Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий



Скачать 42.22 Kb.
Дата25.07.2014
Размер42.22 Kb.
ТипДокументы

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА БАЗЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

А.А.Абрамов, Е.В.Зудилова, Д.П.Шамонин

Институт высокопроизводительных вычислений и баз данных Миннауки РФ, Санкт-Петербург

Тел.: (812) 251-00-38, факс: (812) 251-83-14, e-mail: zudilova@fn.csa.ru


В настоящее время прогресс в создании программных средств компьютерной визуализации обуславливается непрерывным повышением предъявляемых к ним требований. В области науки и техники – это необходимость наглядного представления и оперативного управления в режиме реального времени огромными массивами данных, полученными в результате расчетов с помощью сложных многомерных моделей.

В связи с этим усилия разработчиков программных средств компьютерной визуализации в последнее время направлены на создание сложных интерактивных систем, включающих информацию о структуре данных, области науки, где они были получены или будут использоваться, и адекватных средствах воспроизведения изображения.

Визуализация динамических процессов, описывающих сложные физические или химические процессы – это сложная и длительная работа, требующая совместного участия специалистов исследуемой предметной области и художников, занимающихся графической интерпретацией полученных результатов.

Трехмерная визуализации подразумевает имитацию некоторых исследуемых условий в системе трех координат (x,y,z) посредством установки хореографии или траектории движения трехмерного объекта. Если процесс достаточно сложен, то в отличие от двухмерной визуализации, где координат всего две (x,y), количество данных возрастает на 50% и соответственно на столько же увеличивается временной интервал, необходимый для получения визуализируемых данных. Если в случае двухмерной визуализации можно обойтись расчетами на обычных ПК, то в случае трехмерной визуализации потребность в дополнительной оперативной памяти, а также дисковом пространстве заставляет обратиться к более мощной технике, – такой как суперкомпьютеры, основанные на параллельной архитектуре и позволяющие использовать несколько процессорных узлов для решения одной задачи одновременно.

Непосредственно численному моделированию обычно предшествуют две стадии – подготовительная стадия и стадия алгоритмизации. Подготовительная стадия включает разработку математических моделей, наиболее эффективных схем организации численного моделирования, определение исследуемых зон и полей, задание граничных условий, установку шкал и критериев. Стадия алгоритмизации условно включает в себя выбор компьютерной системы, разработку алгоритма, адаптированного к архитектуре компьютера, подбор языка для программной реализации, отладку и тестирование.

Для организации численного моделирования разрабатываются специальные программные комплексы, на выходе которых формируются массивы цифровых данных, организованных в файлы некоторого специального формата, который довольно сложно интерпретировать с помощью графических средств, поддерживающих свои определенные наборы форматов. Таким образом, встает вопрос о необходимости преобразования или конвертации данных, полученных в процессе численного моделирования.

Для графической интерпретации полученных чисел, в первую очередь, необходимо подобрать такой графический пакет, который, с одной стороны, позволит оперировать большим количеством данных, а, с другой, будет обладать достаточными визуализационными возможностями: наложения сложных текстур, использование многомиллионных цветовых палитр, световых и проекционных эффектов, получение укрупненных изображений определенных сечений или фрагментов процесса и т.д. Некоторые средства визуализации хорошо работают со статическими объектами, другие наоборот предназначены для визуализации динамических процессов. Все это тоже необходимо учитывать при выборе средства для работы с графикой.

Созданная год назад в Институте высокопроизводительных вычислений и баз данных, лаборатория систем визуализации оснащена мощнейшим аппаратным и программным оборудованием для работы с трехмерными графическими изображениями. Имеющиеся в Институте две графические станции SGI Octane формируют уникальный высокопроизводительный ресурс, предназначенный для визуализации результатов научных расчетов в режиме реального времени с применением стандарта трехмерной машинной графики OpenGL.



Одним из наиболее широко используемых на сегодняшний день средством визуализации, в том числе и для графических станций SGI Octane, является свободно распространяемый графический пакет Geomview. Он позволяет просматривать геометрические объекты, полученные из других приложений. Сформированные по определенным правилам входные данные, получаемые из внешней программы, отображаются в виде трехмерного объекта Geomview. Над каждым объектом можно осуществить серию манипуляций: переместить объект, получить необходимое сечение или проекцию, увеличить или уменьшить масштаб отображаемой зоны, настроить световые эффекты и расположение камер.

Основная трудность во время работы с данным пакетом заключается в том, что Geomview предназначен для работы со статическими объектами. Для того чтобы иметь возможность визуализировать динамические процессы был разработан дополнительный модуль, который является законченным программным продуктом. Модуль получил название DYNVIS (DYNamic VISualizator – динамический визуализатор). Он позволяет не только осуществлять визуализацию динамических процессов в нескольких проекциях одновременно, но и комбинировать статическую визуализацию с динамической. Именно с помощью модуля DYNVIS, было создано несколько трехмерных анимационных роликов, демонстрирующих сложные физические процессы. Фрагменты из двух наиболее интересных фильмов будут продемонстрированы на конференции. Один фильм иллюстрирует процесс формирования конвективного облака в экстремальных условиях в трех различных проекциях. В другом показано движение точки в системе трех тел на Лагранжевой поверхности, причем сама поверхность изначально неподвижна и на нее можно воздействовать интерактивно, при этом точка двигается относительно данной поверхности по заданной траектории, и ее движение изменяется в соответствии с поверхностными перемещениями. Все расчеты проводились на суперкомпьютерных системах CONVEX и Parsytec, являющихся собственностью Института высокопроизводительных вычислений и баз данных.

Похожие:

Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconАнализ динамических процессов
Прежде всего будет проведено сравнение методов, с помощью которых может быть проведен анализ динамических переходных процессов
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconОсновные примитивы визуализации 1 Основные операции над данными в процессе визуализации 2
Научная визуализация – это междисциплинарное направление науки, основным назначением которого является визуализация 3-х мерных явлений...
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconСодержание концепции
Концепция системы мероприятий по популяризации достижений и перспектив использования суперкомпьютерных технологий с привлечением...
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2006 год Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2007 год Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconД. А. А хмедзянов
Информационная технология отладки динамических процессов в авиационных гтд при приемо-сдаточных испытаниях
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconСписок лауреатов Нобелевской премии по экономике
«За создание и применение динамических моделей к анализу экономических процессов»
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconЛауреаты нобелевской премии за достижения области «экономика»
«За создание и применение динамических моделей к анализу экономических процессов»
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconИдентификатор динамических процессов с заданным интервалом дискретности
Ключевые слова: частотная идентификация, программное обеспечение, экспериментальные исследования
Визуализация динамических процессов на базе суперкомпьютерных технологий iconВизуализация графо-аналитической модели вычислительного процесса
Рассматривается алгоритм визуализации графо-аналитических моделей вычислительных процессов в рамках сапр, на основе их формального...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org