INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE

 
 
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
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      “bridging real and virtual worlds“
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
Pictures of the Intel VCI Contract Signature, Saarbrücken, May 2009
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
INTEL VISUAL
          COMPUTING INSTITUTE
Preface                                                             Vorwort

The past twelve months have seen the birth and progression          In den vergangenen zwölf Monaten waren wir im Intel Visual
of no fewer than thirteen collaborative research projects in the    Computing Institute (Intel VCI oder kurz IVCI) Zeuge von
Intel Visual Computing Institute (Intel-VCI or for convenience      Entstehung und Heranreifen von nicht weniger als dreizehn
IVCI). The brochure at hand – on the occasion of the IVCI’s first   kollaborativen Forschungsprojekten. Die vorliegende Bro-
anniversary – introduces and illuminates the objectives set         schüre, die aus Anlass des ersten Geburtstags des Intel VCI
and the results achieved in this exciting year.                     entstanden ist, stellt die langfristigen sowie die in diesem
                                                                    erfolgreichen Jahr erreichten Ziele vor und beleuchtet sie.
It also reflects the pride in that the world’s leading semi-
conductor manifacturer has chosen the Computer Science              Sie spiegelt auch den Stolz auf die Tatsache wider, dass der
campus of Saarbrücken, along with the faculty of its on-            Informatik-Campus in Saarbrücken gemeinsam mit der
campus institutes, to become their European hub of academic         Fachrichtung Informatik und den angrenzenden Instituten
research in the area of Visual Computing.                           ausgewählt wurde, europäisches Drehkreuz der akademischen
                                                                    Forschung des weltgrößten Halbleiterherstellers im Bereich
“Seeing the world through different eyes” is one of the many        Visual Computing zu werden.
idioms reflecting the fact that for humans the visual sense
dominates the perception of our world. Visual Computing, i.e.       „Die Welt mit anderen Augen sehen“ ist eine der Redewen-
the acquisition, processing, storing, transport and rendering       dungen, welche die Tatsache reflektieren, dass bei Menschen
of visual data, is a central theme in driving the understanding     der visuelle Sinn die Wahrnehmung unserer Welt dominiert.
of and interaction with natural and synthetic worlds that           Visual Computing, also die Erfassung, Verarbeitung, Speiche-
modern computers are able to present to their users.                rung, der Transport und das Rendering visueller Daten, ist ein
                                                                    zentrales Thema beim Vorantreiben des Verständnisses und
We hope that you will let the brochure at hand convey the           der Interaktion mit natürlichen und synthetischen Welten, die
fascination that this research area radiates. We will present       moderne Computer ihren Anwendern präsentieren können.
background information, but most of all we
will introduce the people and their results                         Wir hoffen, dass die vorliegende Broschüre Ihnen die Faszina-
in mesmerizing research fields such as the                          tion vermitteln kann, die dieses Forschungsgebiet ausstrahlt.
ubiquitous 3D Media Internet, collaborative                         Wir werden Hintergrundinformationen präsentieren, vor allem
design in e.g. pharmaceutical applications,                         aber die Forscher und deren Ergebnisse aus faszinierenden
the computer aided analysis and capturing of                              Gebieten vorstellen. Dazu zählen Ubiquitäres 3D
natural scenes and of course the realistic                                  Media Internet, kollaborative Entwicklung z. B. bei
and dynamic rendering of natural and                                        pharmazeutischen Anwendungen, die computer-
synthetic worlds on the wide range of                                        gestützte Analyse und Erfassung natürlicher
graphics enabled devices, independent                                          Szenen und selbstverständlich das realistische
of whether those might reside in the                                            und dynamische Rendern natürlicher und
famous cloud or in the user’s hands.                                            synthetischer Welten auf verschiedensten grafik-
                                                                                fähigen Geräten.



                                                                                Prof. Dr. Thorsten Herfet
                                                                                One of the Directors, Intel VCI
                                                                                                                              1
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
VISUAL COMPUTING
          MADE IN SAARBRÜCKEN
Introduction                                                     Einführung

Until two years ago, the term “Visual Computing” had been        Vor zwei Jahren wurde der Begriff „Visual Computing“
used primarily in research communities. However, James           hauptsächlich in Forschungs-Communities verwendet. Aber
Cameron’s Avatar or – for those preferring a more subtle use     Filme wie „Avatar“ oder „Der seltsame Fall des Benjamin But-
of technology – Brad Pitt in “The Curious Case of Benjamin       ton“ machten Visual Computing in der Öffentlichkeit bekannt
Button,” fascinated 10s of millions of people and let them ex-   und ließen viele Millionen Menschen in die Kinos strömen, um
perience the state of the art in Visual Computing: generating    sich von der 3D-Technik faszinieren zu lassen.
computational models of entire planets and their inhabi-
tants, seamlessly mixing virtual and real worlds, transporting   Modelle ganzer Planeten mit ihren Bewohnern wurden in
the content electronically to cinemas all over the world and     James Camerons „Avatar“ generiert, „Benjamin Button” alias
rendering it in 2D or 3D. The experience for most people has     Brad Pitt demonstrierte zudem eindrucksvoll die nahtlose
been overwhelming.                                               Vermischung virtueller und realer Welten. Die gerenderten
                                                                 Ergebnisse wurden weltweit auf Kinoleinwänden in 2D und
All of this would not have been possible without the enor-       3D präsentiert und stellten für die meisten Besucher ein über-
mous budgets modern cinema productions are able to raise         wältigendes Erlebnis dar.
(in the case of Avatar it was around 250 million USD) or with-
out the results Visual Computing research
has been able to provide in the last decade.

Performance Capture lays the foundation of
synthesizing characters like Benjamin But-
ton. Optical Flow and Depth Estimation en-
able the spatial connection of virtual and real
worlds. Hybrid Rendering and Ray-Tracing in
combination with the most recent advances
in Shading technologies and Global Illumina-
tion, enable the creation and dynamic ren-
dering of enormously complex virtual worlds
with tens or even hundreds of millions of
triangles or tetraeders. The most recent
progress in display technology and in-
terfaces has even paved the way for
3D within consumers’ homes.                                      All dies wäre zum einen ohne die enormen Budgets der Film-
                                                                 industrie nicht möglich gewesen (im Fall von Avatar waren es
                                                                 rund 250 Millionen Dollar), zum anderen nicht ohne die beein-
                                                                 druckenden Forschungsresultate im Bereich des Visual Com-
                                                                 puting der letzten zehn Jahre.




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INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
This is exactly where the Intel Visual Computing Institute
steps in: making visible what has not been conceivable
before and merging the computational world with ev-
eryday life, be it by recording and presenting the real
world or by introducing virtual worlds. Whether you
want to navigate e.g., the city of Saarlouis via Google
Earth or Street View, or prefer to explore the ancient Saa-
rlouis with its Vauban fortification of 1680 (which is no
more existent, of course), Visual Computing will make it
possible.




