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Interaktive parallele Visualisierung wissenschaftlicher Daten

Treschau, Jörg (2002):
Interaktive parallele Visualisierung wissenschaftlicher Daten.
TU Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Neben der Simulation von physikalischen Vorgängen erlangt deren performante und professionelle Visualisierung eine immer größere Bedeutung. Durch die Fortschritte bei der Simulation physikalischer Vorgänge werden immer größere Anforderungen an die Visualisierung der von ihnen erzeugten Daten gestellt. Die in die Simulationsprogramme integrierten Visualisierungstools jedoch nicht leistungsfähig genug, um eine qualitativ hochwertige, auf modernen Visualisierungsverfahren beruhende Darstellung der Daten zu erzeugen. Um den Benutzer bei der Analyse und dem Verständnis der Daten bestmöglich zu unterstützen, ist Interatkivität eine der wichtigsten Anforderung an ein modernes Visualisierungssystem. Dabei ist es außerdem wünschenswert, daß mehrere unterschiedliche Visualisierungsmethoden vom Benutzer gleichzeitig eingesetzt und beliebig in den Daten positioniert werden können. Bei der Simulation physikalischer Vorgänge werden schon lange und mit großem Erfolg Berechnungen parallelisiert durchgeführt. Durch die Übertragung des Prinzips der parallelen Programmierung von der Simulation auf die interaktive Visualisierung der Ergebnisse ist eine erhebliche Beschleunigung der Darstellung zu erwarten. In der Diplomarbeit wurde ein Konzept für ein System zur interaktiven Visualisierung wissenschaftlicher Simulationsdaten entwickelt und in einer prototypischen Implementierung umgesetzt. Dabei wurden auch ausgewählte Visualisierungsmethoden parallelisiert und in das System integriert. Die vom Benutzer selektierten Visualisierungsmethoden werden in einer dynamischen Datenstruktur gehalten und können interaktiv manipuliert werden. Wesentliche Aspekte des entwickelten Systems sind die interaktive Visualisierung mit Hilfe mehrerer gleichzeitig dargestellter Visualisierungsverfahren, Verwendung paralleler Programmierung zur Performanzsteigerung und leichte Erweiterbarkeit um neue Visualisierungsmethoden. Mit Hilfe der prototypischen Implementierung wurde außerdem gezeigt, daß durch den Einsatz paralleler Programmstrukturen eine deutliche Steigerung der Leistungfähigkeit des Systems erreicht werden kann. Besides the sumilation of physical phenomena, the efficient and professional visualization of the results of these simulations is of growing importance. Improvements of the simulation process result in higher demands on the visualization of the data. Often there are simple visualization tools integrated into the simulation programs, but these are not capable to deliver high quality visualizations with modern visualization methods. To support the user in the analysis and understanding of the data, interactivity is a key requirement for a modern visualization system. It is also desirable that multiple different visualization methods can be used simultaneously and can be placed at arbitrary positions. Simulation programs successfully use parallel processing for their calculations. Transfering the principle of parallel programming from the simulation to the interactive visualization of the results is expected to vastly speed-up the display. In this thesis a new konzept for a system for interactive visualization of simulation data has been developed and implemented in a prototypical application. Additionally selected visualization methods have been parallelized and integrated into the system. The user selected visualization methods are kept in a dynamic datastructure and can be manipulated interactively. Integral aspects of the developed system are the interactive visualization with multiple simultaneously active visualisation methods, use of parallel programming for performance enhancements and simple extensibility with new visualization methods. The protoypical implementation showed that the efficiency of the system can be increased vastly through the use of parallel program structures.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 2002
Creators: Treschau, Jörg
Title: Interaktive parallele Visualisierung wissenschaftlicher Daten
Language: German
Abstract:

Neben der Simulation von physikalischen Vorgängen erlangt deren performante und professionelle Visualisierung eine immer größere Bedeutung. Durch die Fortschritte bei der Simulation physikalischer Vorgänge werden immer größere Anforderungen an die Visualisierung der von ihnen erzeugten Daten gestellt. Die in die Simulationsprogramme integrierten Visualisierungstools jedoch nicht leistungsfähig genug, um eine qualitativ hochwertige, auf modernen Visualisierungsverfahren beruhende Darstellung der Daten zu erzeugen. Um den Benutzer bei der Analyse und dem Verständnis der Daten bestmöglich zu unterstützen, ist Interatkivität eine der wichtigsten Anforderung an ein modernes Visualisierungssystem. Dabei ist es außerdem wünschenswert, daß mehrere unterschiedliche Visualisierungsmethoden vom Benutzer gleichzeitig eingesetzt und beliebig in den Daten positioniert werden können. Bei der Simulation physikalischer Vorgänge werden schon lange und mit großem Erfolg Berechnungen parallelisiert durchgeführt. Durch die Übertragung des Prinzips der parallelen Programmierung von der Simulation auf die interaktive Visualisierung der Ergebnisse ist eine erhebliche Beschleunigung der Darstellung zu erwarten. In der Diplomarbeit wurde ein Konzept für ein System zur interaktiven Visualisierung wissenschaftlicher Simulationsdaten entwickelt und in einer prototypischen Implementierung umgesetzt. Dabei wurden auch ausgewählte Visualisierungsmethoden parallelisiert und in das System integriert. Die vom Benutzer selektierten Visualisierungsmethoden werden in einer dynamischen Datenstruktur gehalten und können interaktiv manipuliert werden. Wesentliche Aspekte des entwickelten Systems sind die interaktive Visualisierung mit Hilfe mehrerer gleichzeitig dargestellter Visualisierungsverfahren, Verwendung paralleler Programmierung zur Performanzsteigerung und leichte Erweiterbarkeit um neue Visualisierungsmethoden. Mit Hilfe der prototypischen Implementierung wurde außerdem gezeigt, daß durch den Einsatz paralleler Programmstrukturen eine deutliche Steigerung der Leistungfähigkeit des Systems erreicht werden kann. Besides the sumilation of physical phenomena, the efficient and professional visualization of the results of these simulations is of growing importance. Improvements of the simulation process result in higher demands on the visualization of the data. Often there are simple visualization tools integrated into the simulation programs, but these are not capable to deliver high quality visualizations with modern visualization methods. To support the user in the analysis and understanding of the data, interactivity is a key requirement for a modern visualization system. It is also desirable that multiple different visualization methods can be used simultaneously and can be placed at arbitrary positions. Simulation programs successfully use parallel processing for their calculations. Transfering the principle of parallel programming from the simulation to the interactive visualization of the results is expected to vastly speed-up the display. In this thesis a new konzept for a system for interactive visualization of simulation data has been developed and implemented in a prototypical application. Additionally selected visualization methods have been parallelized and integrated into the system. The user selected visualization methods are kept in a dynamic datastructure and can be manipulated interactively. Integral aspects of the developed system are the interactive visualization with multiple simultaneously active visualisation methods, use of parallel programming for performance enhancements and simple extensibility with new visualization methods. The protoypical implementation showed that the efficiency of the system can be increased vastly through the use of parallel program structures.

Uncontrolled Keywords: Parallel computing, Scientific visualization, Physics, Asynchronous interaction
Divisions: 20 Department of Computer Science
20 Department of Computer Science > Interactive Graphics Systems
Date Deposited: 16 Apr 2018 09:05
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