Simulation & Datenvisualisierung an der Hochschule Kempten | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für Simulation & Datenvisualisierung an der Hochschule Kempten

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist eine Voronoi Zerlegung?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Beobachtungsraum wird in Bereiche unterteilt
  • Jeder Bereich ist einem Beobachtungsraum zugeordnet
  • In jedem Punkt in einem Bereich gelten dieselben Daten
  • Alle Punkte eines Bereichs haben einen kleineren Abstand zum Beobachtungspunkt als zum benachbarten Beobachtungspunkt 
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TESTE DEIN WISSEN

Welche Skalenniveaus gibt es und was sind ihre Eigenschaften?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Nominalskala
    Benneung einer Kategorie, die sich NICHT in eine Ordnung bringen lässt --> Jedes Objekt muss eindeutig zugeordnet werden können.
    Bsp.: Wohnstatus, Führerscheinprüfung, Geschlechter, Beruf
  • Ordinalskala
    Ausprägungen von Messdaten, die sich in Rangordnung bringen lassen
    Bsp.: Sprachkenntnisse, Noten, Bewertungsrangliste, politische Ausrichtung
  • Intervallskala
    festgestellte Rangordnung und Abstandsgrößen zwischen zwei benachtbarten Werten sind immer gleich
    --> kein natürlichen Nullpunkt aka willkürlich gewählt
    Bsp.: Temperatur in Celcius, Kalenderzeiten
  • Verhältnisskala
    --> fester, absoluter Nullpunkt
    Bsp.: Blutdruck, Lebensalter, Temperatur in Kelvin, Preise in Währungen, Ausgaben, Monatsspielzeiten
  • Absolutskala
    --> fester Nullpunkt und Einheiten der Skala liegen eindeutig fest
    keine Möglichkeiten die Daten zu transformieren
    Bsp.: Häufigkeiten
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TESTE DEIN WISSEN

Wie funktioniert Windowing? (Windowing = HF Units am Monitor darstellen)

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TESTE DEIN WISSEN
  • legt fest, welcher Ausschnitt der Skala der Hounsfield Skala im Bild Grauwerte von Schwarz bis Weiß zugewiesen wird, welche Benutzer wahrnehmen und Monitor darstellen kann
  • Einstellung von Kontrast und Helligkeit der Farbwerte
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TESTE DEIN WISSEN

Nennen & Erklären Sie die drei Schritte der Visualisierungspipeline.

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TESTE DEIN WISSEN

1) Filtering (Datenaufbereitung)

  • Vervollständigung
  • Reduzierung
  • Fehlerkorrektur
  • Selektion relevanter Daten
  • Transformation der Daten
  • Bereinigung der Daten
  • Berechnung von Sekundärinformationen wie Gradienten, Mittelwerte

2) Mapping (Erzeugung von Geometriemodellen)

  • Wahl der Darstellungsform, geeigneter Geometrie, Farbwahl
  • Wahl der Darstellungstechnik (1d, 2d, 3d) und Perspektive der Daten

3) Rendering (Bildgenerierung)

  • aus Geometriemodellen wird Bild
  • Anpassung auf Ausgabemedium
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Was ist LIC und wie funktioniert es?

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TESTE DEIN WISSEN
Line Integral Convolution = Methode zur Visualisierung von Vektorfeldern zB Strömungsfeldern

Vorgehen (Faltung)
  • Berechnung eines Segments einer gegebenen Länge entlang Stromlinie vor & nach jedem Pixel der Basistextur
  • Sammeln und Gewichten von Samplepunkten aus Basistextur auf diesem Stromliniensegment
  • Berechnung eines gefilterten Grauwertes aus Samplepunkten