                                                                   Performance Capture schafft die Grundlagen für die Syn-
                                                                   thetisierung von Charakteren wie Benjamin Button, Opti-
                                                                   cal Flow und Depth Estimation ermöglichen die räumliche
                                                                   Verbindung von virtuellen und realen Welten, Hybrid Ren-
                                                                   dering und Ray-Tracing, in Kombination mit den aktuellsten
                                                                   Fortschritten in den Shading-Technologien, sowie Global Il-
                                                                   lumination erlauben das Erstellen und dynamische Rendern
                                                                   enorm komplexer virtueller Welten mit Hunderten Millionen
                                                                   Dreiecken oder Tetraedern. Die aktuellen Forschritte in der
                                                                   Display-Technologie und bei Benutzerschnittstellen hat so-
Senior Researchers at the Intel VCI have been influential in the   gar den Weg für 3D im täglichen Einsatz bei den Anwendern
field: in the period 2009 to 2010, no fewer than 16 conference     daheim geebnet.
contributions have been made to ACM SIGGRAPH, the most
                                                                   Genau hier setzt die Forschungsarbeit des Intel Visual Com-
selective and important visual computing and computer
                                                                   puting Institute an: Sichtbar machen, was zuvor noch nicht
graphics conference worldwide, confirming the vigor of the
                                                                   vorstellbar war und den Einfluss der Rechner im Alltag zu
institute’s efforts.
                                                                   verdeutlichen, sei es durch Aufzeichnen und Präsentieren
                                                                   der realen Welt oder durch Vorstellung virtueller Welten.
                                                                   Ob Sie nun z. B. die Stadt Saarlouis über Google Earth oder
                                                                   Street View darstellen möchten oder Sie es vorziehen, das
                                                                   historische Saarlouis von 1680 mit seinen Festungsanlagen
                                                                   von Vauban (die natürlich nicht mehr existieren) zu erkun-
                                                                   den: Visual Computing macht es möglich.

                                                                   Forscher am Intel VCI waren auf diesem Gebiet einflussreich:
                                                                   Im Zeitraum von 2009 bis 2010 wurden nicht weniger als 16
                                                                   Konferenzbeiträge zur ACM SIGGRAPH geleistet, der welt-
                                                                   weit bedeutendsten Konferenz für Visual Computing und
                                                                   Computergrafik, und haben damit die Kompetenz des Insti-
                                                                   tuts bestätigt.




                                                                                                                           3
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
VISUAL COMPUTING
          MADE IN SAARBRÜCKEN
Description                                                      Beschreibung

The Intel Visual Computing Institute was founded as a colla-     Das Intel Visual Computing Institute wurde als kollaboratives
borative, basic research and development enterprise of five      Unternehmen für Grundlagenforschung und Entwicklung von
partners: Intel Corporation, Saarland University, the German     fünf Partnern gegründet: der Intel Corporation, der Universi-
Research Center for Artificial Intelligence, the Max Planck      tät des Saarlandes, dem Deutschen Forschungszentrum für
Institute for Informatics and the Max Planck Institute for       Künstliche Intelligenz, dem Max-Planck-Institut für Informatik
Software Systems. This unique combination of industrial,         und dem Max-Planck-Institut für Softwaresysteme. Diese ein-
academic and institutional research ensures the highest          zigartige Kombination aus industrieller, akademischer und
quality theoretical foundation on one hand and applicability     institutioneller Forschung sichert eine theoretische Basis von
and relevance on the other.                                      höchster Qualität sowie Anwendbarkeit und Relevanz in der
                                                                 Praxis.
Utilizing two facilities in close proximity of the institute
members fosters seamless and fruitful collaboration. Both
locations (Buildings D3 4 and E2 1) are on the campus of Saar-
land University, one located at the German Research Center
for Artificial Intelligence, the other close to the Max Planck
Institutes. Both, however, are by no means distant locations,
but merely a couple hundred meters apart.




                                                                 Beide Standorte des Intel VCI (Gebäude D3 4 und E2 1) be-
                                                                 finden sich auf dem Campus der Universität des Saarlandes
                                                                 und damit in unmittelbarer Nähe zum Deutschen For-
                                                                 schungszentrum für Künstliche Intelligenz und dem Max-
                                                                 Planck-Institut für Informatik. Die Institute sind keineswegs
                                                                 weit voneinander getrennt, sondern liegen lediglich einige
                                                                 Hundert Meter voneinander entfernt. Durch die unmittelbare
                                                                 Nähe zu den Mitgliedsinstituten wird eine reibungslose und
                                                                 effiziente Zusammenarbeit gewährleistet.




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INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
One of the unique characteristics of the Intel VCI is its project-         Eines der wichtigsten Alleinstellungsmerkmale des Intel
oriented approach: The cooperation of institute members                    VCI ist sein projektorientierter Ansatz: Die Kooperation der
and research contributors manifests itself in the establish-               Partnerinstitute und der Intel VCI Forschungsmitarbeiter
ment of clearly defined and goal-oriented collaborative                    manifestiert sich in der Einrichtung von gemeinsamen ziel-
research projects.                                                         orientierten Forschungsprojekten.

As of today, the Intel VCI conducts thirteen projects that in              Derzeit gibt es am Intel VCI dreizehn solcher Projekte, an
total involve more than forty researchers.                                 denen über vierzig Forscher beteiligt sind.

                                                        Scalable
                    Scalable Hybrid
                                                      Algorithms for
                     Rendering for                                                                Internet Transport
                                                        Real Time
                      Large Scale                                                                 and Coding for 3D
                                                        Realistic
                     Visualization                                                                      HD-TV
                                                       Rendering



                              Scalable                                            Advanced Ray
        Efficient High
       Quality rendering
                             Rendering                                          Tracing and Data-
                                                                                 Flow Processing                        Multi Touch
                                                                                                                         Interaction
        with Sample-                                                            for the 3D Internet
                                                                                                                       Techniques for
            based
                                                Advanced Ray                                                            Mixed 2D/3D
       Representations
                                              Tracing and Data-                                                           Displays
                                               Flow Processing
                                              for the 3D Internet
                                                                                    3D Internet
                                                                         Kusanagi:
                 Low Cost                                               Coding and
                                                                       Interaction for                          Collaborative
                  Depth                                                                                          Distributed
                 Imaging                                             Networked Games
                                                                                                                 Molecular
                               Bridging Real                                                                    Modeling and
                                  & Virtual            Software-
                                                                                                                Visualization
                                                                                  Compiler Support
                   Marker-free
                                  Worlds             innovationen                    for High
                                                        für das                    Performance
                  Performance                           Digitale
                    Capture                                                          Graphics
                                                     Unternehmen




This brochure introduces some of the exciting research and                 Diese Broschüre stellt einen Teil dieser spannenden For-
the people behind it. As a matter of conciseness, it focusses on           schung und die Menschen dahinter vor. Aus Gründen
a selection of projects, but each and every project and re-                der Prägnanz konzentriert sie sich auf eine Auswahl von
searcher not represenated by a detailed description in this                Projekten. Aber alle Projekte und Forscher, die in dieser
brochure possesses the same fascination and is looking                     Broschüre nicht durch eine detaillierte Beschreibung
forward to your interest and a potential visit on campus in                repräsentiert werden, verfügen über dieselbe Faszination
Saarbrücken!                                                               und freuen sich über Ihr Interesse und Ihren möglichen
                                                                           Besuch auf dem Campus in Saarbrücken!




