Von Michael Scherbaum, inTrace GmbH, Saarbrücken sowie Prof. Dr. Philipp Slusallek und Friederike Meyer zu Tittingdorf, Universität des Saarlandes

Wie stark spiegelt die Windschutzscheibe? Kann man die Instrumente auch bei intensivem Sonnenlicht noch ablesen? Diese und andere Fragen können Ingenieure heute mit Hilfe von interaktiv erzeugten und photorealistischen Bildern schon beantworten, wenn das reale Fahrzeug noch gar nicht existiert.

Möglich wird das durch das neue Echtzeit-Ray-Tracing-Verfahren. Dieses von Saarbrücker Computergraphikern entwickelte Verfahren ist inzwischen bei fast allen deutschen OEM im Einsatz. Das Echtzeit-Ray-Tracing entstand aus einem Projekt des Lehrstuhls für Computergraphik der Universität Saarbrücken und wurde von der inTrace GmbH bis zur Marktreife gebracht. Das Verfahren ermöglicht es, dreidimensionale Modelle mit riesigen Datenmengen interaktiv hochrealistisch darzustellen, zu bewegen und zu verändern. Schatten, Lichtbrechungen und Spiegelungen werden naturgetreu wiedergegeben. Die OEM nutzen das Verfahren bereits, um Planungsfehler und Sicherheitsprobleme sichtbar zu machen und zu beseitigen, ehe ein Fahrzeug
überhaupt gebaut wird.

Licht korrekt berechnet

Die von inTrace seit Mitte 2003 vermarktete Software wird inzwischen von BMW, Audi, Volkswagen und Anderen eingesetzt. 2004 hat Volkswagen etwa 20 Millionen Euro in zwei Visualisierungszentren investiert, die mit dieser neuen Ray-Tracing-Technik arbeiten. Für das originale CAD-Modell eines VW Golf müssen teilweise die Daten von mehr als 20 Millionen Dreiecken interaktiv verarbeitet werden. Den Konstrukteuren ermöglicht diese neue Technik, beispielsweise Fehler und Irritationen zu beseitigen, die durch Reflektionen oder Brechungen von Licht im Auto entstehen. Sie können aber auch die Wirkung eines neuen Designs beurteilen.

Möglich wird dies durch die physikalisch korrekte Berechnung der Lichtausbreitung mit Hilfe der Saarbrücker Software. Durch die Simulation der Lichtausbreitung können die Modelle realitätsgetreu dargestellt und gleichzeitig verschiedene Konstruktionsvarianten geschaltet werden. Bisher waren nur unbewegte Bilder (so genannte Stills) möglich, deren Berechnung typischerweise mehrere Minuten bis Stunden dauerte. Oder aber die Konstrukteure verzichteten auf die Korrektheit der Darstellung um die Daten interaktiv darzustellen. Inzwischen ist es möglich, Automodelle in ihrer Gesamtheit zu testen und Probleme schon vor dem Bau zu erkennen. Durch diese visuellen Simulationen steigt die Sicherheit der Fahrzeuge deutlich. Die Zahl der benötigten Prototypen eines Autos sinkt, so lassen sich erhebliche Kosten einsparen.

Bald könnte das neue Verfahren auch für kleinere Lieferanten interessant werden, für die bisher die hohe Rechenleistung von Ray-Tracing ein Hindernis war. Denn die Fortschritte in der Computerchip-Technik ermöglichen inzwischen kompakte Systeme mit genügend Rechenleistung.
Quelle: OEM & Lieferant Messeausgabe 2006

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