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

38708. Построение обобщенных моделей Марковица, а также разработка методов оптимизации портфеля по этим моделям 1.48 MB
  Развитие математической модели нечеткой случайной величины для решения задач портфельного анализа. В первой главе диссертации развивается модель нечеткой случайной величины разработанная в работе [72]. Основное внимание направлено на представление нечеткой случайной величины и разработку исчисления позволяющего оценивать основные числовые характеристики нечеткой случайной величины: ожидаемое значение коэффициенты ковариации и дисперсию. Определение нечеткой случайной величины.
38709. ЛИНГВОСТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ЛЕКСИКОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЮРИДИЧЕСКОЙ ТЕРМИНОЛОГИИ В НЕСПЕЦИАЛЬНОЙ СФЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 2.51 MB
  Грамматические категории юридических терминов и словосочетаний58 2. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНОГО СЛОВАРЯ ЮРИДИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ ИЗ ПРОИЗВЕДЕНИЙ ДЖ. О модели частотного словаря юридических терминов из произведений Дж.178 ПРИЛОЖЕНИЕ 2: Частотный словарь юридических терминов из произведений Дж.
38710. ДЕРМАТОСКОПИЯ В РАННЕЙ ДИАГНОСТИКЕ И СКРИНИНГЕ МЕЛАНОМЫ КОЖИ 401 KB
  Барсуков Актуальность темы Несмотря на то что частота МК составляет лишь 35 от всех первичных злокачественных опухолей кожи она относится к категории наиболее агрессивных опухолей метастазирующих как лимфогенным так и гематогенным путем Давыдов М. Нет четкого представления о дифференциальнодиагностических критериях доброкачественных и злокачественных пигментированных новообразований кожи. Цель исследования Разработка метода неинвазивной ранней диагностики МК на основе комплексного использования цифровой и Zoomфотографии кожи...
38711. ФОРМИРОВАНИЕ НАЛОГОВЫХ ДОХОДОВ ГОСУДАРСТВЕННОГО СЕКТОРА 743.5 KB
  Налоги — один из древнейших финансовых институтов. Их возникновение связано с возникновением и становлением государственности. Известно, что в VII—VI вв. до н. э. в Древней Греции уже были введены налоги на доходы в размере десятой или двадцатой части доходов. В понятии «налог» переплелись не только экономический и философский смысл, но и конкретная форма правовых взаимоотношений
38712. МЕТОД ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА БОЛЬШИХ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛЕСКОПОВ И ЕГО ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 4.57 MB
  ЛЕБЕДЕВА На правах рукописи Шаенко Александр Юрьевич МЕТОД ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА БОЛЬШИХ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛЕСКОПОВ И ЕГО ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ Специальность 05.3] МЕТОД ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА [0. Существующие программные комплексы теплового расчета предназначены в основном для расчета космических аппаратов с небольшим разбросом температур. Прямая реализация расчета космических аппаратов с большим разбросом температур и сложной геометрической конфигурацией по классической вычислительной схеме приводит к необходимости использовать суперЭВМ в то время как...
38713. Определение биохимических и фармакокинетических свойств эритроцитов-переносчиков антрациклиновых антибиотиков 236.5 KB
  Преимущества использования нагруженных антрациклиновыми антибиотиками эритроцитов по сравнению со стандартными формами этих препаратов показаны в ряде экспериментов на культурах клеток и на животных [Zocchi 1988 1989 Bentti 1989 Gudreult 1989 tullkhnov 1992 1994]. Описаны случаи использования эритроцитов нагруженных доксорубицином в ветеринарии [Mtherne 1994] а также единичные случаи применения их в клинической практике [Tonetti 1992 tullkhnov 1997 Куликова 1998]. Однако несмотря на обнадеживающие результаты существует проблема...
38714. ФИЛОСОФСКИЙ СКЕПТИЦИЗМ И ПРОБЛЕМА ДОСТОВЕРНОСТИ ЗНАНИЯ 849.5 KB
  01 Онтология и теория познания Диссертация на соискание ученой степени кандидата философских наук Научный руководитель – доктор философских наук профессор Никоненко С. Логика практических контекстов знания . Философское сомнение и логические категории знания.
38716. ОПТИНСКИЕ И ГЛИНСКИЕ СТАРЦЫ КАК ПРОДОЛЖАТЕЛИ ДУХОВНОГО ДЕЛАНИЯ ПРЕПОДОБНОГО ПАИСИЯ (ВЕЛИЧКОВСКОГО) 22.89 MB
  Например высоко отзывался о Глинской пустыни преподобный Серафим Саровский который нередко направлял к преподобному игумену Филарету Данилевскому просивших благословения на поступление в монастырь указывая на обитель его как на великую школу иноческой жизни3. А знаменитый миссионер преподобный Макарий Глухарев писал об этой обители так: Это школа Христова это одна из светлых точек на земном шаре в которую дабы войти надлежит умалиться до Христова младенчества4. Схиархимандрит Иоанн Маслов в своём труде Преподобный Амвросий...