面向工程與科學(xué)計(jì)算的分布式可視化系統(tǒng)研究.pdf

1、本文深入研究了一類分布式可視化原型系統(tǒng)的軟件框架和核心算法。軟件框架設(shè)計(jì)方面，針對(duì)協(xié)同操作的需求，重點(diǎn)關(guān)注分布式可視化的協(xié)同控制權(quán)管理、協(xié)同會(huì)話重建和可視化過(guò)程共享問(wèn)題。核心算法方面，針對(duì)標(biāo)量場(chǎng)，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的快速可視化，實(shí)現(xiàn)了一類面向非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的并行元投影體繪制算法；針對(duì)矢量場(chǎng)，為清晰地展示特征區(qū)域的流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一類三維矢量場(chǎng)流動(dòng)拓?fù)渌惴ā?本文分析三個(gè)協(xié)同可視化模型，然后提出一個(gè)基于命令模式的分布式協(xié)同可視化系

2、統(tǒng)框架。這個(gè)框架分成兩個(gè)部分。一部分是一個(gè)分布式可視化子系統(tǒng)，另一部分是一個(gè)稱為CESC_Remote_DI協(xié)同部件。通過(guò)使用CESC_Remote_DI，實(shí)現(xiàn)研究人員間的協(xié)同可視化操作。針對(duì)協(xié)同可視化控制權(quán)限，本文采用主從模式，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制權(quán)的管理，并且該控制權(quán)可以在協(xié)同者之間相互傳遞。通過(guò)使用緊湊、智能的控制信息，協(xié)同會(huì)話的每一步操作都記錄在一個(gè)文本文件中，這樣可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同會(huì)話重建。該軟件框架在協(xié)同部件之間要求很小通訊的帶寬；并

3、且在協(xié)同環(huán)境下的響應(yīng)速度與單機(jī)時(shí)候的響應(yīng)速度幾乎一樣。因此所有的協(xié)同者幾乎在同時(shí)能夠看到高精度的、動(dòng)態(tài)的3D場(chǎng)景。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬允許，CESC_Remote_DI協(xié)同部件正常是和桌面視頻工具一起使用，否則該協(xié)同部件和電話會(huì)議工具一起使用。 元投影體繪制算法是非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格標(biāo)量場(chǎng)繪制的典型算法。硬件加速的元投影算法存在顯存和帶寬的限制，這制約了它在大規(guī)模標(biāo)量場(chǎng)可視化中的應(yīng)用，因此本文選用了軟件掃描的元投影體繪制算法，并通過(guò)算法的并行化

4、提高其對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)集的適用性。集成外表面提取及光柵化算法，并構(gòu)造外表面圖像空間坐標(biāo)的A-Buffer數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，解決了非凸幾何網(wǎng)格的體繪制問(wèn)題。為提高并行算法的效率和可擴(kuò)展性，采用靜態(tài)輪轉(zhuǎn)算法較好地實(shí)現(xiàn)了負(fù)載平衡。在網(wǎng)格單元掃描轉(zhuǎn)換和光線段局部合成環(huán)節(jié)運(yùn)用異步通訊機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了較好的并行效率。 針對(duì)CFD流場(chǎng)可視化，本文研究一類基于關(guān)鍵點(diǎn)分類的三維矢量場(chǎng)流動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽取算法，以避免傳統(tǒng)矢量場(chǎng)可視化算法(如箭頭、流線或流面)畫(huà)面不清晰