77374

Распределенная виртуальная сцена в онлайн-визуализации

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Визуализация результатов вычислений для большого числа задач выполняется с помощью трехмерной графики. Для отображения результатов счета часто применяются стандартные графические пакеты, такие как ParaView или Open Data Explorer. При этом существует необходимость получать представление и о ходе выполнения программы и состоянии обрабатываемых данных.

Русский

2015-02-02

30.5 KB

1 чел.

Распределенная виртуальная сцена в онлайн-визуализации

Васёв П.А., ИММ УрО РАН

Визуализация результатов вычислений для большого числа задач выполняется с помощью трехмерной графики. Для отображения результатов счета часто применяются стандартные графические пакеты,  такие как ParaView или Open Data Explorer. При этом существует необходимость получать представление и о ходе выполнения программы и состоянии обрабатываемых данных. Проблема заключается в том, что наличие стандартных решений для онлайн-визуализации во время выполнения параллельных программ – большая редкость. Существует и вторая проблема – создание правильной концепции взаимодействия с системой онлайн-визуализации. Работа с такой системой должна быть логичной и понятной как с точки зрения написания параллельных программ, так и с точки зрения человеко-машинного взаимодействия.

Нами предлагается парадигма распределенной виртуальной сцены, которая заключается в следующем. Пусть существует среда визуализации, которая позволяет создавать в ее рамках сцены из трехмерных объектов, добавлять туда эти объекты целиком или по частям и сохранять сцены. Для параллельного разработчика предоставляется интерфейс для выполнения этих действий программным образом. Для взаимодействия с человеком также существует графическая оболочка, отображающая содержание имеющихся сцен. Таким образом, сцена создается и наполняется из параллельной программы, а пользователь может наблюдать текущее содержание сцены – во время работы программы или после ее завершения.

Термин «распределенность» в названии говорит о различных вариантах физического хранения накопленной в сценах информации и организации рендеринга. Виртуальность подразумевает, что среда является обособленной, находящейся в «вычислительном облаке», как с точки зрения программных интерфейсов, так и для конечного пользователя.

С точки зрения интерфейса с параллельной программой изучается два подхода. Первый заключается в непосредственном конструировании объектов сцены из параллельной программы – установке координат узлов сеток, значений в них и так далее. Второй подход состоит в публикации высокоуровневых данных, например информации о распределении сетки по памяти процессов. Оба варианта, по мнению автора, являются концептуально логичными и могут оказаться успешными на практике.

Особое внимание уделяется возможности использования существующих графических пакетов для хранения и представления полученной информации. При этом исследуется такой вариант конфигурации, при котором эти компоненты функционируют на выделенных вычислительных мощностях, и взаимодействуют с конечным рабочим местом пользователя с помощью средств удаленной визуализации.

В качестве результатов исследования ожидается получить удобную в использовании модель трехмерной визуализации для высокопроизводительных вычислений.

Distributed virtual scene for online-visualization

Pavel Vasev, IMM UrB RAS

In many cases, the visualization of calculation results in high performance computing area is performed using three-dimensional graphics. There are a lot of wide spreaded software exist to visualize calculated data in this way, for example Para View and Open Data Explorer. The problem is that this software is not intended to be used for online visualization and steering. It cannot interact with the working application and show it’s state. Another problem is conceptual – how to provide handy and flexible architecture for such interaction.

We suggest the paradigm of distributed virtual scene. It works by the following way. Let’s imagine visualization system that allows to create 3D scenes programmatically, add objects into the scene and so forth. HPC application may connect to the visualization system and push some 3D objects to the scene. By the other hand, the developer may visually interact with this system and see the scene during or after HPC application execution.

The use of “distributed” and “virtual” terms is not accidental. We suppose that scenes should be stored and rendered in a distributed manner. This may be only the way as the size of data may be very large. And the virtuality means that the visualization system should act as a “compute cloud” for both sides: HPC application and a human user.

