80 % schnellere Computergrafik: 3D-Welten wachsen in Millisekunden
Forschende der Hochschule Coburg und AMD haben eine Technologie entwickelt, die eine 80 % schnellere Computergrafik verspricht: 3D-Welten wachsen in Millisekunden. Eine Revolution fürs Gaming, aber auch für CAD-Anwendungen.
3D-Bilder in Millisekunden: So sieht der generierte Markplatz aus – mit ebenso frisch generiertem Gras und Efeu im Hintergrund.
Foto: Hochschule Coburg
Gute Grafik schafft die Atmosphäre, die Gamer und Gamerinnen emotional und gedanklich in die Welt eines Videospiels eintauchen lässt. Die Technik dahinter hat das Team des Studiengangs Visual Computing der Hochschule Coburg in Zusammenarbeit mit dem Grafikkartenhersteller AMD nun auf ein neues Level gehoben. Dank der neuen Work-Graphs-Technologie können sie 3D-Szenen in Millisekunden generieren – ein technologischer Durchbruch, der weit über die Spieleindustrie hinausgehen könnte.
Ein neues Zeitalter der Computergrafik?
Im Rahmen des Projekts GeoFlow untersuchte das Forschungsteam die Möglichkeiten von Work-Graphs. Diese neue Technologie erlaubt eine flexible Programmierung von Grafikkarten und setzt neue Algorithmen voraus, die im Projekt erprobt wurden. Das Ziel: 3D-Modelle in Echtzeit zu erstellen und die Grafiken dynamisch wachsen zu lassen.
Prof. Dr. Quirin Meyer, Leiter des Labors für Computergrafik an der Hochschule Coburg, betont die Relevanz der Forschung: „Das eröffnet neue Perspektiven nicht nur für Computerspiele, sondern auch für Bereiche wie CAD, High-Performance-Computing und künstliche Intelligenz.“
Der Coburger Weihnachtsmarkt als Vorbild
Ein faszinierendes Beispiel für diese Technologie ist die prozedurale Generierung eines virtuellen Marktplatzes. Das Forschungsteam, angeführt von Doktorand Bastian Kuth, nutzte den Coburger Weihnachtsmarkt als Inspirationsquelle. In Millisekunden füllt die Software den Platz mit Buden, Wegen, Girlanden und weiteren Objekten.
„Für Teile unserer Generierung haben wir uns vom Coburger Weihnachtsmarkt inspirieren lassen“, erklärt Bastian Kuth. Dieser Ansatz zeigt, wie realitätsnahe virtuelle Welten entstehen können.
Neue Algorithmen für realistische 3D-Welten
Die neu entwickelten Algorithmen gehen jedoch weit über statische Objekte hinaus. Die 3D-Welten, die das Team erschaffen hat, sind lebendig und dynamisch. Vegetation wie Efeu, Gras und Pilze überwuchert die Szenen und lässt die Welten real wirken. Mit dieser Technik können virtuelle Umgebungen schneller und interaktiver gestaltet werden, was insbesondere für die Gaming-Industrie, aber auch für die Architektur und Stadtplanung von großem Interesse ist.
Masterand Carsten Faber war maßgeblich an der Entwicklung der Vegetation-Algorithmen beteiligt. AMD berichtete bereits ausführlich über seine Arbeit in ihrem Forschungsblog. Die Ergebnisse sind beeindruckend: Detaillierte 3D-Modelle wachsen in Echtzeit, was zuvor unmöglich erschien.
Internationale Anerkennung für Coburger Forschung
Die Ergebnisse des GeoFlow-Projekts fanden auch international Beachtung. Auf der „High Performance Graphics 2024“ in Denver, USA, stellte Bastian Kuth die Forschungsergebnisse vor. Die Wissenschaftler erhielten den renommierten Best-Paper Award, eine besondere Auszeichnung für herausragende wissenschaftliche Leistungen. Zudem wurde der zugehörige Fachartikel im Journal „Proceedings of the ACM on Computer Graphics and Interactive Techniques“ veröffentlicht.
Die Auszeichnung reiht sich ein in eine lange Liste von Erfolgen des Visual-Computing-Teams der Hochschule Coburg. Bereits in den Jahren 2020 und 2022 wurden sie auf internationalen Konferenzen ausgezeichnet. Auch auf der „Game Developer Conference“ 2024 in San Francisco sorgten die Coburger für Aufsehen, als AMD und Microsoft den weltweit ersten Demonstrator der Technologie präsentierten.
Weniger Speicherplatz, schnellere Darstellung
Ein weiterer Erfolg des Teams: Die Entwicklung einer neuartigen Datenstruktur zur Darstellung von Dreiecksnetzen. Diese ermöglicht es, 3D-Modelle effizienter zu speichern und bis zu 80 % schneller darzustellen. Die Forscher entwickelten hierfür einen Algorithmus, der 3D-Modelle parallel komprimiert und dekomprimiert – bei gleichbleibender visueller Qualität.
DasProjekt wurde auf der „Vision Modelling and Visualisation“ in Garching mit dem Best-Paper Award ausgezeichnet. Besonders hervorzuheben ist, dass die 3D-Modelle nun deutlich weniger Speicher benötigen, was vor allem für mobile Geräte und Anwendungen mit begrenzter Rechenleistung von Vorteil ist.
Fazit: Die Zukunft der Computergrafik ist prozedural und dynamisch
Die Forschungsergebnisse des Coburger Visual-Computing-Teams zeigen deutlich, wie sich die Computergrafik in den nächsten Jahren weiterentwickeln wird. Dank der Work-Graphs-Technologie können 3D-Szenen in Millisekunden generiert und mit dynamischen Details versehen werden. Diese Technologie könnte viele Industrien revolutionieren, von der Spieleentwicklung über Architektur bis hin zu High-Performance-Computing.
Wie Prof. Dr. Quirin Meyer feststellt: „Das zeigt die hervorragende Arbeit in Forschung und Lehre, die wir hier in Coburg im Bereich Visual Computing leisten!“
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