Point Cloud
Punktwolke
Was ist eine Punktwolke?
Beim 3D-Modellieren ist eine Punktwolke eine Menge von Datenpunkten in einem 3D-Koordinatensystem, das üblicherweise durch die XYZ-Achsen definiert ist. Jeder Punkt repräsentiert eine einzelne räumliche Messung auf der Oberfläche des Objekts. Zusammengenommen bildet eine Punktwolke die gesamte Außenfläche eines Objekts ab. Wird zusätzlich der RGB-Wert jedes Punkts erfasst, können der Punktwolke auch Farbinformationen hinzugefügt werden. Eine Punktwolke wird mit einem 3D-Scanner, LiDAR oder einer Photogrammetrie-Software erstellt. Durch ein als Oberflächenrekonstruktion bezeichnetes Verfahren kann sie in die gängigen Formate von Polygonnetzen, CAD-Modellen oder NURBS-Oberflächenmodellen konvertiert werden.
Warum wird sie benötigt?
Da immer mehr Dinge aus unserem Alltag in die digitale Welt übertragen werden, bieten Punktwolken eine schnellere Möglichkeit, ein präzises virtuelles Abbild eines bestehenden Objekts zu erstellen. Die Zahl der möglichen Anwendungen ist nahezu unbegrenzt. Hier einige Beispiele:
Bildung und Unterhaltung: Ein realer Ort wie der Buckingham Palace oder die Chinesische Mauer kann gescannt und als Punktwolkendaten erfasst werden. Mithilfe einer Renderfarm lässt sich ein äußerst detailliertes digitales Modell erstellen, das in einem Spielfilm für Spezialeffekte oder für virtuelle Rundgänge durch Online-Besucher eingesetzt werden kann.
Erhaltung und Restaurierung: Historische Bauwerke müssen nicht im Lauf der Zeit verloren gehen. Punktwolken können dazu verwendet werden, sie für die Nachwelt zu dokumentieren oder nach einem Unglück sogar wiederherzustellen. So wurde beispielsweise nach dem Brand von Notre-Dame de Paris im Jahr 2019 eine Punktwolke mit einer Milliarde Datenpunkten herangezogen, um die Restaurierungsarbeiten zu unterstützen.
Sicherheitsinspektionen: Eine weitere zunehmend verbreitete Anwendung von Punktwolken sind Sicherheitsinspektionen während eines Bauprojekts. An wichtigen Meilensteinen des Projekts kann eine Punktwolke erstellt werden, um zu überprüfen, ob die Bauarbeiten präzise nach den Plänen des Architekten ausgeführt werden. Auf diese Aufzeichnungen kann zurückgegriffen werden, falls in Zukunft Probleme mit dem Bauwerk auftreten.
Autonome Fahrzeuge: Die selbstfahrenden Autos der Zukunft nutzen Sensoren, um Punktwolkeninformationen zu erfassen. Dies unterstützt die Entwicklung von Algorithmen für maschinelles Lernen und Deep Learning, die wiederum ADAS-Technologien immer weiter verbessern, bis eine vollständige Automatisierung erreicht ist.
Bildung und Unterhaltung: Ein realer Ort wie der Buckingham Palace oder die Chinesische Mauer kann gescannt und als Punktwolkendaten erfasst werden. Mithilfe einer Renderfarm lässt sich ein äußerst detailliertes digitales Modell erstellen, das in einem Spielfilm für Spezialeffekte oder für virtuelle Rundgänge durch Online-Besucher eingesetzt werden kann.
Erhaltung und Restaurierung: Historische Bauwerke müssen nicht im Lauf der Zeit verloren gehen. Punktwolken können dazu verwendet werden, sie für die Nachwelt zu dokumentieren oder nach einem Unglück sogar wiederherzustellen. So wurde beispielsweise nach dem Brand von Notre-Dame de Paris im Jahr 2019 eine Punktwolke mit einer Milliarde Datenpunkten herangezogen, um die Restaurierungsarbeiten zu unterstützen.