                                                                                                                                        5
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
VISUAL COMPUTING
          MADE IN SAARBRÜCKEN
Structure of the Intel VCI                                         Struktur des Intel VCI

The Intel Visual Computing Institute’s governance reflects the     Die Leitung des Intel Visual Computing Institute spiegelt
spirit of industrial sponsorship of academic and institutio-       den Geist industrieller Förderung akademischer und insti-
nal research. The Steering Committee consists of eight             tutioneller Forschung wider. Das Steering Committee
members, four from Intel and four from the Saarbrücken             besteht aus acht Mitgliedern – vier von Intel und vier von
Computer Science Campus representing the University and            der Universität des Saarlandes und den beteiligten Instituten
the on campus institutes. The Institute and the Steering           auf dem Campus in Saarbrücken. Die engere Leitung wird von
Committee are represented by its three Directors:                  drei Institutsdirektoren ausgeübt:




                                                  Prof. Dr. Philipp Slusallek

Dipl.-Ing. Hans-Christian Hoppe                                                              Prof. Dr. Thorsten Herfet


Prof. Dr.-Ing. Thorsten Herfet, Faculty Member of Saarland         Prof. Dr.-Ing. Thorsten Herfet, Fakultätsmitglied an der
University and the Intel VCI’s Director of Research and            Universität des Saarlandes und Director of Research and
Operations, Prof. Dr. Philipp Slusallek, Saarland Faculty Mem-     Operations am Intel VCI, Prof. Dr. Philipp Slusallek, Fakul-
ber, Director of the German Research Center for Artificial         tätsmitglied an der Universität des Saarlandes, Direktor des
Intelligence and the Intel VCI’s Director of Research and Dipl.-   Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz
Ing. Hans-Christian Hoppe, Intel and the Intel VCI’s Associate     sowie Director of Research am Intel VCI und Dipl.-Ing. Hans-
Director of Operations.                                            Christian Hoppe, Intel und Associate Director of Operations
                                                                   am Intel VCI.




 6
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
ORGANIZATION
          ORGANISATION

                                                        Research
                                                      Collaborators



                                                               RPD
                                                                             RPD
                                                         Institute
                                              RPD
                                                         Members
                                                                RPD
                                                                                   RPD

                                        RPD
                                                        Research
                                                       Contributors

                                                       Consortium
                                                        Members

                           INSTITUTE MEMBERS
                           Intel Corporation, California - USA
                           Saarland University, Saarbrücken - Germany
                           DFKI GmbH, Saarbrücken - Germany
                           MPI for Software Systems, Saarbrücken - Germany
                           MPI for Informatics, Saarbrücken - Germany


RESEARCH CONTRIBUTORS                                             RESEARCH COLLABORATORS
Telecom ParisTech, Paris - France                                 DFG, Bonn - Germany
HCI, Heidelberg - Germany                                         BMBF, Berlin - Germany
KIT, Karlsruhe - Germany                                          IMPRS, Saarbrücken - Germany
MMCI, Saarbrücken - Germany                                       HGS, Heidelberg - Germany
Lund University, Lund - Sweden                                    CELTIC, Heidelberg - Germany
Lübeck University, Lübeck - Germany                               eLLIIT, Linköping - Sweden
SCI Institute, Utah - USA
Stanford University, California - USA




                                                                                                 7
INTEL VISUAL COMPUTING INSTITUTE
SCALABLE RENDERING
    Visualizing large datasets -
wherever, whenever and in any form.
SCALABLE RENDERING
         Michael Doggett
Our visual sense is our greatest means of gathering infor-         Unsere visuelle Wahrnehmung spielt beim Umgang mit
mation about the world we live in. Using pervasively available     Rechnern, mit deren Hilfe wir Informationen über die Welt
computing devices and improving and unifying this visual           sammeln, die größte Rolle. Die Interaktion mit einer Vielzahl
experience across the wide range of available devices will         von Geräten zu verbessern und zu vereinheitlichen, würde
benefit all users across a panoply of scientific fields and con-   allen Nutzern wissenschaftlicher Methoden sowie Consumer-
sumer applications.                                                Lösungen zugute kommen.

In the scalable rendering project, we improve this visual ex-
perience by creating models of these computational devices.
The models are used to both enhance the realism of the
generated images and optimize rendering performance.




                                                                   Im Projekt Scalable Rendering (Skalierbare Bildberechnung)
                                                                   verbessern wir die visuelle Erfahrung der Nutzer, indem wir
                                                                   auf virtuelle Modelle zurückgreifen. Diese berechnen vorab
                                                                   die Anzeige auf verschiedenen Ausgabegeräten und helfen
                                                                   uns so, die optimale Darstellung auszuwählen, so dass die
                                                                   generierten Bilder realistischer wirken.

                                                                   Gegenwärtig existiert eine große Vielfalt an Computern, von
                                                                   tragbaren Geräten über Tablet-PCs und Desktop-Systemen bis
                                                                   hin zu Supercomputern, die über Netzwerke zugänglich sind.
                                                                   Diese Plattformen arbeiten oftmals parallel und heterogen,
                                                                   eine Entwicklung, die man zunehmend auch bei individu-
Currently, there exists a wide range of computational              ellen Prozessoren beobachten kann. Sich die komplexe Archi-
devices varying from hand held devices, such as tablet             tektur einer dieser Maschinen zunutze zu machen, stellt eine
computers, to desktop systems, all the way up to super-            Herausforderung dar – eine optimale Leistung und Nutz-
computers accessible via networks. These platforms are often       barkeit des Systems zu gewährleisten, kann sogar noch an-
parallel and heterogeneous, and even individual processors         spruchsvoller sein.
are evolving similarly and will continue to in the future.




10
Making use of the complex architecture of one of these
machines is often challenging, and ensuring good
performance and utilization can be even more so.

Our project constructs models that predict the
performance of a particular algorithm on a particular
system and selects the correct rendering algorithm for
that specific platform.

We also break down existing graphics algorithms to             Unser Projekt konstruiert Modelle, welche die Leistung eines
understand how they map to varying processing models and       bestimmten Algorithmus’ auf einem bestimmten System
create new scalable realistic rendering algorithms. We focus   vorausberechnen und den korrekten Rendering-Algorithmus
presently on realistic techniques such as analytical motion    für diese spezifische Plattform auswählen.
blur.
                                                               Wir analysieren auch vorhandene Grafik-Algorithmen, um zu
                                                               verstehen, wie sie in verschiedenen Verarbeitungsmodellen
                                                               abgebildet werden, und erstellen neue skalierbare und
                                                               realistische Rendering-Algorithmen. Wir konzentrieren uns
                                                               gegenwärtig auf realistische Techniken wie analytische
                                                               Bewegungsunschärfe.




                    DR. MICHAEL DOGGETT
                    Lund University Graphics Group
                    Department of Computer Science
                    Lund University
                    Sweden
                    mike@cs.lth.se




                                                                                                                       11
REAL-TIME RENDERING
          Elmar Eisemann
                                                               Computergeneriertes Bildmaterial ist in vielen Zusammen-
                                                               hängen von entscheidender Bedeutung: Bei der Visualisie-
                                                               rung medizinischer Daten, architektonischer Entwürfe, Simu-
                                                               lationen, Filmen und auch bei Spielen. Bilder auf einem
                                                               Computer zu erzeugen, ist dabei aber ein viel aufwändigerer
                                                               Vorgang, als es auf den ersten Blick erscheinen mag.