Ausgabe
  • Bild mit Grauwerten aus Faltung
  • Effekt: Grauwerte auf einer Stromlinie ähneln sich
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TESTE DEIN WISSEN
Nennen Sie Ziele wissenschaftlicher Visualisierung
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TESTE DEIN WISSEN
  • Erzeugung einer geeigneten visuellen Präsentation einer gegebenen Datenmenge
  • Bearbeitungsziele: 
        - Explorative Analyse: es gibt noch keine
          Hypothese
        - Konfirmative Analyse: Hypothese über-
          prüfen & verifizieren
        - Präsentation: Visualisierung verifizierter 
          Daten
  • Simulation, wenn reale Experimente zu aufwendig, kostspielig, unethisch sind
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TESTE DEIN WISSEN
Beschreiben Sie die Gütekritierien der Visualisierung und nennen Sie Beispiele
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TESTE DEIN WISSEN
  • Expressivität (Ausdrucksfähigkeit) --> Darstellung soll nur zeigen was Daten enthalten
  • Effektivität --> passende Darstellungsform
  • Angemessenheit (Adäquatheit) --> nicht zu aufwendig oder teuer 
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TESTE DEIN WISSEN
Was sind Bahn-/Streich-/Zeitlinien?
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TESTE DEIN WISSEN
  • Bahnlinien = den Pfad eines einzelnen Partikels in einem Strömungsfeld
  • Streichlinie = den Pfad mehrerer Partikel, die nacheinander an derselben Position eines Strömungsfeldes losgelassen werden
  • Zeitlinie = an verschiedenen, auf einer geraden Linie liegenden Punkte zu einem bestimmten Zeitpunkt Partikel in Strom freisetzen
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TESTE DEIN WISSEN
Beschreiben sie die HU Skala und deren Wertebereich
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TESTE DEIN WISSEN
  • Beschreibung der Abschwächung von Röntgenstrahlung in Gewebe 
  • in Graustufenbildern dargestellt
  • Werte können Gewebearten zugeordnet und pathologische Abweichungen erkannt werden
  • Bewegt sich im Bereich von 4096 Graustufen
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Beschreiben Sie Schichtabstand und Schichtdicke
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TESTE DEIN WISSEN
  • Schlichtdicke = Ausdehnung der Bilddicke in z Richtung (je dünner Schichtdicke, desto höher potentielles Rauschen in Bild)
  • Schichtabstand = Distanz zwischen Zentren der einzelnen Schichten (je geringer Schichtabstand desto genauer Daten)

Schichtabstand < Schichtdicke führt zu Zusammenhängenden bzw überlappenden Schichten
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Beschreiben Sie das Emission Absorptions Modell
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TESTE DEIN WISSEN
  • Beschreibung durch das Volume Rendering Integral, welches sich aus der Absorptions und Emissions Komponente zusammensetzt
  • Emissions Absorptions Modell vermischt Lichtanteile (Farben = Emission und Opazitätswert = Absorption) der Volumenelemente
  • die Intensität I(s) steht allgemein für Emission und Absorption
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Beschreiben Sie Daten & Kriterien der Strömungsvisualisierung
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  • Daten bestehen aus mindestens einer vektoriellen Größe (Geschwindigkeitsvektor) und weiteren skalaren (Druck, Temperatur) und vektoriellen Größen (Wirbelstärke, Gradient) 
  • Strömungsdaten liegen als Array in strukturierten 2d, 3d oder 4d Gitter vor    --> Strömungsfeld
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Beispielhafte Karteikarten für deinen Simulation & Datenvisualisierung Kurs an der Hochschule Kempten - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Was ist eine Voronoi Zerlegung?

A:
  • Beobachtungsraum wird in Bereiche unterteilt
  • Jeder Bereich ist einem Beobachtungsraum zugeordnet
  • In jedem Punkt in einem Bereich gelten dieselben Daten
  • Alle Punkte eines Bereichs haben einen kleineren Abstand zum Beobachtungspunkt als zum benachbarten Beobachtungspunkt 
Q:

Welche Skalenniveaus gibt es und was sind ihre Eigenschaften?

A:
  • Nominalskala
    Benneung einer Kategorie, die sich NICHT in eine Ordnung bringen lässt --> Jedes Objekt muss eindeutig zugeordnet werden können.
    Bsp.: Wohnstatus, Führerscheinprüfung, Geschlechter, Beruf
  • Ordinalskala
    Ausprägungen von Messdaten, die sich in Rangordnung bringen lassen
    Bsp.: Sprachkenntnisse, Noten, Bewertungsrangliste, politische Ausrichtung
  • Intervallskala
    festgestellte Rangordnung und Abstandsgrößen zwischen zwei benachtbarten Werten sind immer gleich
    --> kein natürlichen Nullpunkt aka willkürlich gewählt
    Bsp.: Temperatur in Celcius, Kalenderzeiten
  • Verhältnisskala
    --> fester, absoluter Nullpunkt
    Bsp.: Blutdruck, Lebensalter, Temperatur in Kelvin, Preise in Währungen, Ausgaben, Monatsspielzeiten
  • Absolutskala
    --> fester Nullpunkt und Einheiten der Skala liegen eindeutig fest
    keine Möglichkeiten die Daten zu transformieren
    Bsp.: Häufigkeiten
Q:

Wie funktioniert Windowing? (Windowing = HF Units am Monitor darstellen)

A:
  • legt fest, welcher Ausschnitt der Skala der Hounsfield Skala im Bild Grauwerte von Schwarz bis Weiß zugewiesen wird, welche Benutzer wahrnehmen und Monitor darstellen kann
  • Einstellung von Kontrast und Helligkeit der Farbwerte
Q:

Nennen & Erklären Sie die drei Schritte der Visualisierungspipeline.