Sicherheitsinspektionen: Eine weitere zunehmend verbreitete Anwendung von Punktwolken sind Sicherheitsinspektionen während eines Bauprojekts. An wichtigen Meilensteinen des Projekts kann eine Punktwolke erstellt werden, um zu überprüfen, ob die Bauarbeiten präzise nach den Plänen des Architekten ausgeführt werden. Auf diese Aufzeichnungen kann zurückgegriffen werden, falls in Zukunft Probleme mit dem Bauwerk auftreten.
Autonome Fahrzeuge: Die selbstfahrenden Autos der Zukunft nutzen Sensoren, um Punktwolkeninformationen zu erfassen. Dies unterstützt die Entwicklung von Algorithmen für maschinelles Lernen und Deep Learning, die wiederum ADAS-Technologien immer weiter verbessern, bis eine vollständige Automatisierung erreicht ist.
Wie unterstützt GIGABYTE?
Wie man sich vorstellen kann, kann eine Punktwolke aus Millionen oder sogar Milliarden Datenpunkten bestehen. So umfasst die Punktwolke des fast 400 Jahre alten Tempels des Kriegsgottes in Tainan, Taiwan, eine Milliarde Punkte. Für die regelmäßige Verarbeitung groß angelegter Punktwolken sind leistungsstarke Prozessoren und modernste parallele Rechenleistung erforderlich.
Hier kommt GIGABYTE ins Spiel. Die G-Series GPU-Server von GIGABYTE gehören dank einer der höchsten auf dem Markt verfügbaren Dichten an GPU-Beschleunigern zu den führenden Lösungen der Branche. Dadurch lassen sich komplexe Berechnungen und die Verarbeitung großer Datenmengen mittels paralleler Datenverarbeitung besonders effizient durchführen. Das National Center for High-performance Computing (NCHC) in Taiwan entschied sich für den 1U-Server mit 4 Nodes G191-H44 und den 4U-Server mit 8 Nodes G481-S80 von GIGABYTE, um eine cloudbasierte Renderfarm aufzubauen, die auch Berechnungsdienste für Punktwolken bereitstellt. Der G481-S80 zeichnet sich durch seine hohe Dichte und leistungsstarke parallele Rechenfähigkeit aus. Der G191-H44 überzeugt durch geringe Latenz, eine hervorragende Internetanbindung und Kompatibilität mit 5G-Netzinfrastrukturen. Beide Server wurden strengen Tests unterzogen, um ihre Leistung und Stabilität auch unter hoher Belastung sicherzustellen – etwa wenn sich Dutzende Benutzer gleichzeitig anmelden, um ein 4K-Video in hoher Auflösung zu verarbeiten.
Hier kommt GIGABYTE ins Spiel. Die G-Series GPU-Server von GIGABYTE gehören dank einer der höchsten auf dem Markt verfügbaren Dichten an GPU-Beschleunigern zu den führenden Lösungen der Branche. Dadurch lassen sich komplexe Berechnungen und die Verarbeitung großer Datenmengen mittels paralleler Datenverarbeitung besonders effizient durchführen. Das National Center for High-performance Computing (NCHC) in Taiwan entschied sich für den 1U-Server mit 4 Nodes G191-H44 und den 4U-Server mit 8 Nodes G481-S80 von GIGABYTE, um eine cloudbasierte Renderfarm aufzubauen, die auch Berechnungsdienste für Punktwolken bereitstellt. Der G481-S80 zeichnet sich durch seine hohe Dichte und leistungsstarke parallele Rechenfähigkeit aus. Der G191-H44 überzeugt durch geringe Latenz, eine hervorragende Internetanbindung und Kompatibilität mit 5G-Netzinfrastrukturen. Beide Server wurden strengen Tests unterzogen, um ihre Leistung und Stabilität auch unter hoher Belastung sicherzustellen – etwa wenn sich Dutzende Benutzer gleichzeitig anmelden, um ein 4K-Video in hoher Auflösung zu verarbeiten.