                                                               Objekte aus der realen Welt weisen viele komplexe Struktu-
                                                               ren auf. Betrachtet man beispielsweise Haut und raue Ober-
                                                               flächen genauer, verfügen diese über so feine Details, dass
                                                               sie oft nur aus nächster Nähe zu erkennen sind, obwohl sie
                                                               sich auf die Gesamterscheinung der Oberfläche aus der Ferne
                                                               betrachtet auswirken. Die wirklichkeitsgetreue Wiedergabe
                                                               solcher Details benötigt große Speicherkapazitäten und kann
                                                               mühelos das Speichervolumen von Standard-Computern
Computer-generated imagery is crucial in many contexts:        überschreiten. Trotz der großen Herausforderung, die die
visualization of medical data, architectural design, simula-   Visualisierung dieser detailreichen Inhalte darstellt, ist diese
tions, movies and also games. Creating images on a compu-      Technik für die Diagnose aus medizinischen Daten essentiell.
ter, however, is far more complicated than it might seem at
first glance.                                                  Neben dem grundlegenden Problem der geometrischen
                                                                Komplexität ist eine realistische Bildsynthese ebenso
The real world exhibits many complicated structures, such                           von der Einhaltung physikalischer
as skin and rough surfaces, which possess details                                       Prinzipien abhängig. Detaillierte
so minute that they may often only                                                                  Simulationen werden
be discerned in close-up, though                                                                    in einem Echtzeit-
they impact the overall appea-                                                                     Kontext     schnell    zu
rance of the surface even from far                                                                rechenintensiv, selbst bei
away. Faithful representations of                                                                Hochleistungs-Hardware.
such detail use a vast amount of me-                                                          Unsere Lösung hingegen
mory to the extent of easily exceeding the                                                 bietet realistisches und detail-
capacity of standard computing equipment.                                               reiches Bildmaterial auch bei
Visualizing this content is thus quite challenging, but                              geringem Rechenaufwand. Dafür
remains of high importance in domains such as diagnosis                           nutzen wir auf Abtastwerten basierende
from medical data.                                                             Darstellungen, die in der realen Welt auf-
                                                                            genommen oder durch Transformieren einer
Besides the problem of raw geometric complexity, realistic     komplexen virtuellen Szene erfasst wurden.
image synthesis relies on adherence to physical principles.




12
Accurate     simulations    quickly
become computationally prohi-
bitive in a real-time context, even
for high-performance hardware.
Our solution is thus tailored
to create realistic and detailed
imagery at a low cost. To this
extent, we exploit sample-based
representations captured from the
real-world or obtained by trans-
forming a complex virtual scene on
the fly.

Such a structure promises many efficiency and cost advan-         Eine solche Struktur verspricht viele Vorteile bezüglich
tages through techniques such as hierarchical processing,         Effizienz und Rechenleistung. Ermöglicht wird das durch
fast mapping and scheduling of multiple processors,               Techniken wie hierarchische Verarbeitung, schnelles Zuwei-
computational coherence, and integration of real-world in-        sen und Terminieren mehrerer Prozessoren, rechnerische
formation.                                                        Kohärenz und Integration von Informationen der realen Welt.

We also often find that we may utilize adaptive methods,          Oftmals können wir auch adaptive Methoden nutzen,
which when feasible, adopt simpler calculations with an           die, falls praktikabel, einfachere Berechnungen mit einem
equivalent outcome. Intelligently sampling only infor-            gleichwertigen Resultat übernehmen. Wenn nur die benö-
mation from the large input datasets that is actually visible     tigten Informationen aus großen Datenmengen abgetastet
and has an influence on the image promises to facilitate a        werden, scheint das wirklich effiziente, großangelegte Ren-
significant leap towards truly efficient large-scale rendering.   dern möglich zu werden.




                PROF. DR. ELMAR EISEMANN
                Associate Professor in Computer Science at Telecom ParisTech (ENST)
                Computer Graphics Group
                Telecom ParisTech
                TSI
                46, rue Barrault
                75013 Paris
                France
                eisemann@telecom-paristech.fr




                                                                                                                         13
HYBRID RENDERING
         Jens Krüger
This project implements a hybrid rendering system that          Dieses Projekt realisiert ein hybrides Rendering-System, das
combines the strengths of different rendering algorithms,       die Stärken verschiedener Algorithmen, Hardware-Modelle
hardware models, and display technologies while avoiding        und Anzeigetechnologien kombiniert, deren bekannte
their weaknesses. The three key aspects of this hybridization   Schwächen aber vermeidet. Die drei Hauptaspekte dieser
are in detail:                                                  Zusammenführung sind:

Adaptivity - Our system implements multiple rendering           Anpassbarkeit: Unser System implementiert mehrere Ren-
methods, including parallel raycasting and GPU based            dering-Methoden, einschließlich parallelem Raycasting und
rasterization, dynamically determining the optimum tech-        GPU-gestützter Rasterung. Es bestimmt dynamisch die opti-
nique to apply for each part of the scene and compositing       male Technik für die Anwendung auf den jeweiligen Teil
these pieces into the final image.                              der Szene und setzt diese Fragmente im endgültigen Bild
                                                                zusammen.
Hardware flexibility - The system exploits both client and
server components and is even capable of adapting to chan-      Hardware-Flexibilität: Die Möglichkeiten von Client- als auch
ging configurations.                                            Server-Komponenten werden vom System ausgeschöpft, es
                                                                kann sich an sich ändernde Rahmenbedingungen anpassen.
Display independence - Hybrid rendering facilitates advanced
rendering techniques on a variety of display devices ranging    Anzeigeunabhängigkeit: Hybrides Rendering erleichtert
from high-end VR equipment to workstation PCs and               fortgeschrittene Rendering-Techniken auf einer Vielzahl von
extending all the way down                                                                     Anzeigegeräten von High-
to handheld devices such as                                                                    end    VR-Ausrüstung      zu
tablets or smartphones.                                                                        Desktop-Rechnern und trag-
                                                                                               baren Geräten wie Tablet-PCs
                                                                                               oder Smartphones.




                         PROF. DR. JENS KRÜGER
                         DFKI GmbH
                         Agenten und Simulierte Realität
                         Stuhlsatzenhausweg 3
                         Campus D3 2
                         66123 Saarbrücken
                         Germany
                         Jens.Krueger@dfki.de




