Distanzfunktion erlaubt insbesondere die bessere Steuerung des Helligkeitsverlaufs und ermöglicht weichere Übergänge an den Grenzen der Überlappungszonen. Es wird weiterhin gezeigt, dass das Edge-Blending mit bestehenden Ansätzen zum Ausgleich der Helligkeitsunterschiede wie Luminance Attenutation Maps kombiniert werden kann. Für die photometrische Kalibrierung ist die Kenntnis der Farb-Transferfunktion, also der Abbildung der Eingabe-Farbwerte auf die tatsächlich vom Projektor erzeugten Ausgaben, unerlässlich. Die herkömmlichen Ansätze betrachten dabei vorwiegend RGB-Projektoren, bei denen die dreidimensionale Transferfunktion in drei eindimensionale Funktionen für jeden Farbkanal zerlegt werden kann. Diese Annahme trifft jedoch auf die betrachteten Projektoren meist nicht zu. Insbesondere DLP-Projektoren mit Farbrad verfügen oft über zusätzliche Grundfarben, so dass der Farbraum deutlich von einem idealen RGB-Modell abweicht. In dieser Arbeit wird zunächst ein empirisches Modell einer Transferfunktion vorgestellt, das sich für derartige Projektoren besser eignet, allerdings die Helligkeit der Projektoren nicht vollständig ausnutzt. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein kamerabasiertes Messverfahren entwickelt, mit dem direkt die dreidimensionale Farb-Transferfunktion ermittelt werden kann. Gegenüber bestehenden Verfahren werden tausende von Farbsamples gleichzeitig erfasst, so dass die erreichbare Sampledichte unter praxisrelevanten Messbedingungen von 17x17x17 auf 64x64x64 erhöht und damit die Qualität der photometrischen Kalibrierung signifikant gesteigert werden kann. Weiterhin wird ein Schnellverfahren entwickelt, dass die Messungsdauer bei 17x17x17 Samples von mehreren Stunden mit bisherigen Verfahren auf weniger als 30 Minuten reduziert. Im dritten Teil werden Algorithmen zur effizienten Bildverarbeitung entwickelt, die der GPU-basierten Anwendung der Kalibrierparameter auf die darzustellenden Bilddaten in Echtzeit dienen. Dabei werden die Möglichkeiten zur Vermeidung redundanter Berechnungsschritte beim Einsatz Stereoskopie-fähiger Projektoren ausgenutzt. Weiterhin wird das eigentliche Kalibrierverfahren effizient mit Verfahren zur Konvertierung von stereoskopischen Bildverfahren kombiniert. Es wird gezeigt, dass ein einzelner PC aus Standardkomponenten zur Ansteuerung einer Mehrsegment-Projektionsanlage mit bis zu 6 Projektoren ausreicht. Die Verwendung von DVI-Capture-Karten ermöglicht dabei den Betrieb einer solchen Anlage wie einen "großen Monitor" für beliebige Applikationen und Betriebssysteme.

We have investigated the feasibility of using digital tabletop displays during design team meetings to improve access to design information. To achieve this goal, we have applied various design guidelines for tabletop interface design and requirements for digital meeting scenarios in order to implement design ideas (in a prototype named Mozaic) that specifically cater to design team meetings. Mozaic intends to improve information retrieval and browsing activities during meetings thereby improving information access through a tile based layout, pop-up menu control and filtered list. We have evaluated the features of Mozaic through an exploratory study on a tabletop display (in comparison to a commonly used desktop software tool, which was also used on the tabletop) to evaluate various design ideas and ferret out design ideas for future iterations of Mozaic. We present the result of this study as observations and user feedback and discuss them in the light of interface development for design meeting situations.