A:

1) Filtering (Datenaufbereitung)

  • Vervollständigung
  • Reduzierung
  • Fehlerkorrektur
  • Selektion relevanter Daten
  • Transformation der Daten
  • Bereinigung der Daten
  • Berechnung von Sekundärinformationen wie Gradienten, Mittelwerte

2) Mapping (Erzeugung von Geometriemodellen)

  • Wahl der Darstellungsform, geeigneter Geometrie, Farbwahl
  • Wahl der Darstellungstechnik (1d, 2d, 3d) und Perspektive der Daten

3) Rendering (Bildgenerierung)

  • aus Geometriemodellen wird Bild
  • Anpassung auf Ausgabemedium
Q:

Was ist LIC und wie funktioniert es?

A:
Line Integral Convolution = Methode zur Visualisierung von Vektorfeldern zB Strömungsfeldern

Vorgehen (Faltung)
  • Berechnung eines Segments einer gegebenen Länge entlang Stromlinie vor & nach jedem Pixel der Basistextur
  • Sammeln und Gewichten von Samplepunkten aus Basistextur auf diesem Stromliniensegment
  • Berechnung eines gefilterten Grauwertes aus Samplepunkten

Ausgabe
  • Bild mit Grauwerten aus Faltung
  • Effekt: Grauwerte auf einer Stromlinie ähneln sich
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Q:
Nennen Sie Ziele wissenschaftlicher Visualisierung
A:
  • Erzeugung einer geeigneten visuellen Präsentation einer gegebenen Datenmenge
  • Bearbeitungsziele: 
        - Explorative Analyse: es gibt noch keine
          Hypothese
        - Konfirmative Analyse: Hypothese über-
          prüfen & verifizieren
        - Präsentation: Visualisierung verifizierter 
          Daten
  • Simulation, wenn reale Experimente zu aufwendig, kostspielig, unethisch sind
Q:
Beschreiben Sie die Gütekritierien der Visualisierung und nennen Sie Beispiele
A:
  • Expressivität (Ausdrucksfähigkeit) --> Darstellung soll nur zeigen was Daten enthalten
  • Effektivität --> passende Darstellungsform
  • Angemessenheit (Adäquatheit) --> nicht zu aufwendig oder teuer 
Q:
Was sind Bahn-/Streich-/Zeitlinien?
A:
  • Bahnlinien = den Pfad eines einzelnen Partikels in einem Strömungsfeld
  • Streichlinie = den Pfad mehrerer Partikel, die nacheinander an derselben Position eines Strömungsfeldes losgelassen werden
  • Zeitlinie = an verschiedenen, auf einer geraden Linie liegenden Punkte zu einem bestimmten Zeitpunkt Partikel in Strom freisetzen
Q:
Beschreiben sie die HU Skala und deren Wertebereich
A:
  • Beschreibung der Abschwächung von Röntgenstrahlung in Gewebe 
  • in Graustufenbildern dargestellt
  • Werte können Gewebearten zugeordnet und pathologische Abweichungen erkannt werden
  • Bewegt sich im Bereich von 4096 Graustufen
Q:
Beschreiben Sie Schichtabstand und Schichtdicke
A:
  • Schlichtdicke = Ausdehnung der Bilddicke in z Richtung (je dünner Schichtdicke, desto höher potentielles Rauschen in Bild)
  • Schichtabstand = Distanz zwischen Zentren der einzelnen Schichten (je geringer Schichtabstand desto genauer Daten)

Schichtabstand < Schichtdicke führt zu Zusammenhängenden bzw überlappenden Schichten
Q:
Beschreiben Sie das Emission Absorptions Modell
A:
  • Beschreibung durch das Volume Rendering Integral, welches sich aus der Absorptions und Emissions Komponente zusammensetzt
  • Emissions Absorptions Modell vermischt Lichtanteile (Farben = Emission und Opazitätswert = Absorption) der Volumenelemente
  • die Intensität I(s) steht allgemein für Emission und Absorption
Q:
Beschreiben Sie Daten & Kriterien der Strömungsvisualisierung
A:
  • Daten bestehen aus mindestens einer vektoriellen Größe (Geschwindigkeitsvektor) und weiteren skalaren (Druck, Temperatur) und vektoriellen Größen (Wirbelstärke, Gradient) 
  • Strömungsdaten liegen als Array in strukturierten 2d, 3d oder 4d Gitter vor    --> Strömungsfeld
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