14
RENDERING TECHNOLOGIES
         Lukáš Maršálek
The diversity of modern rendering                                                           Es gibt eine enorme Vielfalt
demands and scenarios means                                                                 moderner Rendering-Anforderun-
that it is as likely to be rendering                                                        gen und -Szenarien. Rendering
on a mobile device as to be ren-                                                            kann auf einem mobilen Gerät
dering on a cluster with hundreds                                                           ebenso erforderlich sein wie auf
of processors. These scenarios                                                              einem Cluster mit Hunderten
might in turn require anything                                                              von Prozessoren, wobei die Auf-
from generating a photo-realistic                                                           gaben vom Generieren eines
image to simply sketching a pre-                                                            photorealistischen   Bildes  bis
view. Additionally, some applica-                                                           hin zum simplen Skizzieren einer
tions have rather loose temporal                                                            Bildvorschau reichen können.
constraints, allowing periods of                                                            Darüber hinaus haben einige
minutes or even longer before                                                               Anwendungen kaum zeitliche Vor-
a result is required, while others                                                          gaben und erlauben Wartezeiten
demand 30 images per second or more.                              von einigen Minuten oder sogar länger, bis ein Resultat
                                                                  benötigt wird, während andere die Echtzeitwiedergabe von
We develop rendering techniques that are capable of adjus-        30 oder mehr Bildern pro Sekunde verlangen.
ting automatically to these demands, while delivering the
best possible outcome for the given platform, scene and           Wir entwickeln Rendering-Techniken, die solchen Anfor-
user requirements. We achieve this by using the latest            derungen automatisch Rechnung tragen und das best-
advancements in parallel hardware, by decomposing the             mögliche Resultat für die jeweilige Plattform, Konfiguration
render job into smaller, progressively processable pieces, and    oder individuelle Benutzeranforderungen bieten. Dies
by dynamic adjustments of the rendering pipeline using novel      wird erreicht, indem wir die neuesten Fortschritte in der
compiler and programming techniques.                              Parallel-Hardware nutzen, den Rendering-Job in kleinere,
                                                                  progressiv verarbeitbare Stücke zerlegen und indem wir
                                                                  die Rendering-Pipeline durch neuartige Compiler- und
                                                                  Programmiertechniken dynamisch anpassen.




                                                      M. Sc. LUKÁŠ MARŠÁLEK
                                                      Saarland University
                                                       Campus E1 1
                                                       66123 Saarbrücken
                                                        Germany
                                                         marsalek@intel-vci.uni-saarland.de




                                                                                                                          15
3D INTERNET
Adding depth to the
multimedia internet.
3D Internet with XML3D
           Kristian Sons
Today, as our digital                                                                    Das Web hat sich von der Dar-
environment becomes                                                                      stellung einfacher Textdaten zum
increasingly three-di-                                                                   Massenmedium mit anspruchsvollen
mensional, it is obvious                                                                 Layouts, Bildern, Audio und seit
that we must extend                                                                      kurzem sogar integriertem Video
the core Web techno-                                                                     entwickelt. Unsere digitale Umge-
logies to support in-                                                                    bung wird zunehmend dreidi-
teractive 3D content.                                                                    mensional. Es liegt auf der Hand,
Instead of adapting                                                                      dass wir die Kerntechnologien des
existing graphics tech-                                                                  World Wide Web für die Unter-
nologies to the Web,                                                                     stützung interaktiver 3D-Inhalte
we take today’s Web                                                                      erweitern müssen. Anstatt vorhan-
technology and find                                                                      dene Grafiktechnologien an das Web
the minimum set of                                                                       anzupassen, nehmen wir die heutige
extensions that fully                                                                    Web-Technologie und finden die
supports interactive                                                                     Mindestmenge an Erweiterungen, die
3D content as an in-                                                                     interaktive 3D-Inhalte als integralen
tegral part of mixed                                                                     Bestandteil gemischter 2D-/ 3D-Web-
2D/3D web docu-                                                                          Dokumente       vollständig    unter-
ments.                                                                                   stützt.

As a declarative approach, XML3D fully leverages existing web    Mit seinem deklarativen Ansatz schöpft XML3D vorhandene
technologies including HTML5, CSS, the Document Object           Web-Technologien, einschließlich HTML5, CSS, das Document
Model (DOM) and AJAX to support dynamic content. It thus         Object Model (DOM) und AJAX bei der Unterstützung dyna-
enables distribution, rendering and portable, cross-platform     mischer Inhalte voll aus. So wird es möglich, 3D-Daten platt-
authoring of 3D data as well as 3D interaction.                  formübergreifend zu erstellen, zu rendern und weiterzu-
                                                                 geben sowie mit ihnen zu interagieren.




                                                 DR. KRISTIAN SONS
                                                  DFKI GmbH
                                                  Agenten und Simulierte Realität
                                                  Campus D3 2
                                                   66123 Saarbrücken
                                                   Germany
                                                   Kristian.Sons@dfki.de




18
3D Internet Transport
           Jochen Miroll
High-Definition 3D imaging is the evolutionary next step in     Hochauflösende 3D-Inhalte sind die kommende Entwick-
broadcast video, and in this project we deal with optimizing    lung in der Übertragung von Video-Daten. Unser Projekt
Internet transport strategies and solutions for such content.   befasst sich mit der Optimierung des Internet-Transports
                                                                dieser Daten.




Our approach to internet transport for high bitrate real-       Unser Ansatz beim Internet-Transport von Echtzeit-Medien
time media, such as IPTV, is an end-to-end approach with        mit hoher Bitrate, wie z. B. IPTV, ist ein Ende-zu-Ende-Ansatz
support from intermediate network nodes. In our project,        mit Unterstützung zwischengeschalteter Netzwerkknoten.
these mechanisms are further developed and optimized for        In unserem Projekt werden diese Mechanismen weiter-
real-time stereoscopic video, e.g. 3D-HDTV or server based      entwickelt und für stereoskopisches Video in Echtzeit,
rendering. Optimized, link-specific error correction coding     z.B. 3D-HDTV oder Server-based rendering, optimiert. An
parameters are computed on the fly and applied to multiple      individuelle Übertragungskanäle optimal angepasste Para-
streams transporting individual views.                          meter für die Fehlerkorrektur werden während der Über-
                                                                tragung auf mehrere Datenströme angewendet, die jeweils
Our research improves for example the quality for the 3D-IPTV   einzelne Ansichten transportieren.
consumer and at the same time by means of significant
efficiency gain reduces the Internet traffic load created by    Unsere Forschung ermöglicht die Verbesserung der Qualität
such transmissions.                                             beispielsweise für den 3D-IPTV-Konsumenten und reduziert
                                                                durch signifikante Effizienzsteigerungen gleichzeitig die
                                                                Belastung des Internets, die durch solchen Datenverkehr
                                                                entsteht.



                                                     DIPL.-ING. B.Sc. JOCHEN MIROLL
                                                      Saarland University
                                                       Campus C6 3
                                                       66123 Saarbrücken
                                                        Germany
                                                        miroll@nt.uni-saarland.de




                                                                                                                          19
3D INTERNET
          Andreas Hildebrandt
In its most essential form, pharmaceutical development             Prinzipiell besteht pharmazeutische Entwicklung aus
consists of finding and optimizing a molecule that performs        dem Finden und Optimieren eines Moleküls, das im
a specific function in the human body without leading to           menschlichen Körper eine bestimmte Funktion ausübt,
intolerable side effects. While this goal may be easily formu-     ohne dabei zu Unverträglichkeiten zu führen. Das hört sich
lated, the challenges confronted with by physics, chemistry,       zwar relativ einfach an, aber die Herausforderungen aus den
biology, and not least by legislature and regulation, are so       Bereichen der Physik, Chemie und Biologie sowie die Vor-
numerous and so enormously complex that pharmaceutical             gaben der Gesetzgeber und Aufsichtbehörden sind so
design belongs to the most challenging, most time consu-           umfangreich und komplex, dass die pharmazeutische Ent-
ming and most expensive of tasks in modern science.                wicklung zu den schwierigsten, zeitaufwändigsten und
                                                                   teuersten Aufgaben in der modernen Wissenschaft gehört.

