77287

О СОЗДАНИИ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ НАУЧНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

При визуализации той или иной сущности специфическими являются выбор конкретного двух или трехмерного геометрического представления абстрактного объекта и разработка алгоритма построения этого представления на основе данных производимых вычислительной программой. Можно выделить три класса систем визуализации. Наконец к третьему классу относятся специализированные системы визуализации созданные специально для данного исследовательского проекта или даже конкретного пользователя.

Русский

2015-02-02

33 KB

0 чел.

О СОЗДАНИИ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ НАУЧНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

П.А. Васёв*, С.С.Кумков*, Е.Ю.Шмаков**

*ИММ УрО РАН, Екатеринбург       **УрФУ, Екатеринбург

Под научной визуализацией традиционно понимают методику перевода абстрактных объекты в геометрические образы, что дает возможность исследователю наблюдать результаты численного моделирования явлений и процессов. При визуализации той или иной сущности специфическими являются выбор конкретного двух- или трехмерного геометрического представления абстрактного объекта и разработка алгоритма построения этого представления на основе данных, производимых вычислительной программой. Инструментарий манипулирования полученными геометрическими объектами (перемещение, повороты, масштабирование, изменение видимости, цвета, прозрачности и т.п.), как правило, совпадает для различных задач.

Можно выделить три класса систем визуализации. Первый – универсальные системы, которые включают набор алгоритмов построения тех или иных типовых представлений. К этому классу относятся широко известные системы ParaView и AVS. Второй класс – специализированные системы специфических визуальных сущностей. Например, это такие пакеты как IVS3D (гео-информация), VENUS (молекулярные структуры), VolVis (разреженные 3-мерные массивы). Наконец, к третьему классу относятся специализированные системы визуализации, созданные специально для данного исследовательского проекта или даже конкретного пользователя.

Системы первых двух классов хороши тем, что позволяют в подходящих случаях быстро получить результат. Однако на практике часто оказывается, что имеющиеся алгоритмы построения геометрических объектов, заложенные в подобные пакеты, удовлетворяют требованиям пользователя лишь частично или не удовлетворяют вовсе, а добавление собственных модулей построения геометрических объектов невозможно.

Идеальный вариант для любого пользователя – система, созданная специально под его задачу с учётом всех его запросов и пожеланий. Но создание подобных систем каждый раз ведется практически «с нуля», и для решения всех возникающих вопросов требуются высококвалифицированные специалисты, которые тратят значительную часть своего времени на реализацию именно типовой задачи – создание пользовательского интерфейса.

Авторы разработали систему визуализации, которая решает указанные проблемы. Она содержит весьма богатый пользовательский интерфейс, а также включает мощное ядро, позволяющее хранить трехмерную сцену и динамически работать с ней посредством программного интерфейса (API). В рамках предложенной системы пользователю для визуализации тех или иных объектов нужно разработать модуль, представляемый в виде библиотеки DLL оговоренного формата. Процедуры, помещенные в этот модуль, читают выходные файлы данных вычислительной программы, конструируют их геометрическое представление и помещают соответствующие объекты в сцену.

Текущая версия программы написана на языке C# для среды исполнения Microsoft .Net 4.0. При разработке использовалась оконная библиотека WPF среды .Net и библиотека трехмерной графики Media3D.

Таким образом, разработка системы визуализации из сложного проекта, включающего в себя множество рутинных технических задач, превращается в процесс настройки, адаптации и расширения имеющегося «конструктора систем визуализации» в едином стандарте. 

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 14 "Интеллектуальные информационные технологии, математическое моделирование, системный анализ и автоматизация" при поддержке УрО РАН, проект 09-П-1-1003, и грант РФФИ 10-01-96006.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72847. Смог (восстановительный и окислительный). Условия образования смога и методы борьбы с ним 62 KB
  Именно жители английской столицы первыми столкнулись с проблемами связанными с загрязнением городского воздуха. Загрязнение воздуха могут вызывать и входящие в состав топлива примеси в первую очередь соединения серы.
72848. Кислотные осадки. Источники образования и негативное воздействие на биологические объекты 60.5 KB
  Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (H2SO4) и азотной ( HNO3) кислот. Наличие серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу.
72849. Озон и его свойства. Механизм образования и разрушения озонового слоя. Защитные свойства атмосферы от действия УФИ 61 KB
  Эти процессы компенсируются быстрыми реакциями обратного соединения атомов в молекулы поэтому концентрации атомов O и N ниже 100 км очень малы. Но лишь примерно со 100 км атомарный кислород становится одним из основных компонентов атмосферы а на высоте около 150 км концентрации...
72850. Взаимоотношения природы и общества. Парниковые газы и парниковый эффект. Возможные последствия (глобальное изменение климата). Киотский протокол 63 KB
  Взаимодействие общества и природы как естественный и объективный процесс необходимое условие существования человека проявляется в двух основных формах. Использование природных ресурсов выступая одной из форм взаимодействия общества и природы обеспечивает экономические интересы общества.
72852. Понятия ареала, заказника, заповедника, национального парка, ботанического сада. Правовой режим особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Правовой режим экологически неблагополучных территорий (зоны чрезвычайной экологической ситуации и зоны экологиче 65.5 KB
  Заповедник - особо охраняемая территория или акватория полностью или частично исключённая из хозяйственного использования в целях сохранения природных комплексов охраны видов животных и растений а также наблюдения за природными процессами;...
72853. Ресурсы окружающей среды. Классификация ресурсов. Законодательство об охране земельных ресурсов, флоры и фауны 66 KB
  Природные ресурсы (естественные ресурсы) - элементы природы, часть всей совокупности природных условий и важнейшие составляющие природной среды, которые употребляются (или могут быть использованы) при данном уровне развития производительных сил для ублажения разнообразных...
72854. Государственные органы охраны окружающей среды 60.5 KB
  Государственные органы охраны окружающей среды Государственные органы управления контроля и надзора в области охраны окружающей среды подразделяются на две категории: органы общей и специальной компетенции.