El tiempo requerido para una simulación por computadora varía dependiendo de la escala, desde un programa de computadora que solo necesita ejecutarse durante unos minutos hasta un grupo de computadoras basado en red que necesita ejecutarse durante varias horas. a uno que necesita ejecutarse continuamente durante varios días. Simulación de días a gran escala. Las simulaciones por computadora ya están simulando eventos en una escala mucho más allá de lo que los modelos matemáticos tradicionales de papel y lápiz podrían lograr (o incluso cualquier cosa imaginable): hace más de una década, muchos de los programas de modernización de computadoras de alto rendimiento del Departamento de Defensa de los EE. UU. Las supercomputadoras fueron Se utiliza para simular una batalla en el desierto en la que un ejército ataca a otro. Entre ellos se encuentran hasta 66.239 tanques, camiones y otros vehículos en la zona de simulación alrededor de Kuwait. El objeto de investigación de la visualización de información es la representación visual de información no numérica a gran escala. Este tipo de información incluye sistemas de software, archivos de gran tamaño o líneas de código en bibliotecas y bases de datos bibliográficas, y redes de relaciones en Internet.
La visualización de información se centra en establecer medios y métodos para transmitir información abstracta de forma intuitiva. Las tecnologías de interacción y expresión visual aprovechan el amplio ancho de banda del ojo humano hasta lo más profundo del alma, permitiendo a los usuarios presenciar, explorar e incluso comprender instantáneamente grandes cantidades de información. En gráficos por computadora, la renderización se refiere al proceso de utilizar un programa de computadora para generar una imagen a partir de un modelo. Entre ellos, el modelo es una descripción de un objeto tridimensional utilizando un lenguaje o estructura de datos estrictamente definidos; este modelo generalmente contiene geometría, perspectiva, textura, iluminación, sombras y otra información, y la imagen generada por renderizado es una imagen digital; mapa de bits (también llamado imagen rasterizada). La palabra "renderizar" puede ser una analogía de un artista que representa una escena. Además, el renderizado se utiliza para describir el proceso de cálculo de efectos en un archivo de edición de video para producir la salida de video final. Renderizado de superficies, también conocido como renderizado de superficies. La representación tridimensional, también conocida como representación de volumen, representación de volumen o representación tridimensional, se refiere al método técnico de visualización de proyección bidimensional de conjuntos de datos de muestreo discretos tridimensionales. Un conjunto de datos 3D típico es un conjunto de imágenes de cortes 2D recopiladas y reconstruidas mediante tecnología CT, MRI o PET. Por lo general, estas imágenes se recopilan y reconstruyen según un cierto patrón regular (como una capa cada milisegundo, por lo tanto, bajo el mismo patrón regular, estas imágenes tienen la misma cantidad de píxeles); Estos son ejemplos de cuadrículas tridimensionales regulares. donde cada elemento sólido o vóxel está representado por un único valor, y este valor se obtiene mediante muestreo en el área adyacente alrededor del vóxel correspondiente. Las tecnologías y métodos de renderizado importantes incluyen:
Renderización y rasterización de líneas de escaneo
La expresión de alto nivel de una imagen debe contener algunos elementos que sean diferentes de los píxeles. Estos elementos se llaman primitivos. Por ejemplo, en el caso de un diagrama esquemático, los segmentos de línea y las curvas pueden ser primitivos. En una interfaz gráfica de usuario, las primitivas pueden ser ventanas y botones. En el renderizado 3D, las primitivas pueden ser triángulos y polígonos en el espacio 3D.
Proyección de rayos
La proyección de rayos se utiliza principalmente para simulación en tiempo real, como los métodos de simulación utilizados en juegos de computadora tridimensionales y animaciones de dibujos animados (donde los detalles no son importantes, o para obtener más detalles en la etapa de cálculo) Buen rendimiento, imitar detalles manualmente es más efectivo). Esto es especialmente cierto cuando es necesario animar una gran cantidad de fotogramas. Sin ninguna habilidad adicional, la superficie final tendrá el típico efecto "plano", como si todos los objetos de la escena hubieran sido pintados en mate.
Sombreado radiativo
El sombreado radiativo, también conocido como iluminación global, es un método para simular superficies iluminadas directamente como fuentes de luz indirectas que iluminan otras superficies. Este enfoque producirá sombras más realistas y, por tanto, capturará mejor la luz ambiental de las escenas interiores. Un ejemplo clásico es la sombra en la esquina de la habitación.