                                                                   Tatsächlich erfordert die Entwicklung eines einzelnen Wirk-
                                                                   stoffes mühelos eine Investition von mehreren Hundert
                                                                   Millionen US-Dollars, braucht mehrere Jahre (Zeitspannen
                                                                   von sieben bis dreißig Jahren sind keine Seltenheit) und hat
                                                                   sehr geringe Erfolgsaussichten. Aktuelle Schätzungen der
                                                                   FDA zeigen, dass nur einer von 1000 in Entwicklung be-
                                                                   findlichen Wirkstoffkandidaten, der die präklinischen Unter-
                                                                   suchungen erreicht, die Tests in diesem Stadium besteht und
                                                                   für die Erprobung an Menschen empfohlen wird.




Indeed, the development of a single drug mole-cule
easily requires the investment of several hun-dreds
of millions of dollars, takes several years (periods
of seven to thirty years are not uncommon) and
has a very low probability of success. Current estimates by the    Eines der Hauptziele der Strukturbioinformatik ist es daher,
FDA expect that only one out of every 1000 candidate drugs         die Arzneimittelentwicklung schneller, billiger und effizienter
in development that reach preclinical trials will pass the tests   zu machen, indem teure und zeitraubende experimentelle
in this stage and be recommended for testing in humans.            Verfahren durch computergestützte Simulationen und Model-
                                                                   lierungen ersetzt werden. Durch fehlerfreies Modellieren und
One of the main goals of structural bioinformatics is thus         intuitives Visualisieren von Molekularstrukturen und deren
to make drug design faster, cheaper, and more effective            Interaktionen können Arzneimittelenentwickler in die Lage
by replacing expensive and time consuming experimental             versetzt werden, molekulare Schlüssel zu entwickeln, d.h.




20
techniques by computer aided                                                                  Wirkstoffe, die in ein bestimmtes
simulation and modeling. It is                                                                molekulares Schloss passen.
clear that accurate modeling                                                                  Diese Werkzeuge sind ein
and intuitive visualization of                                                                integraler Bestandteil moder-
molecular structures and their                                                                ner     Arzneimittelentwicklung
interactions empower drug de-                                                                 geworden und werden regel-
velopers to design molecular                                                                  mäßig weltweit interdisziplinär
keys, i.e. drugs that fit into a                                                              angewendet. Trotzdem wird
specific molecular lock. These                                                                diese kollaborative, verteilte
tools have become an integral                                                                 Arbeitsweise von den heutigen
part of modern drug design                                                                    Werkzeugen zur Molekül-Mo-
and are routinely used by highly                                                              dellierung nicht unterstützt.
interdisciplinary teams spread
over the globe. However, this collaborative, distributed mode                                  Unser Projekt am Intel VCI macht
of operation is not supported by today’s molecular modeling      die Leistungsfähigkeit des Internets der nächsten Generation,
tools.                                                           insbesondere von XML3D, nutzbar und kombiniert sie mit
                                                                 unserer Molekular-Modellierungs- und Visualisierungslösung
Our project at the Intel VCI harnesses the power of next         BALLView, um eine komplett verteilte, kollaborative Engine
generation Internet capabilities, in particular of XML3D, and    zur Molekular-Modellierung zu erzeugen. Ein solches System
combines it with our molecular modeling and visualization        ermöglicht es den Forschern, sich unabhängig von ihrem
solution BALLView, to create a fully distributed, fully colla-   Aufenthaltsort mit BALLView oder einem XML3D-fähigen
borative molecular modeling engine. Such a system enables        Browser mit einer laufenden Modellierungssitzung zu ver-
geographically distributed researchers to be able to hook        binden. Sie können so gemeinsam eine Szene betrachten,
into a running modeling session using either BALLView or an      kommentieren und ändern und damit den konstruktiven
XML3D-enabled browser, to view, comment upon, and mo-            Aufwand entscheidend verbessern.
dify the same molecular scene, thus enhancing the design
effort.




                            DR. ANDREAS HILDEBRANDT
                            Center for Bioinformatics
                            Saarland University
                            Campus E 1 1
                            66123 Saarbrücken
                            Germany
                            anhi@bioinf.uni-sb.de




                                                                                                                           21
High-Perfomance Graphics
          Sebastian Hack
The challenges of our project are several compiler-related        Die Herausforderungen unseres Projekts werden von Prob-
issues in high-performance graphics. First, we work on the        lemstellungen im Zusammenhang mit Compilern in der
AnySL system that provides a unified shading architecture for     Hochleistungsgrafik gebildet. Zunächst arbeiten wir am Sys-
a multitude of rendering systems. While a number of diffe-        tem AnySL, das eine vereinheitlichte Shading-Architektur für
rent shading languages have been developed, their efficient       eine Vielzahl von Rendering-Systemen bietet. Da eine Reihe
integration into an existing renderer is notoriously difficult,   unterschiedlicher Shading-Sprachen entwickelt wurden, ist
often boiling down to implementing an entire compiler tool-       deren effiziente Integration in einen vorhandenen Renderer
chain for each language. Furthermore, no shading language         gemeinhin schwierig und läuft oftmals auf die Implemen-
is broadly supported across the variety of rendering systems.     tierung einer ganzen Reihe von Compiler-Tools für jede
                                                                  Sprache hinaus. Außerdem wird keine der Shading-Sprachen
AnySL approaches this issue from multiple directions: We com-     in der Vielzahl von Rendering-Systemen breit unterstützt.
pile shaders from different languages into a common, porta-
ble, generic code representation. The key component of our        AnySL nähert sich diesem Problem aus mehreren Rich-
system is an embedded compiler that instantiates this generic     tungen: Wir kompilieren Shader unterschiedlicher Sprachen
code in terms of the renderer’s                                                              in eine gemeinsame, por-
native types and operations. It                                                              table und generische Code-
allows for flexible code transfor-                                                           Repräsentation. Die Schlüssel-
mations to match the internal                                                                komponente unseres Systems
structure of the renderer.                                                                   ist ein eingebetteter Compiler,
                                                                                             der diesen generischen Code
Furthermore, we provide code                                                                 hinsichtlich der nativen Typen
generators for GPUs and CPUs                                                                 und Operationen des Render-
with SIMD instructions (such as                                                              ers instanziiert. Dies ermöglicht
SSE or AVX). While GPUs imple-                                                               flexible Code-Transformationen,
ment data-parallel execution                                                                 um sich der internen Struktur
                                                                                             des Renderers anzupassen.

                                                                                               Außerdem bieten wir Code-
                                                                                               Generatoren für GPUs und CPUs
                                                                  mit SIMD-Anweisungen (wie z. B. SSE oder AVX). Während
                                                                  GPUs datenparallele Ausführung direkt in Hardware imple-
                                                                  mentieren, benötigen CPUs die Hilfe eines Compilers. Wir
                                                                  haben eine plattformunabhängige Code-Transformation ent-
                                                                  wickelt, um datenparallele Programme in solche CPUs zu im-
                                                                  plementieren und haben sie in den Echtzeit Raytracer Rtfact
                                                                  inte-griert. Unsere Experimente zeigen lineare Speedups, d.h.,
                                                                  dass der Raytracer auf einer SIMD Vektorlänge von vier unge-
                                                                  fähr viermal schneller ist.




22
directly in hardware, CPUs need the help
of a compiler. We have developed a plat-
form-independent code transformation to
implement data-parallel programs in such
CPUs and have integrated it into the real-
time ray tracer RTfact. Our experiments
show linear speedups, that is, the ray
tracer is four times faster on a SIMD vector
length of four.




