Echtzeit-Datenvisualisierung mit Realtime-Shadern

Monomango entwickelte für das IBM Watson IoT Center ein interaktives Exponat, das die Gebäude-IoT erlebbar macht. Mit Realtime-Shadern visualisiert ihre iPad-Anwendung 10.000 Datenpunkte in Echtzeit.



Realtime-Shadern

Um das interaktive Exponat zu steuern, entwickelte Monomango eine iPad-App in OpenFrameworks mit zwei verschiedenen Modi: Im Storymode projiziert sie sieben 3D-gerenderte Filmkapitel auf die Oberfläche eines Acrylstein-Modells. Im interaktiven Datamode können Besucher die Sensordaten aus dem IoT-Gebäude in Echtzeit visualisieren. So lässt sich etwa direkt am Gebäudemodell zei­gen, wie sich die CO2-Werte bezüglich Sommer- und Winterzeit unterscheiden, oder über einen bestimm­ten Zeitraum verfolgen, in welchen Stockwerken be­sonders viele Menschen unterwegs sind.

Für die Darstellung der vier verschiedenen Datenarten – Temperatur, CO2, Luftfeuchtigkeit und VOC (flüchtige organische Verbindun­gen) – kommen im Datamode der Anwendung sogenannte GLSL Realtime-Shader zum Einsatz – kleine Programme, die in der Programmiersprache OpenGL Shading Language (GLSL) direkt auf dem Grafikprozessor ausgeführt werden, sodass man damit in Echtzeit das Aussehen eines Objekts berechnen oder Spezialeffekte wie Texturen oder Beleuchtung erzeugen kann.

Bei der visuellen Gestaltung in TouchDesigner orientierte sich Monomango an den typischen Aggregat­zuständen der Elemente, zu denen das Intelligent Building Daten erhebt. Das Verhalten, also die Bewegungsästhetik der Shader, korre­liert direkt mit der Höhe und Änderung der Messwerte über einen gewissen Zeitraum. So wird die Luftfeuchtigkeit mithilfe eines Liquid-Shaders visualisiert, CO2 und VOC über gasförmiges Aussehen und die Temperatur über eine Art Heat­map, die sich über das ganze Gebäude ausbreitet.

Folgendes Video bietet eine grundlegende Einführung in die OpenGL Shading Language in TouchDesigner.

Sounddesign für Datenvisualisierung

Komponist Olivier Fröhlich komponierte für den Datenmode mit Analogsynthesizer und nach dem Prinzip der Granularsynthese in Ableton Live abstrakte Sounds, die zwischen luftig, warm und wässrig variieren. Diese Klänge bauen sich auf und wieder ab, wechseln die Lautstärke und verweben sich derart, dass am Ende eine sehr organische, fast lebendige Soundkulisse steht. Einen ausführlichen Bericht zum Projekt lesen Sie in PAGE 05.19. Eine Dokumentation ist seit kurzem auch auf der Website von Monomango zu finden.


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