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Der Autor untersucht im Rahmen dieser Diplomarbeit die Sicherheit des Zugangs zu Netzwerkdiensten in der Fachhochschule Düsseldorf. Dabei werden sicherheitsrelevante Fragen wie Klartext Kommunikation bei der Authentifizierung und beim Transport der Daten über Netzwerkdienste beschrieben und Alternativen hierzu aufgezeigt. Im Rahmen der Diplomarbeit wurde die Teilnahme der Fachhochschule Düsseldorf am Pilotprojekt DFN-PKI-2 für Public Key Infrastrukturen des Deutschen Forschungsnetzes initiiert und organisiert. Weiterhin stellt der Autor die PKI-Technologie und deren praktische Einsatz anhand eines VPN Dienstes zur Sicherung der bestehenden Netzwerkdienste vor.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer virtuellen Umgebung, die das charakteristische Klangabstrahlverhalten eines Musikinstruments in Echtzeit erfahrbar macht. Es wird eine virtuelle Umgebung geschaffen, in der sich der Benutzer frei um ein Musikinstrument bewegen kann und in Echtzeit ein akustisches und visuelles Feedback erhält. Durch die Verbindung der auditiven und visuellen Elemente und die Möglichkeit der Interaktion, wird das Erleben und die Wahrnehmung der Effekte intensiviert. Die Simulation des charakteristischen Klangabstrahlverhaltens erfolgt nicht durch eine rechenaufwändige Klangsynthese wie z.B. Physical Modeling, sondern basiert auf der Lautstärkeinterpolation einer Mehrkanalaufnahme. Die Verwendung der realen Aufnahmen ermöglicht eine annähernd naturgetreue Abbildung des Klangabstrahlverhaltens und ist, im Gegensatz zu rechenaufwändigen Klangsyntheseverfahren, echtzeitfähig. Zusätzlich wurde ein einfacher Filter entwickelt, der das charakteristische Klangabstrahlverhalten des Instruments eher qualitativ simuliert und sich problemlos in Echtzeit 3D-Anwendungen implementieren lässt. Die beiden entwickelten Methoden zur Simulation des Klangabstrahlverhaltens wurden mittels Spektralanalyse und anhand eines durchgeführten Hörtests auf ihre Funktionalität und ihre Gültigkeit überprüft.
Die Diplomarbeit beinhaltet die Finite-Elemente-Simulation eines Systems aus Stoßfängerquerträgers und Crashboxen. Durch eine gezielte Deformation sollen diese Elemente einen Teil der Aufprallenergie aufnehmen. In dieser Berechnung prallt das System mit einer hohen Geschwindigkeit auf eine Barriere auf. Dabei entstehen große Verformungen. Die gesamte Simulation spielt sich innerhalb von wenigen Millisekunden ab.Das Problem ist also gekennzeichnet durch die Lösung eines nichtlinearen dynamischen Problems mit großen Verformungen. Das speziell hierfür geeignete explizite Verfahren wurde hierbei verwendet. Dieses Verfahren zeichnet sich gegenüber dem impliziten durch kürzere Berechnungszeiten am Computer aus, vorausgesetzt die Stabilitätsbeschränkungen werden hierbei nicht verletzt. Eine Einführung in die Thematik der Finiten-Elemente-Methode (FEM)ist am Anfang dieser Diplomarbeit gesetzt. Von den Grundlagen der linear-elastischen FEM-Berechnungen erfolgt hiernach die Ausweitung auf nichtlineare FEM-Berechnungen. Materialeigenschaften wie das plastische Verformen (Fließen) oder die zunehmende Verfestigung mit steigender Beanspruchung werden hierbei aufgegriffen und in das FE-Modell eingearbeitet. Die eigentliche Simulation erfolgte in mehreren Schritten. Das System des Stoßfängerquerträgers wurde hierbei in die Komponenten Crashbox und Stoßfängerquerträger aufgeteilt. Die Auslegung der Crashbox erfolgte also getrennt. Es werden mehrere Varianten der Crashbox simuliert, wobei die Maße sowie die Wandstärke als vorgegeben angesehen werden. Die Varianten unterschieden sich in der Form der Falten an der Crashbox, welche eine gezielte Deformation und somit eine effizientere Aufnahme der Aufprallenergie, steuern sollen. Die Auslegung des Stoßfängerquerträgers erfolgte in ähnlicher Weise. In Hinblick auf Materialeinsparungen und Verstärkungen im Bereich vor der Crashbox werden mehrere Varianten gesondert simuliert. Aus den Ergebnissen der vorangehenden Analysen setzte sich schließlich das Gesamtsystem zusammen. Um die Aussagekraft dieser Analysen zu untersuchen wird am Ende der Aufprall des Gesamtsystems auf eine versetzte und deformierbare Barriere simuliert.
Der Autor stellt eine Methode vor, um einer computergenerierten Szene auf neue Art und Weise zusätzlichen Realismus zu verleihen. Er tut dies unter Erweiterung des traditionellen festen Shadingmodells durch Bildsequenzen (nachfolgend Videotextur genannt), welche die Oberflächen anderer Objekte innerhalb einer Szene in Echtzeit beleuchten. Im Rahmen der Diplomarbeit wurde eine Beispielanwendung erstellt, in der eine vorbeiziehende Landschaft (Videotextur) auf den Innenraum eines computergenerierten Zuges (3D-Polygon-Geometrie) einen Beleuchtungseinfluß ausübt. Diese Integration von real gefilmtem Material und computergenerierten Bildern ist eine übliche Vorgehensweise bei Spezialeffekten für Film und Fernsehen, aber erst seit kurzem bietet die durchschnittliche PC-Grafikhardware entsprechende Möglichkeiten unter Echtzeitbedingungen an. Um dieses Vorhaben umzusetzen wird umfangreicher Gebrauch der OpenGL Shader- Hochsprache gemacht, durch die ein Shaderentwickler in der Lage ist, mit einem C-ähnlichen Programm die Pixelberechnungsfunktionalität der Grafikkarte seinen W ünschen entsprechend anzupassen.