Sådan gør spilteknologi det muligt at visualisere store datasæt af 3D-scanninger

Billedet viser en 3D-scanning på ca. 6 GB, som vises i realtid i den nye software, selvom den tilgængelige hukommelse i grafikkortet er meget mindre. Det forventes, at den endelige version vil kunne håndtere datasæt, der fylder mere end 1 TB. Datasæt fra Du Plessis et al. GigaDB 2017. Visualisering: Alexandra Instituttet.

Den datamængde, der ligger til grund for banerne i spil som GTA, The Witcher og Fortnite, overstiger mange gange hukommelsen på en spillekonsol, pc og grafikkort.

Når spilleren alligevel kan bevæge sig frit rundt overalt uden at opleve afbrydelser, som man ellers kunne forvente, hvis hukommelsen fyldes op, så skyldes det, at computerspilsindustrien og grafikkortproducenter over de sidste årtier har udviklet teknologier til effektiv 3D-visualisering af store virtuelle verdener i høj detalje.

De spilmotorer, som driver spillene, anvender i dag teknikker som dynamisk datastreaming og level-of-detail.

De avancerede teknologier fra computerspil kan man anvende inden for en lang række andre områder. Eksempelvis samarbejder Alexandra Instituttet med Teknologisk Institut og Aarhus Universitet på et projekt, der skal gøre det muligt at anvende teknikkerne til effektiv visualisering af meget detaljerede 3D-scanninger fra store røntgen- og neutronfaciliteter rundt omkring i Europa.

“De her scanninger er i så høj opløsning, at de fulde 3-dimensionelle datasæt ofte ikke kan importeres i eksisterende software. Det skyldes blandt andet, at traditionelle softwarepakker bygger på antagelsen, at hele datasættet fra start kan lægges over i grafikkorthukommelsen. Men denne tilgang bryder sammen, hvis datamængden overstiger den tilgængelige hukommelse,” forklarer Thomas Kim Kjeldsen, Senior Computer Graphics Engineer på Alexandra Instituttet.

Alexandra Instituttet har derfor udviklet 3D-visualiseringssoftware til højtopløst scanningsdata. I stedet for at indlæse al data på én gang, så udnytter man den samme teknik til datastreaming, som anvendes i computerspil.

På den måde indlæses kun den del af data, som er nødvendig for at danne et billede fra en given synsvinkel. Man kan interaktivt panorere rundt i datasættet, hvorved der løbende bliver indlæst nye dataklumper svarende til den opdaterede synsvinkel.

Røntgen- og neutronkilder giver en unik indsigt i materialeegenskaber på atomart niveau. Det kan anvendes på en lang række områder og kan fx bruges til at opdage og udvikle nye materialer, som kan bruges inden for medicin, rumfart, motorer, plastik, energi, it-teknologi og bioteknologi.

Flere større danske virksomheder, herunder Novo Nordisk og Haldor Topsøe, benytter sig allerede af mulighederne med neutron og røntgen-synkrotron (n/x). Og i Europa er der opstået en række virksomheder, der lever af at servicere firmaer med synkrotronmålinger på især medico-området.

Danmark og Sverige opfører i disse år European Spallation Source (ESS) i Lund, som bliver en af verdens mest avancerede neutronfaciliteter. Alexandra Instituttets software kan hjælpe forskere og industri til hurtig visualisering og analyse af måleresultaterne fra ESS.