77366

ПРОЕКТ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Средства визуализации результатов численного моделирования можно разделить на три класса: Универсальные системы визуализации способные отображать большое многообразие визуальных объектов. Специализированные системы визуализации предметной области вычислительного эксперимента или специфических визуальных сущностей. Специализированные системы визуализации созданные специально для данного исследовательского проекта или даже конкретного пользователя.

Русский

2015-02-02

39.5 KB

0 чел.

ПРОЕКТ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

П.А. Васёв

ИММ УрО РАН, Екатеринбург 

Средства визуализации результатов численного моделирования можно разделить на три класса:

  1.  Универсальные системы визуализации, способные отображать большое многообразие визуальных объектов. Например, это широко известные системы ParaView и AVS.
  2.  Специализированные системы визуализации предметной области вычислительного эксперимента или специфических визуальных сущностей. Например: IVS3D (гео-информация), VENUS (молекулярные структуры), VolVis (разреженные 3-мерные массивы).
  3.  Специализированные системы визуализации, созданные специально для данного исследовательского проекта или даже конкретного пользователя.

Системы из классов (1) и (2) хороши тем, что позволяют в подходящих случаях быстро получить результат. При этом системы (1) могут даже играть роль «серебряной пули» - единого решения для всех задач визуализации. Однако недостатком таких систем является то, что они избыточны по своей природе, обладают перегруженным интерфейсом, и не учитывают всех нюансов исследовательского проекта, что приводит к дополнительным действиям и временным затратам со стороны пользователя.

Идеальный вариант для любого пользователя – система, созданная специально под его задачу с учётом всех его запросов и пожеланий. Однако разработка систем из класса (3) является сложным, дорогим и длительным процессом, который может позволить себе далеко не каждый исследовательский проект. Проблема заключается в том, что создание подобных систем каждый раз ведется практически «с нуля». В процессе работы разработчик систем визуализации решает задачи выбора технологии работы с данными, разработки видов отображения и метафор визуализации, разработки методик человеко-машинного взаимодействия, технические вопросы реализации системы.

Среди решаемых технических вопросов содержатся следующие:

 подбор окружения исполнения (MFC, .NET Forms, WCF, VCL, Qt etc),

 выбор графической библиотеки (OpenGL, DirectX etc) или среды рендеринга (VTK, OGRE, Open Inventor etc),

 реализация алгоритмов рендеринга и взаимодействия для требуемых визуальных сущностей,

 программирование оконного интерфейса, возможностей по настройке системы и так далее.

Для решения этих вопросов требуются высококвалифицированные специалисты, которые каждый раз тратят значительную часть своего времени на решение таких, казалось бы рутинных, задач.

В результате многолетней работы и создания целого ряда специализированных систем визуализации предлагается проект разработки инструмента, который мог бы значительно упростить или нивелировать часть возникающих технических проблем. Данный инструмент должен содержать в себе следующие особенности:

  1.  Расширяемое ядро по отображению различных визуальных сущностей – от примитивов (оси, отрезки, поверхности) до высокоуровневых объектов (сетки, графы, массивы).
  2.  Расширяемый набор средств обработки данных, например построение изоповерхностей, фильтрация, выявление особенностей.
  3.  Язык сценариев для управления средой, в рамках которого можно реализовать загрузку данных, их обработку, создание и управление визуальными объектами, взаимодействие с пользователем и так далее.
  4.  Возможность настройки пользовательского интерфейса, включая вывод элементов управления параметрами отображения и других механизмов взаимодействия со сценариями (3).

Создание подобной инструментальной среды позволит существенно сократить ресурсы, требуемые на разработку специализированных систем визуализации. Действительно, разработчик сможет реализовать загрузку произвольных данных на встроенном языке, обозначить визуальные объекты на этом же языке, при необходимости расширить возможности системы за счет добавления новых визуальных сущностей (описанных опять же на языке среды), настроить интерфейс пользователя и так далее.