First of all, we investigate an appropriate API approach for interoperation with HPC applications. We are looking for a combination of following possible solutions. Application may construct the scene by adding 3D primitives – lines, squares, etc. In addition, application may add the primitives to the scene of higher level, for example calculation mesh’s parts.

Secondly, we are looking for existing wide spreaded visualization application that may be used for storage and rendering. We believe that it is possible to adapt some existing solution for our needs so we can concentrate on interoperation components of the system.

As the result of our investigation, we expect to achieve flexible and handy visualization model for high performance computing area.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19207. Движение в неоднородном магнитном поле 333 KB
  Лекция № 3. Движение в неоднородном магнитном поле. Дрейфовое приближение условия применимости дрейфовая скорость. Дрейфы в неоднородном магнитном поле. Адиабатический инвариант. Движение в скрещенных электрическом и магнитном полях. Общий случай скрещенных поля л...
19208. Аналогия световой и электронной оптики. Электронная оптика параксиальных пучков 735 KB
  Лекция № 4. Аналогия световой и электронной оптики. Электронная оптика параксиальных пучков. Движение заряженных частиц в аксиальносимметричном электрическом поле. Основные типы электростатических линз. IV. Электронная оптика. 4.1. Аналогия световой и электрон
19209. Движение заряженных частиц в аксиально-симметричном магнитном поле. Магнитные линзы 412.5 KB
  Лекция № 5. Движение заряженных частиц в аксиальносимметричном магнитном поле. Магнитные линзы. Фокусировка короткой катушкой. Магнитные квадрупольные линзы жесткая фокусировка. Магнитные электронные микроскопы. Аберрация электронных линз. V. Магнитные линзы. ...
19210. Ограничение тока пространственным зарядом в диоде. Формула Ленгмюра и Богуславского для плоских и цилиндрических электродов 325.5 KB
  Лекция № 6. Ограничение тока пространственным зарядом в диоде. Формула Ленгмюра и Богуславского для плоских и цилиндрических электродов. Учет начальных скоростей частиц. Образование виртуального катода. Предельная плотность тока пучка частиц в пролетном промежутке
19211. Расхождение пучков заряженных частиц под действием собственного объемного заряда 421.5 KB
  Лекция № 7. Расхождение пучков заряженных частиц под действием собственного объемного заряда. Прямолинейные пучки электронных лучей электронные пушки Пирса. VII. Формирование электронных и ионных пучков. 7.1. Расплывание пучков заряженных частиц под действи
19212. Электромагнитные ускорители плазмы. МГД приближение для описания динамики 269 KB
  Лекция 8 VIII. Плазменные ускорители. Электромагнитные ускорители плазмы. МГД приближение для описания динамики. Одножидкостная модель. Магнитное давление. Равновесие плазменной границы. Рельсотрон. 8.1. МГД приближение. Для описания ускорения плазмы магни...
19213. Термоэлектронная эмиссия. Статистический и термодинамические вывод формулы плотности тока термоэлектронной эмиссии 557.5 KB
  Лекция № 9. Термоэлектронная эмиссия. Статистический и термодинамические вывод формулы плотности тока термоэлектронной эмиссии. Влияние внешнего электрического поля Эффект Шоттки. Распределение термоэлектронов по энергиям. Средняя энергия термоэлектронов. Эксп
19214. Влияние поверхностной неоднородности материала катода на термоэмиссию 557 KB
  Лекция № 10. Влияние поверхностной неоднородности материала катода на термоэмиссию. Пленочные катоды. Оксидные катоды. Автоэлектронная эмиссия. Изменение температуры эмиттера при термо и автоэлектронной эмиссии. 9.7. Влияние поверхностной неоднородности материала...
19215. Фотоэлектронная эмиссия. Законы Столетова и Эйнштейна. Теория фотоэмиссии 476 KB
  Лекция № 11. Фотоэлектронная эмиссия. Законы Столетова и Эйнштейна. Теория фотоэмиссии. Кривая Фаулера. Применение фотоэмиссии в технике. Фотокатоды. XI. ФОТОэлектронная эмиссия. 11.1. Законы фотоэффекта. В широком смысле фотоэффект – это возникновение или измене