Forscher simuliert Schnee grafisch am Computer

Eine möglichst perfekte Abbildung der Wirklichkeit in virtuellen Computerwelten ist ein Ziel, dem Programmierer in den letzten Jahren immer näher gekommen sind. Sogar höchst komplexe Phänomene wie Rauch, Wasser oder ganze Pflanzen wurden dabei bereits in befriedigender Qualität simuliert. Erstaunlicherweise existiert jedoch in virtuellen Welten wie Second Life   oder wesentlich elaborierteren Computerspielen noch kein einziger brauchbarer Algorithmus, um eine vorgegebene Landschaft virtuell zu beschneien. "Schnee ist eben eines der komplexesten Materialien, die auf der Welt existieren", sagt Niels von Festenberg . Ein Quadratzentimeter Schnee werde von Tausenden von Schneeflocken verschiedener Form und Größe gebildet, und je nach Temperatur und Luftdruck verhalte sich Schnee völlig unterschiedlich im Fallen und im Zusammenhalt der Flocken. Der Mitarbeiter am Institut für Software- und Multimediatechnik der TU Dresden   hat nun im Rahmen seiner Doktorarbeit ein neues Schnee-Modell für virtuelle Landschaften entwickelt.

"Frühere Arbeiten auf diesem Feld modellierten Schnee entweder sehr rechenaufwendig, in dem sie jede einzelne Flocke simulierten, oder vereinfachten das Problem zu weit, indem sie Schnee wie eine durchgehende dicke Decke über die Landschaft legten", erklärt von Festenberg. Für sein Dissertationsprojekt geht der Software-Entwickler einen Mittelweg. Für sein Simulationsmodell analysierte er im ersten Schritt, wie sich Schnee in der realen Welt um komplexe Strukturen herum anlagert. Dabei untersuchte er auch ungewöhnliche Spezialfälle - wie etwa Schnee an einem glatten Straßenschild "festpappt". In einem zweiten Schritt übertrug er die Erkenntnisse auf ein Schneemodell, das topografische Höhendaten verarbeitet und eine ganzheitlich beschneite Szenerie errechnet, die realen Verhältnissen an Detailtreue kaum nachsteht.

Schnee, der auf Zedern fällt
Das sehr komplexe Problem des Beschneiens einer Landschaft könne man dem des realistischen Beleuchtens als verwandt ansehen, erklärt der Dresdner Physiker und Informatiker: "Es gibt eine Art weicher Schatten, wie durch Überlagerungen von reflektiertem und gebrochenem Licht. Schnee, der beispielsweise auf einen Nadelbaum fällt, wird von kleinen Zweigen und Nadeln mehrmals in seinem Fall umgeleitet, bevor er endgültig liegen bleibt." Das Resultat seiner Berechnungen ist ein
komplexes Wahrscheinlichkeitsmodell von Schneemassen-Verteilungen (snow mass probability distribution), das später weiter beeinflusst werden kann, wenn etwa jemand in der simulierten Schneedecke Fussspuren hinterlässt.