Computergrafik

Das Treffens des German Chapters of European Women in Mathematics
fand am 3. und 4. Mai 2018 im Mathematikon in Heidelberg statt.
Am Rande der Konferenz der Mathematikerinnen sprach Gudrun mit
Susanne Krömker. Sie leitet seit 2004 die Computergrafik-Gruppe
des Interdisziplinären Zentrums für Wissenschaftliches
Rechnen(IWR) an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg.


In der Computergrafik geht es grob gesagt um Analyse und
Bearbeitung von Daten und ihre Darstellung als visuelle
Information, d.h. es kommen sehr viele unterschiedliche
Anforderungen zusammen. Andererseits sind die Themen, die jeweils
dahinter stecken auch ganz besonders vielgestaltig. Für Susanne
begann 1989 die Faszination mit der Darstellung einer reaktiven
Strömung, bei der explosionsartig Wärme freigesetzt wird. Im
Experiment ist die Apparatur geborsten, die Simulation liefert
die Erklärung durch eine von den Wänden reflektierte Druckwelle
und die Visualisierung macht den zeitlich enorm kurzen
Explosionsvorgang mit Temperatur- und Druckverteilung im
reaktiven Gemisch anschaulich.


Anschließend hat sie sich in ihrer Promotion mit partiellen
Differentialgleichungen zur Beschreibung katalytischer Prozesse
an Oberflächen beschäftigt, sich aber nie ganz von dem Thema
Computergrafik getrennt, das in den 1990er Jahren dann richtig
Fahrt aufnahm. Heute ist die Computergrafik technisch gesehen
eine typische Anwendung für Hochleistungsrechnen. Außerdem gibt
es immer wieder interessante Entwicklungen, die die Möglichkeiten
von Grafikkarten unkonventionell ausnutzen. Aber es geht auch
darum, geeignete Methoden zu entwicklen und zu implementieren,
mit denen die von 3D-Scannern erfassten Messdaten auf ihren
Informationsgehalt reduziert werden können. Grundsätzlich müssen
dabei immer dreidimensionale Vorgänge auf dem zweidimensionalen
Bildschirm dargestellt werden. Dazu braucht man projektive
Geometrie - ein Thema, das in der Vorlesung mitunter abstrakt und
von der Realität weit entfernt scheint. In ihrer
Geometrie-Vorlesung für Sudierende der Mathematik kann Susanne
ihre Erfahrungen aus der Informatik sehr anschaulich einbringen
wie hier im Video für die Fano Ebene: (YouTube)


Etwa seit dem Jahr 2000 gab es in der Arbeitsgruppe von Susanne
viele besonders interessante und sehr unterschiedliche Projekte.
Ein Forschungsschwerpunkt lag dabei in der Kombination von
Computertomographie und Oberflächendaten, um aus beiden
Bildgebungsverfahren im Resultat ein verbessertes Bild zu
erhalten: ILATO-Projekt (Improving Limited Angle computed
Tomography by Optical data integration).


Außerdem hat sich die enge Zusammenarbeit mit Archäologen,
Historikern und Geologen als besonders fruchtbar erwiesen.
Beispiele dafür sind der theoriebildende Diskurs zum digitalen
Modell des Klosters Lorsch (seit 1991 Weltkulturerbe der UNESCO)
oder die Rekonstruktion von Inschriften in Tafeln und auf
Grabsteinen, z.B. auf dem jüdischen Friedhof in Worms. Diese
Analyse basiert auf Multiskalen Integralinvarianten, einem
Filterverfahren, das in dem Softwareframework GigaMesh (Autor:
Hubert Mara, IWR, Universität Heidelberg) implementiert ist. Oder
die Rekonstruktion der Karten von barocken Globen, u.a. des
Gottorfer Globus, mit HiIfe von anisotrop diffusiver Filterung.


Die Arbeitsgruppe hat Ausgrabungen im Tempelgebiet von Angkor in
Kambodscha, dem größten Tempelgebiet der Welt, wissenschaftlich
begleitet. Es gelang eine virtuelle architektonische
Rekonstruktion des größten Tempels Angkor Wat oder die
Rekonstruktion einer sechs Meter hohen Schiva-Statue aus Koh Ker,
von der einzelne Puzzle-Teile über mehrere Museen der Welt
verstreut sind.


Susanne hatte sich 1983 zunächst für ein Studium der Mathematik
und Betriebswirtschaft in Osnabrück entschieden, hat dann aber
den Wechsel nach Heidelberg verbunden mit der Hinwendungen zu
anderen Natur- und Geisteswissenschaften nie bereut.
Literatur und weiterführende Informationen

Inschrift aus Gisela-Grab entziffert, Historisches Museum der
Pfalz Speyer / Universität Heidelberg, 7. November 2016 damals.de

S. Krömker: Digitales Modell Kloster Lorsch - Ein Ladenburger
Diskurs zum Thema virtueller Rekonstruktion in: Sonderheft
Sehenswerte, Schlösser und Gärten Hessen, 1/2015.

A. Beyer, H. Mara and S. Krömker: ILATO Project: Fusion of
Optical Surface Models and Volumetric CT Data in:
arXiv:1404.6583, 2014.

S. Krömker: Neue Methoden zur besseren Lesbarkeit
mittelalterlicher Grabsteine am Beispiel des Heiligen Sands in
Worms, in: Die SchUM-Gemeinden Speyer - Worms - Mainz. Auf dem
Weg zum Welterbe. Schnell & Steiner, pp. 167 - 188, 2013.

H. G. Bock, W. Jäger, M. J. Winckler (eds.), Scientific
Computing and Cultural Heritage, Contributions in Mathematical
and Computational Sciences, Volume 3, Springer, 2013.

A. Hoffmann, F. Zimmermann, H. Scharr, S. Krömker, C. Schulz:
Instantaneous three-dimensional visualization of concentration
distributions in turbulent flows with crossed-plane laser-induced
fluorescence imaging, Applied Physics B: Lasers and Optics, 2004.

Fosdick, L.D., E.R. Jessup, C.J.C. Schauble, and G. Domik, An
Introduction to High-Performance Scientific Computing, MIT Press,
0-262-06181-3, 750 pp, 1995.