Zellaufbau Java 3D Verteilungsalgorithmus

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Zellaufbau
Java 3D
Verteilungsalgorithmus
Christina Ander & Regina Bisdorf
Universität Bielefeld
06.12.2007
C. Ander & R. Bisdorf (Universität Bielefeld) Zellaufbau Java 3D Verteilungsalgorithmus
06.12.2007
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Zellaufbau
Tierzelle
Pflanzenzelle
Bakterienzelle
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Java 3D
Überblick
Szenengraph
Java 3D Rezept
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Verteilungsalgorithmus
Problemstellung
Konkave Hülle
4
Quellen
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Zellaufbau
Zellaufbau
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Zellaufbau
Tierzelle
Tierzelle
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Zellaufbau
Tierzelle
Tierzelle - Organellen
Name
Größe
[µm]
Anzahl
pro Zelle
Funktion
Nucleus (Zellkern)
5-16
1
Enthält die Chromosomen und damit
den Hauptteil des Erbguts, Steuerzentrum des
Zellstoffwechsels
“Ribosomenfabrik”, da an bestimmten
Bereichen einiger Chromosomen
angelagert, die für rRNAs kodieren
Erhaltung des inneren Milieus,
Abgrenzung, Stoffaustausch
Proteinbiosynthese (rau), Stoff- und
Flüssigkeitstransport, Verbindungswege
zwischen Zellorganellen (glatt)
Exozytosemechanismus (Ausschleusen von
Fremdkörpern), Sekretion, Hormonbildung,
Bildung der Lysosomen
ATP-Synthese (oxidative Phosphorylierung),
Energiegewinnung, Ort der Zellatmung,
Synthese wichtiger Moleküle, Fettsäureabbau
Degradierung von Fremdkörpern,
Autolyse nach Zelltod, intrazelluläres Recycling
Oxidierende Reaktionen
(zum Beispiel zum Abbau toxischer Moleküle)
Endocytose, Exocytose, intrazellulärer Transport
Nucleolus
Zellmembran
1-3
Stärke von
6-10 nm
1
Endoplasmatisches
Retikulum rau
(mit Ribosomen)/glatt
Golgi-Apparat
2-3
1
Mitochondrium
0,5-1
1000-2000
Lysosom
0,1-1
300
Peroxisom
0,5
400
Vesikel
1
200
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Zellaufbau
Pflanzenzelle
Pflanzenzelle
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Zellaufbau
Pflanzenzelle
Pflanzenzelle - Organellen
Zusätzliche Organellen pflanzlicher Zellen
Name
Anzahl
pro Zelle
Funktion
Chloroplast
Chromoplast
Leukoplast
Plasmodesmos
20-40
Fotosynthese
enthält Farbstoffe, zum Beispiel für Blütenfärbung
Synthese von Monoterpenen, Aufbau und Speicherung von Stärke
Verbindung von einer Pflanzenzelle zur Nachbarzelle
→ Stoffaustausch
Speicherung v. Nährstoffen, ist für den
Wasserhaushalt der Zelle zuständig, Proteindegradierung u. a.
Stabilisierung, Schutz
Zellsaftvakuole
Zellwand
1
→ keine Lysosomen
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Zellaufbau
Bakterienzelle
Bakterienzelle
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Zellaufbau
Bakterienzelle
Bakterienzelle - Organelle
Zusätzliche Organellen bakterieller Zellen
Name
Flagelle
Pilus
Granula
Kapsel
Funktion
Bewegung
typisch für gramnegative Bakterien, Anheftung
körnchenförmige Einlagerungen mit
Speicher- oder Sekretstoffen
Schutz vor Austrocknung, Phagozytose und
Ablösung von der Oberfläche
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Java 3D
Java 3D
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Java 3D
Überblick
Überblick
• Bibliothek von Java-Klassen
• dient zur Erzeugung, Manipulation und Darstellung dreidimensionaler
Grafiken
• wird seit 1997 entwickelt
• seit 2004 als Open Source freigegeben
• Programmkonzept basiert auf einem Szenegraphen
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Java 3D
Szenengraph
Szenengraph
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Java 3D
Szenengraph
BranchGroup
• Inhalt des Content-Branch für den Inhalt des Universums
• Inhalt des View-Branch für den View auf das Universum
• Branchgroups können compiliert werden
• gesamter Ast wird optimiert
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Java 3D
Szenengraph
TransformGroup
TransformGroup steht in Verbindung zu:
• einem Transform3D Objekt
• die Transformation definiert wird
• wirkt sich auf alle Kinder des Astes aus
• dient zur Translation, Rotation und Skalierung geometrischer Objekte
• oder einem Interpolator
• Blattknoten Behavior
• Basis für Interaktion und Animation
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Java 3D
Szenengraph
View Branch
ViewPlatform
• Legt das Koordinatensystem der Ansicht fest
View
• enthält Informationen zum rendern der Szene einem Gesichtspunkt
• besitzt Referenzen zu:
• PhysicalBody - zum Erstellen von Stereoscopischem Anzeigen von
Szenen
• PhysicalEnvironment - zum Tracking des Users
Canvas3D
• Erweiterung der Klasse AWT
• bietet eine Leinwandfür das 3D rendern
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Java 3D
Szenengraph
Content Branch
3D-Shapes
• geometrische Objekte im Szenengraph
• definiert sich über:
• Appearance
• Geometry
Behavior → Basis für Interaktion und Animation
• Interaktion
• Reaktion des Szenengraphen auf eine Aktion des Benutzers
• Animation
• Veränderung des Szenengraphen nach einem bestimmten Zeitintervall
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Java 3D
Java 3D Rezept
Rezept für ein Java 3d Univers
1
Erzeuge ein Canvas3D Objekt
2
Erzeuge ein VirtualUniverse Objekt
3
Erzeuge ein Locale Objekt und verbinde es mit dem VirtualUniverse
Objekt
Konstruiere den View Ast
4
1
2
3
4
5
Erzeuge ein View Objekt
Erzeuge ein ViewPlatform Objekt
Erzeuge ein Physical Body Objekt
Erzeuge ein PhysicalEnvironment Objekt
Verbinde die Objekte ViewPlatform, PhysicalBody,
PhysicalEnvironment und Canvas3D mit dem View Objekt
5
Konstruiere den/die Content Ast/Äste
6
Kompiliere die Äste
7
Hänge die Äste an das Locale Objekt
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Verteilungsalgorithmus
Verteilungsalgorithmus
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Verteilungsalgorithmus
Problemstellung
Problemstellung
(a) Bounding Box
(b)
Hülle
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Konkave
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Verteilungsalgorithmus
Konkave Hülle
Konkave Hülle
• bisher keine Implementierung in Java
• verschiedene Grundideen
• Algorithmus für konvexe Hülle zu Algorithmus für konkaver Hülle
verändern
• um einen Punkt eine Kugel mit festem Radius legen
→ Punkte auf Mantel der Kugel finden
→ aus diesen die Punkte auswählen, die auch auf der Oberfläche des
Objektes liegen
→ zur Hülle hinzufügen
• Ideen, die uns noch nicht gekommen sind :) (Vorschläge willkommen!)
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Quellen
Quellen
• Java 3D Api: http://java.sun.com/products/java-
media/3D/forDevelopers/J3D 1 3 API/j3dapi/index.html
• Essential Java 3D fast von Ian Palmer
• Wikipedia
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Quellen
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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