协同分布式图形硬件的混合并行体绘制

由于一般的共享存储并行机缺乏图形硬件,其上产生的3维科学计算数据,无法采用硬件加速的并行体绘制来就地进行数据可视化。为此基于本地并行机和分布式图形工作站,给出了一种混合并行绘制模型。该模型的工作原理是先将源数据存留在并行机,然后通过并行机的多处理器发布远程绘制命令流,进而通过操控工作站的图形硬件完成绘制;后期图像合成在并行机上执行,以发挥共享存储通信优势。通过负载平衡优化,并行绘制流水线有效实现了绘制、合成与显示的重叠。实验结果显示,该方法能以1024×1024图像分辨率,交互绘制并行机上的大规模数据场。     

数千上万核上模拟结果的并行可视化

在科学与工程计算中,在数千上万核上,模拟包含上亿网格单元的模型通常输出TB量级的时变数据集。这些数据集包含多个时刻的数据,每个时刻的数据分布存储在数千个文件,单时刻的数据量达到几GB甚至几十GB。为了并行地可视化这种时变数据集,本文设计了基于网格片的层次化数据结构,基于该数据结构改进和优化了并行可视化流程和数据通信算法。在集成到可视化软件后,实现了两个应用的模拟结果可视化。实测数据表明,对于单时刻5GB和32GB的数据,在数十上百个处理器核上,从数据读入到获得体绘制结果的时间分别为19秒和80秒,交互操作为2秒到10秒;三维面绘制在数秒钟内,切片分析在2秒以内。     

MSV-Net：面向科学模拟面体混合数据的超分重建方法

高保真度的可视分析通常依赖大规模科学模拟产生的耦合几何模型的高分辨率网格数据,这对数据存储和流畅交互均提出了巨大挑战。提出了MSV-Net,一个面向大规模科学模拟面体混合数据的超分辨率重建方法。该网络为端到端的深度神经网络,通过多层非线性变换实现从低分辨数据到高分辨数据的混合绘制映射的联合学习;该网络舍弃了全连接层,不仅可以减少网络参数,而且能够提升网络的灵活性与可复用性。此外,构建了面向大规模电磁模拟应用的面体混合数据集MSV-Dataset,用于模型训练和验证。该数据集由采用不透明几何模型绘制耦合半透明体绘制的混合绘制的图像构成。与多种传统方法和深度学习方法进行了对比,定量分析结果显示,MOS绝对评价指标达到了4.1,重建准确率仅次于真实图像;基于混合数据绘制1 500×1 500分辨率的图像,采用直接绘制需要66.28 s,而采用MSV-Net则仅需要4.14 s,交互性能提升了约15倍。     

并行分布可视化系统JaVis中的I/O优化机制

针对目前的TB级大规模数据场,可视化过程中数据场的I/O是比较花费时间的,并行分布可视化系统如何设计其数据结构管理机制,才能减少数据场的I/O处理、提高可视化处理速度,这是目前可视化系统必须解决的重要问题之一.详细阐述了JaVis系统采用的合约机制、元数据管理机制、子集管理机制以及数据组织格式等多种优化方式大大减少了数据I/O处理,提高了数据可视化的处理速度.     

面向大规模科学计算的可视分析模式

可视分析是大规模科学计算重要的辅助工具,面对不断增长的计算规模,需要高分辨率显示来提高可视化结果的可信度。合理配置可视化硬件系统,建立拥有独立研究、团队讨论、专家会诊模式的协调可视分析环境,结合具有对比、查询和多变量分析能力的并行分布可视分析软件平台,为大规模科学计算提供有效的辅助分析环境,提高研究效率。     

并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统的设计及实现

并行应用程序的远程实时跟踪可视化技术通过实现对并行应用程序的实时监控,帮助科研人员更进一步地了解和控制并行数值模拟的计算过程．介绍一个面向并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统．该系统远程实时访问运行在分布存储并行机上的并行程序中的变量,将计算的中间结果实时地显示在客户端图形工作站上,从而实现程序的远程实时跟踪．从设计目标、体系结构及其实现等几个方面来介绍该系统,着重讲述该系统中的核心部分——数据传输模块的实现,详细阐述该模块实现过程中所采用的分布类型数据的位置索引及同步访问机制等关键技术．     

基于图像的大规模数据集交互可视化

随着计算机性能的不断提高,大规模数值模拟的规模成倍增长.即使在大型可视化服务器上,针对这些模拟结果的大规模数据可视分析也难以进行流畅地交互.提出基于图像的交互分析方法并开发相应系统,可以预先生成多视角的可视化结果图像,基于这些图像可以在普通设备上实现3D可视化结果的交互分析与展示,可以交互改变观察视角,动态展示数值模拟全过程的可视化结果,可以有效提高数值模拟的效率.     

大规模科学可视化的数据流网络优化分析

对大规模科学数据的分析与理解最终要依赖于可视化手段来完成,数据的存储与组织方式是影响可视化效率的关键因素,特别是集成大量可视化与数据分析功能的大规模并行分布式可视化与数据分析系统、可视化流程及数据流网络中所需要的优化手段对数据的存储与组织提出更高的要求.通过分析针对大规模数据可视化所采用的方式方法总结对数据及相关信息的存储与组织需求,借助高效的数据组织方式加快科学可视化过程.     

多分辨率并行等值面绘制

文中介绍一个多分辨率并行等值面绘制系统的设计与实现。通过显示调度策略实现基于多层次细节的实时等值面绘制。着重讲述并行处理、网格简化和多分辨率显示技术。实验结果表明，该系统能在并行分布式环境下动态生成等值面的多分辨率模型，实现等值面的远程快速绘制。