Ray Tracing
El trazado de rayos es una extensión del mismo enfoque técnico establecido en el renderizado y rasterización de líneas de escaneo. De manera similar al caso de la representación y rasterización de líneas de exploración, se tratan objetos complejos y es posible describirlos matemáticamente. El trazado de rayos es casi siempre una técnica de Monte Carlo, a diferencia de los métodos de proyección y línea de exploración, que se basan en el promedio de muchas muestras generadas aleatoriamente a partir del mismo modelo. Formación estelar: la imagen de la derecha muestra un esquema tridimensional del logaritmo de la densidad del gas/polvo en una simulación de la estrella de Enzo y la Vía Láctea. Entre ellos, las áreas de alta densidad son blancas y las áreas de baja densidad tienden a ser azules y más transparentes.
Ondas gravitacionales: con la ayuda de la caja de herramientas Globus y varios superordenadores, los investigadores simularon los efectos gravitacionales de las colisiones de agujeros negros.
Explosiones de supernovas de grandes estrellas: La visualización es el resultado de cálculos hidrodinámicos de radiación tridimensionales de explosiones de supernovas de grandes estrellas. El cálculo tridimensional de la explosión del modelo SN 1987A utilizó el código de evolución estelar DJEHUTY.
Representación de una estructura molecular tridimensional: La imagen seleccionada arriba es una representación de una estructura molecular creada utilizando la función de dibujo universal de VisIt. Sus datos sin procesar se toman del Protein Data Bank (PDB) y se convierten a archivos VTK en VisIt antes de renderizarlos. Mapeo por computadora de la topografía de la superficie: utilizando computadoras para mapear la topografía de la superficie, los matemáticos pueden probar teorías sobre cómo cambiarán varios materiales bajo condiciones de tensión. La misión de imágenes es parte del Laboratorio de Visualización Electrónica de la Universidad de Illinois en Chicago, financiado por la NSF.
Gráfico: VisIt puede dibujar curvas utilizando datos leídos de un archivo. También se puede utilizar para extraer y trazar datos de curvas de conjuntos de datos de alta dimensión con la ayuda de los operadores o consultas correspondientes. La curva en esta imagen seleccionada se dibuja usando la función lineout de VisIt, que corresponde a los datos de elevación distribuidos sobre la línea de elevación de datos DEM. Lineout permite a los usuarios dibujar líneas de forma interactiva, detallando la ruta para extraer datos. Luego, VisIt puede trazar los datos finales en una curva.
Comentarios de la imagen: esta imagen seleccionada muestra el índice de área foliar del conjunto de datos NetCDF. Este índice es una medida del estado de la vegetación global. La imagen principal es la imagen grande en la parte inferior, que muestra a Lai alrededor del mundo. Las dos pequeñas imágenes en la parte superior son en realidad anotaciones, que fueron generadas anteriormente por VisIt. Las anotaciones de imágenes se pueden utilizar para incluir materiales diseñados para mejorar los resultados visuales, como dibujos auxiliares, imágenes de datos experimentales, logotipos de proyectos, etc.
Gráfico de dispersión: el acceso al gráfico de dispersión se puede utilizar para visualizar datos multivariados en hasta cuatro dimensiones. Este diagrama de dispersión puede aceptar múltiples variables escalares y usarlas en diferentes ejes del espacio de fase. Diferentes variables se combinan entre sí y son * * * isomorfas a las coordenadas de cada punto en el espacio de fase. Además, cada punto se muestra mediante un símbolo y se colorea según el valor de otra variable escalar. Modelos Porsche 911: modelos NASTRAN. La imagen seleccionada es un mapa de cuadrícula del modelo Porsche 911 importado de un archivo de datos por lotes de NASTRAN. Acceda a un subconjunto limitado de archivos de datos por lotes de NASTRAN que se pueden leer. Normalmente, este subconjunto limitado es suficiente para importar aquellas características geométricas del modelo que son adecuadas para la visualización.
Representación de una ciudad: aquí, VisIt lee un archivo de forma ESRI; el archivo contiene una descripción poligonal de la huella del edificio. Luego, estos polígonos se vuelven a muestrear en una cuadrícula rectilínea. Finalmente, esta cuadrícula lineal se resalta para este paisaje urbano seleccionado.