Everything is growing. Everything is math.

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Ein virtuelles Terrarium

Die Welt ist eine Formelsammlung.
Wenn man an die Mathematik glaubt, scheint es nichts zu geben, was sich nicht in Zahlen ausdrücken lässt. Alles ist berechenbar, solange die Rechenleistung es hergibt.


Dieses Projekt ist eine experimentelle Auseinandersetzung mit organischem Wachstum, sowie der Ausbildung wiederkehrender Muster und Formen in der Natur und den Antworten, die Mathematik und Biologie auf diese Phänomene geben. Entstanden ist ein virtuelles Terrarium, dass es ermöglicht organische Wachstumssimulationen auf Basis dreier verschiedener Modelle in 3D zu betrachten und die Parameter der Simulation vor und während des Wachstums zu bestimmen und frei zu verändern. Alle organischen Formen werden GPU-basiert und in Echtzeit generiert und gerendert.

Alle drei mathematischen Modelle, die den verschiedenen Visualisierungen zugrunde liegen, produzieren sowohl in ihrer 2-dimensionalen, als auch in ihrer 3-dimensionalen Ausprägung, Muster, die vielfältig in der Natur auftreten. Während mit Differnentialwachstum die Entstehung von Organen, Blüten, Blättern oder verschiedenen Meerestieren modelliert werden kann, findet man Muster, die ein Reaction-Diffusion System entstehen lässt unter anderem auf dem Fell von Leoparden, Giraffen, aber auch auf der Haut von Fröschen und vielen anderen Tieren. Die Kumulation eines 2D Reaction-Diffusion Systems über Zeit in die dritte Dimension wie in diesem Beispiel macht es möglich das Wachstum einiger Korallenarten zu modellieren. Ein Cellular Automata ist zunächst mal nur ein Grid von Zellen mit einfachen Regeln, die abhängig vom Zustand einer Zelle und ihren Nachbarzellen, ganz verschiedene Ausprägungen annehmen können. Ein bekanntes Beispiel für einen 1-dimensionalen Cellular Automata befindet sich beispielsweise auf den Häusern urzeitlicher Seeschnecken, aber auch zur Simulation von Termitenbauten eignet sich der Algorithmus.

Da es essenziell für den Betrachter ist die wachsende 3-dimensionale Struktur der organischen Formen von allen Seiten betrachten zu können, wachsen diese in einer Art virtuellem Terrarium. Dieses besteht aus einem Kubus aus vier nach außen gerichteten Monitoren, die mit Winkeln verkleidet und einem Deckel aus Acrylglas versehen wurden. Da der Kopf des Betrachters mit Hilfe einer Tiefenkamera im Raum getrackt wird, verschiebt sich die Parallaxe der virtuellen Kamera zusammen mit dem Standpunkt des Betrachters. So wird eine Tiefenwirkung erzielt und das Objekt erscheint wie ein 3-dimensionales Hologramm innerhalb des Kubus. Wenn der Betrachter das Terrarium umkreist, kann er die organischen Formen so von allen Seiten betrachten und auch von weiter oben oder aus der Hocke in das Innere des Terrariums sehen.

Über ein Smartphone-Interface hat der Betrachter die Möglichkeit selbst zum Schöpfer zu werden und kann über die verschiedenen Parameter der Simulationen das Wachstum in Echtzeit beeinflussen. Dabei wird deutlich wie instabil so manche Gleichung ist, bei der nur eine winzige Änderung bereits zu übermäßigem oder gar keinem Wachstum mehr führen kann. Neben dem Kopf werden auch die Hände des Betrachters im Raum getrackt, so ist es möglich mit beiden Händen in das innere des Terrariums zu fassen und Teile auszuschneiden, um so die innere Struktur genauer begutachten zu können.

Auch wenn bestimmte Muster und Formen häufiger entstehen als andere ist die Varianz der generierten organischen Formen trotzdem enorm und es lassen sich mit ein und demselben Modell durch Änderung verschiedener Parameter unendlich viele Varianten erzeugen.

31 Kommentare

Maaax! krasse visuals ! Geiles parametrisches Design. Love it!

Soooo nice ich muss gleich noch nen kommentar da lassen !!! Whaaat?!?!?!

Ich schließe mich Don an!!! Absolut faszinierende visuelle Welt die du da aufgedeckt hast! Und auch deine Umsetzung: on Point! Großer Applaus 👏🏼 💯🔥

Schaut halt einfach mega nice aus!

Richtig spannende Thematik und crazy Umsetzung! Ich hoffe das Terrarium mal in echt sehen zu können. Klingt und sieht echt beeindruckend aus.

Unfassbar heftig, könnte mir das ewig anschauen 🤯👏🏽

Sieht absolut toll aus! Ich wünsche mir sehr das mal live sehen zu können!

Unfassbar gut!

Es sieht einfach so schön aus!! Mega gut (:

Könnte ich mir Stundenlang ansehen! Sehr schön! Viel Erfolg

Max du bist echt krass!

GEIL!!!!

Wow, das ist nicht nur visuell unfassbar schön, sondern auch technisch absolut krass!! tiefen Respekt für das Projekt, wahnsinnig gut gelungen! 🙂

Richtig gut geworden, Respekt!

omq richtig richtig gut. Tolles Projekt

Richtig faszinierend!

OMG das ist ja Cool 🙂

mir fehlen immer noch die Worte… War spannend den Verlauf über das Semester mitzuerleben.

🤯 richtig krasses Projekt! Super umfangreich und visuell auch sehr spannend, Respekt!

Diggah, wie hast du das innerhalb von einem Semester geschafft? Ich haette mich zwei Monate nur mit den ganzen Algos beschaeftigt. Big UP!

Ich bin sehr beeindruckt – super Arbeit!

Sehr cooler Vortrag!👏🏼

richtig cool sieht hammer aus und voll interessant

Soooo crazy Max!!! Richtig gut ✌🏻

Auf ewig beeindruckt von diesem Brett, keine Ahnung wie du das alles geschafft hast. Respekt.

Wie heißt die Font, Max??

Danke euch allen für die lieben Worte 🙂 @Richie das ist die Suisse.

Und die Auszeichnungsschrift im Logo entsteht dadurch, wenn man für ein paar Frames den Reaction-Diffusion Algorithmus über die Suisse laufen lässt.

Mal wieder richtig krass abgeliefert!

Extrem spannend, super interessant und die Umsetzung ist richtig stark! Respekt!

I love it, da öffnen sich so viele dastellungs möglichkeiten!

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