                            JUN.-PROF. DR. SEBASTIAN HACK
                            Saarland University
                            Campus E1 3
                            66123 Saarbrücken
                            Germany
                            hack@cs.uni-saarland.de




                                                            23
BRIDGING TWO WORLDS
    Helping to turn the virtual
  experience into a realistic one.
Markerless Capturing
          Christian Theobalt
                                                                  Algorithmen für die realistische Darstellung und Übertra-
                                                                  gung komplexer graphischer Szenen sind Thema intensiver
                                                                  Forschung am Intel Visual Computing Institute. So schwie-
                                                                  rig die Frage nach der Berechnung von digitalen Modellen
                                                                  einer abzubildenden Szene ist, so wichtig sie auch für die
                                                                  korrekte Darstellung der Geometrie einer Szene sowie für
                                                                  deren Komposition und der Bewegung von Objekten oder
                                                                  Menschen darin. Heutzutage erfordert das Erstellen solcher
                                                                  Modelle oftmals großen manuellen Aufwand, oft über meh-
                                                                  rere Monate hinaus. Am Intel VCI folgen wir daher einem
                                                                  anderen Weg und forschen nach neuen algorithmischen
                                                                  Lösungen, um digitale Modelle von realen Szenen zu erfas-
                                                                  sen und die Notwendigkeit der zeitraubenden manuellen
                                                                  Arbeit überflüssig zu machen.

                                                                  Markerless Performance Capture

                                                                  Obwohl sie bekanntermaßen schwierig zu erstellen sind,
                                                                  sind detaillierte Modelle menschlicher Schauspieler wich-
                                                                  tige Elemente virtueller Welten. Wir entwickeln deshalb die
Algorithms for realistic display and transmission of com-
plex graphical scenes are topics of intensive investigation at
the Intel Visual Computing Institute. It is, however, equally
important and difficult to answer the question of how to ob-
tain the digital models of the scenes that shall be displayed,
i.e. the geometry of a scene, its appearance or the motion of
objects and people in it. Nowadays, creation of such models
often requires tremendous manual effort of several months
of work. At the Intel VCI, we therefore follow a different path
and investigate new algorithmic solutions to capture digital
models from real world scenes and eliminate the need for
such massive amounts of manual labor.

Markerless Performance Capture

Though notoriously difficult to create, detailed models of
human actors are essential assets in virtual worlds. Hence
we develop the next generation of motion capture techno-
logy, so-called performance capture, with extended capa-
bilities and versatility.




26
Existing marker-based motion capture technology merely en-       nächste Generation der Motion Capture-Technologie, das so
ables reconstruction of sparse motion data and fails to recon-   genannte Performance Capture, mit erweiterten Fähigkeiten
struct people in general apparel. In contrast, our algorithms    und größerer Vielseitigkeit.
capture detailed dynamic shape, motion, and appearance
models of actors in arbitrary apparel from a handful of video    Die existierende, marker-basierende Motion Capture-Tech-
streams without markers. Our algorithms thus deliver much        nologie ermöglicht nur die Rekonstruktion einfacher Bewe-
richer performance models than any pre-existing technology.      gungsdaten und versagt, wenn Menschen in ihrer Alltags-
The captured actors may be employed in many application          kleidung rekonstruiert werden sollen. Im Gegensatz hierzu
scenarios, including networked virtual environments, feature     ermöglichen unsere Algorithmen detailreiche dynamische
films, computer games, biomechanics research and surveil-        Gestalt-, Bewegungs- und Erscheinungsmodelle von Schau-
lance. We also develop fast-capture technologies to estimate     spielern in beliebiger Bekleidung aus einer Handvoll Video-
human performances in real-time using only a sparse set of       Streams ohne Marker. Unsere Algorithmen bieten so weitaus
sensors. This makes the technology more amenable to end          reichhaltigere Darstellungsmodelle als jede zuvor existierende
users at home and offers new opportunities for gesture-based     Technologie. Die erfassten Akteure können in vielen Anwen-
interaction with a computer.                                     dungsszenarien eingesetzt werden, einschließlich vernetz-
                                                                 ten virtuellen Umgebungen, Spielfilmen, Computerspielen,
                                                                 biomechanischer Forschung und Überwachungsszenarien.
                                                                 Wir entwickeln außerdem Schnellerfassungs-Techniken, um
                                                                 menschliches Handeln in Echtzeit mit nur wenigen Sensoren
                                                                 zu bestimmen. Dadurch wird die Technologie zugänglicher
                                                                 für Endanwender daheim und eröffnet weitere Möglichkeiten
                                                                 für eine neue Art der Interaktion mit einem Computer, der
                                                                 Gesten analysieren kann.




                                                             DR. CHRISTIAN THEOBALT
                                                             MPI for Informatics
                                                           Campus E 1 4
                                                        66123 Saarbrücken
                                                       Germany
                                                       theobalt@mpi-inf.mpg.de




                                                                                                                           27
Computer Vision
         Daniel Kondermann
We answer the question as to whether real-world image se-       Wir beantworten die Frage, ob Bildsequenzen aus der realen
quences can be simulated by raytracing techniques of suf-       Welt sich durch Raytracing-Techniken von ausreichendem
ficient realism and accuracy such that Computer Vision (CV)     Realismus und ausreichender Genauigkeit so simulieren las-
algorithms cannot distinguish between these two types of        sen, dass Computer Vision (CV)-Algorithmen nicht zwischen
input data.                                                     realen und synthetischen Bildern unterscheiden können.

In cases where syn-                                                                                      Wenn nachgewiesen
thetic ground truth                                                                                      werden kann, dass
data can be proven                                                                                       generierte    Daten
to be equivalent-                                                                                        gleichwertig für die
ly suited for the                                                                                        Auswertung von CV-
evaluation of CV                                                                                         Algorithmen geeig-
algorithms, we are                                                                                       net sind, können wir
able to create large                                                                                    große Ground-truth
ground truth datasets without the                                                         Datenmengen erzeugen, ohne
need for expensive, time-consu-                                                           teure, zeitraubende und ungenaue
ming and inexact reference mea-                                                           Messtechnologien nutzen zu müs-
surement technologies.                                                                    sen.

We therefore evaluate the effects                                                        Daher werten wir die Auswir-
of physically plausible renderings on depth-based imaging       kungen physikalisch plausibler Darstellungen auf tiefenbasie-
algorithms. We amass a database from real sequences with        rende Imaging-Algorithmen aus. Dazu wird eine Datenbank
typical effects such as shadows and specular reflections, and   aus realen Sequenzen mit typischen Phänomenen wie Schat-
then carefully reconstruct some of these scenes synthetically   ten und spiegelnden Reflexionen erstellt, aus der einige dieser
via raytracing. The resulting datasets are then compared with   Szenen synthetisch über Raytracing rekonstruiert werden. Die
respect to the errors CV algorithms produce.                    resultierenden Datensätze werden dann hinsichtlich der von
                                                                CV-Algorithmen erzeugten Fehler verglichen.