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. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22646. Поширення електромагнітної хвиль в металевих середовищах. Скін ефект 94.5 KB
  Тоді в 1 покладемо : розвязок 5 шукаємо у вигляді: 6 звідки підставивши 6 в 5 отримаємо: звідси дисперсійне рня: 8 де n показаник заломлення показник затухання. Розглянемо квазістаціонарний випадок тобто коли і тоді для провідника маємо наступні рівняння Максвела: звідси: 12 Застосувавши до 2го з системи рівнянь 12 оператор rot маємо : де оператор Лапласа. для монохроматичних коливань тоді 13 . Шукаємо розвязок у вигляді: тоді отримаємо: 14 тобто комплексне тоді з 14 ...
22647. Електропровідність газів, рідин і твердих тіл 51 KB
  Електропровідність газів рідин і твердих тіл. Провідність визначається наявністю рухомих зарядів. Відрізняють електронну провідність в тв. тілі вакуумі і йонну провідність рідини гази.
22648. Предмет, структура і функції етики як науки 90 KB
  Поняття «етика» походить з давньогрецького «ethos», що спочатку позначало спільне місце мешкання. У епоху давньогрецької архаїки це слово набуло значення звичаю, характеру, темпераменту, образу думок. Рання грецька філософія надала поняттю «етика» термінологічний сенс, позначивши ним «природу», «натуру», «сталий характер»
22649. Електромагнітні потенціали. Рівняння для електромагнітних потенціалів, їх розв’язок у вигляді запізнювального потенціалу. Запізнювальні та випереджуючі потенціали 82.5 KB
  Рівняння для електромагнітних потенціалів їх розвязок у вигляді запізнювального потенціалу. Розвяжемо хвильові рівняння ; для потенціалів за допомогою функції Гріна. Шукаємо розв`язки у вигляді ; Рівняння для G: ; тоді ; . Домножимо рівняння на та .
22650. Випромінення електромагнітних хвиль. Електричне дипольне випромінення 156 KB
  З останньої формули випливає що найбільша енергія випромінюється в площині перпендикулярній до напрямку коливань диполя . У напрямку коливань диполя електричні хвилі не випромін. Інтенсивність випромінювання пропорційна частоті коливань диполя в четвертому степені і квадрату амплітуди коливань.
22651. Розсіяння електромагнітних хвиль. Формула Томсона 102 KB
  поле хвилі в частинці створює коливання зарядів частота яких збігається з частотою коливань ел. хвилі які поширюються в усі сторони. При наявності на шляху променя деякого тіла зявляються хвилі напрям поширення яких не збігається з напрямом поширення променя це явище називається розсіянням . Позначимо: і для падаючої хвилі і для розсіяної.
22652. Рівняння Максвела в чотиривимірній формі 144.5 KB
  Рівняння електродинаміки повинні бути однаковими в усіх інерціальних системах відліку і тому їх можна записати через 4вектори. Запишемо рівняння Максвела: ; ; ; . Скористаємося також рівнянням неперервності: ; де чотири вектор координати; 4вектор густини струму. Рівняння Максвела перетворюються на рівняння для потенціалів за умови калібровки Лоренца: .
22653. Фотони, квантування електромагнітного поля. Фотони 114.5 KB
  Якщо розглядати поля в обмеженому об`ємі то можна розкласти в ряд Фур`є накладаючи умови періодичності на біжучі плоскі хвилі з урахуванням того що дійсне : і хвильове рівняння перетвориться на рівняння для гармонічного осцилятора: Повна енергія електромагнітного поля в об`ємі : Якщо перейти від комплексних до дійсних т.; То вираз для енергії набуває вигляду Оскільки а отже то можна розкласти ці вектори на два компоненти в площині перпендикулярній: це система гармонічних осциляторів нормальні координати....
22654. Поширення світла в діелектричних середовищах. Дисперсія і поглинання 121.5 KB
  Поширення світла в діелектричних середовищах. Дисперсією світла називається залежність абсолютного показника заломлення від частоти падаючого на дану речовину світла Елм хвилі З означення швидкості світла слідує що також залежить від частоти Дисперсія світла виникає в результаті вимушених коливань заряджених частинок електронів і іонів під дією змінного поля елм хвилі. В класичній теорії дисперсії оптичний електрон розглядається як затухаючий гармонічний осцилятор: где частота власних коливань радіус вектор электрона...