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大规模天文时序粒子数据的可视化
  • ISSN号:1003-9775
  • 期刊名称:计算机辅助设计与图形学学报
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:TP301[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(91230115);中国科学院信息化专项项目(XXH2503-02).
  • 相关项目:面向PETA尺度的宇宙大尺度湍流数值模拟和原位可视化
中文摘要:

时序数据的可视化是理解宇宙结构形成与演化的重要手段. 围绕大规模天文数值模拟输出的近百TB 粒子时序数据的可视化, 针对数据的高动态范围色调映射问题, 提出一种基于统计直方图的算法, 实现了时序上色调连贯的可视化; 同时, 在插值重建演化过程时, 考虑到模拟输出的每个关键帧的数据依据Hilbert 三维填充曲线分布于2048 个文件中, 在一次可视化中通常有相当部分的文件包含的数据不会进入视锥内, 据此提出一种文件尺度上根据前后关键幀预判插值幀可见性的剪裁算法, 将前后关键帧可见数据文件的序号集合作为插值幁可见数据文件的序号集合; 对裁剪结果进行实时插值和投影, 通过裁剪算法大幅降低计算量、存储和I/O, 并通过Hilbert 哈希元胞快速完成裁剪过程; 最后给出了算法的性能和效果分析. 可视化结果表明文中算法可以直观、有效地表达大规模数据所包含的宇宙结构形成细节与演化信息.

英文摘要:

Time-varying data visualization is a fundamental way of understanding the formation and evolutionprocess of the cosmology structures. In our terascale time-varying cosmology data visualization, wepresent a statistic based tone mapping algorithm for the data with extreme high dynamic range both in spatialand time dimensions, with which we gained novel tone-coherent visualization results. At the mean time,when reconstructing the evolution process, as the data in one time step are distributed on 2048 files in Hilbertspace filling curve way, we found that quite a part of the data files are invisible in most visualization,thus we proposed a visibility culling algorithm for the interpolated data based on the nearest key frame pair.Our algorithm puts the union set of visible file IDs as the culling result, through which we dramatically reducethe computation, memory consumption and I/O operations. The culling process is efficiently done byusing the Hilbert hash cell. Last, we analyze the performance and image quality .Our visualization resultsshow that algorithms proposed here are great help for efficiently expressing forming detail of the cosmologystructure, and also great help for gaining insight into the evolution of the Universe.

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期刊信息
  • 《计算机辅助设计与图形学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国计算机学会
  • 主编:鲍虎军
  • 地址:北京2704信箱
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jcad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62562491
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-9775
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2925/TP
  • 邮发代号:82-456
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24752