                                            DR. DANIEL KONDERMANN
                                               Heidelberg Collaboratory for Image Processing (HCI)
                                               University of Heidelberg
                                               Speyerer Straße 6
                                               69115 Heidelberg
                                                Germany
                                                  daniel.kondermann@iwr.uni-heidelberg.de




28
Current Projects
     Laufende Projekte
     Advanced Ray Tracing and Data-Flow Processing for the 3D-Internet
         Collaborative Distributed Molecular Modeling and Visualization
                       Compiler Support for High Performance Graphics
                         Internet Transport and Coding for 3D HD-TV
 Multi Touch Interaction Techniques for Mixed 2D and 3D Graphics Displays
                          Visualization and Editing of Light Transport
                             Algorithms for Low-Cost Depth Imaging
                                   Marker-free Performance Capture
 Scalable Computer Graphics Algorithms for Real-Time Realistic Rendering
   Efficent High-Quality Rendering Using Sample-based Representations
        A Scalable Hybrid Rendering System for Large Scale Visualization
                    Kusanagi: Coding and Interaction for Networked Games
                     Softwareinnovationen für das Digitale Unternehmen



                          Scalable                       IVCI Vision                                           Marker-free
                        Algorithms for
                          Real Time                                                                            Performance
    Compiler                                                       Efficient                                     Capture
                          Realistic
   Support for                                                   High Quality
                         Rendering
      High                                                     Rendering Using
  Performance                              Scalable             Sample-based                                                  Algorithms
    Graphics                                Hybrid             Representations                                               for Low Cost
                                          Rendering                                                                              Depth
              Virtual Worlds              for Large                                                   Real World               Imaging
                                            Scale
              (Model-based)              Visualization                                              (Sample-based)
  Advanced Ray                                                  Multi Touch
    Tracing and                                                  Interaction                   Visualization
    Data-Flow              Collaborative                       Techniques for                  and editing                Internet
  Processing for            Distributed                        Mixed 2D and                       of light               Transport
  the 3D Internet           Molecular                           3D Graphics                     transport               and Coding
                           Modeling and                           Displays                                              for 3D HD-
                           Visualization                                                                                     TV

                                                     Multimodal Scene
                                                        Analysis &
                                                         Interaction
                                                     Kusanagi:                     Software-
                                                    Coding and                   innovationen
                                                   Interaction for              für das Digitale
                                                     Networked                   Unternehmen
                                                      Games




                                                                                                                                            29
STATEMENTS
There is a lot to talk about in
  state of the art research.
CLOSE COOPERATION
         Volker Linneweber
                    President, Saarland University
                    Close cooperation with the leading processor manufacturer Intel is of great
                    importance for Saarland University.

                    The Intel Visual Computing Institute investigates fundamental issues of
                    modeling virtual 3D scenes, combining them with sampled detail from the
                    real world, displaying them in a totally realistic way and enabling intuitive
                    user interaction.

                    This work lays the foundation for future highly visual and immersive appli-
                    cation scenarios across the compute continuum. The results of the first year
                                      clearly show the enormous potential of the institute, and
                                      the growing cooperation and networking with leading ex-
                                      perts in Germany and Europe sets the scene for sustainable
                                      success.




                                     Für die Universität des Saarlandes ist die
                                     enge Kooperation mit dem führenden
                                     Prozessorhersteller Intel von großer Be-
                                     deutung. Das Intel Visual Computing Insti-
                                     tute untersucht fundamentale Fragen der
                                     Modellierung virtueller dreidimensionaler
                                     Szenen, ihrer Kombination mit Daten aus
der realen Welt, und der hoch realistischen Darstellung und intuitiven Interak-
tion mit dem Benutzer. Diese Arbeiten bilden eine Grundlage für zukünftige hoch
visuelle Anwendungsszenarien auf einem weiten Spektrum von Geräten vom
Smartphone bis zum Hochleistungsrechner.

Die Resultate des ersten Jahres zeigen das enorme Potential des Institutes, und
die zunehmende Zusammenarbeit und Vernetzung mit führenden Experten in
Deutschland und Europa legt die Basis für einen nachhaltigen Erfolg.




32
STRENGTHENING RESEARCH
        Hannes Schwaderer
                    CEO, Intel Germany

Visual Computing is an increasingly important application scenario for Intel’s
platforms, and the Intel Visual Computing Institute is an important conduit
between European basic research in this field, research funding in Europe and
Germany, and future Intel hardware and software products.

For me, the institute considerably strengthens the role of
Germany as a place to conduct research within Intel, and I
do wish the researchers continued success.




                  Visual Computing gewinnt als Anwen-
                  dungsgebiet für Intels Plattformen im-
                  mer mehr an Bedeutung, und das Intel
                  Visual Computing Institut erfüllt eine wichtige Brückenfunktion zwischen der
                  europäischen Grundlagenforschung auf diesem Feld, der Forschungsförderung
                  in Europa und Deutschland und zukünftigen Intel Hardware und Software-
                  produkten.

                  Ich sehe das Institut als eine wesentliche Stärkung für den Forschungsstandort
                  Deutschland innerhalb von Intel und wünsche den Forschern auch weiterhin
                  viel Erfolg.




                                                                                             33
WORLD-CLASS COMPETENCY
         Martin Curley
                   Director of Intel Labs Europe
                 The Intel VCI is a key part of the Intel Labs Europe network. It adds world-
                 class competency in computer graphics, encoding and transmission of 3D
                 media and virtual scenes, and 3D user interfaces to ILE’s portfolio.

                 In its first year of operation, the institute has started collaborations with
                 other labs and business units on, amongst others, integrating 3D scenes
                 and videos into the future Internet, and on improving 3D user experience
                 across the compute continuum.

                 The area of Visual Computing is of
                 prime importance to Intel, and I’m
                 looking forward to many more years
                 of cooperation with the Intel VCI.




Das Intel VCI ist ein wesentlicher Bestandteil des Intel
Labs Europe Netzwerks. Es erweitert das ILE Portfolio
um Weltklasse-Kompetenz in der Computergraphik, der
Codierung und Übertragung von 3D Medien und virtu-
ellen Szenen und dem Entwurf von 3D Benutzerober-
flächen.

In seinem ersten Jahr ist das Institut wichtige Kooperationen mit anderen La-
boren und Geschäftseinheiten eingegangen, unter anderem zur Integration
von 3D Szenen und Videos in das zukünftige Internet, sowie zur Verbesserung
der 3D User Experience über das ganze Spektrum von mobilen Rechnern und
Smartphones.

Visual Computing ist von höchster Bedeutung für Intel, und ich freue mich auf
viele weitere Jahre der Zusammenarbeit mit dem Intel VCI.




34
CONTACT
    KONTAKT

     Intel Visual Computing Institute

     Saarland University
     Campus E2 1
     66123 Saarbrücken
     Germany
     Phone:      +49 681 302-70850
     Fax:		      +49 681 302-70857
     info@intel-vci.uni-saarland.de

     www.intel-vci.uni-saarland.de




                                        35
IMPRINT
          IMPRESSUM

         Publisher

         Intel Visual Computing Institute
         Saarland University

         Concept & Design

         Conny Liegl

         Picture Editing

         Samir Hammann

         Print

         Digitaldruck Pirrot GmbH

         Portraits

         Manuela Meyer

         More picture credits

         Marianne Spiller, DFKI (4)
         Marianne Spiller, Center for Bioinformatics CBI (4)
         Archive of Saarland University (32)
         Intel GmbH (33, 34)
         Fotolia.de (2)




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