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Parallele Partikelvisualisierung

 
: Zwatschek, M.
: Groch, W.-D.; Schneider, S.

Darmstadt, 2003, 101 pp.
Darmstadt, FH, Dipl.-Arb., 2003
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
visualization; rendering; particle

Abstract
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Modul zur parallelen Partikelvisualisierung entwickelt. Dieses wurde in HereVR®, eine am Fraunhofer Institut entwickelte Visualisierungsumgebung für drei-dimensionale Strömungsfelder integriert. Die Hauptaspekte von HereVR® sind die Unterstützung massiv paralleler Datenverarbeitung und der modulare Aufbau des Systems. Diese Partikelvisualisierung basiert auf vorberechneten Strömungsfeldern (Vektorfeldern) in einem regelmäßigen Gitter und arbeitet mit nicht-physikalischen Partikeln. Die Partikel werden durch sogenannte Injektoren, die auf einem Emitter unterschiedlich angeordnet werden können, in die Szene emittiert. Der Emitter wiederum ist frei in der Szene beweglich, um dem Anwender eine flexible und intuitive Möglichkeit zur Platzierung der Partikel zu bieten. Verschiedene integrierte Partikel Tracing Methoden (Streamlines, Pathlines, Timelines, Streaklines) gestatten es, statische und zeitlich veränderliche Strömungsfelder gleichermaßen zu betrachten. Die Wahl unterschiedlicher Partikelformen (Pixel, Streamlets, Billboards, Objekte) und/oder Texturen ermöglicht das Darstellen einer Vielzahl von Effekten. Weiterhin läßt sich die Darstellung der Partikel über ein implementiertes 'Factory' Entwurfsmuster sehr einfach um zusätzliche Formen erweitern. Außerdem ist es möglich, die Visualisierung interaktiv zu beeinflussen und zu steuern. Sämtliche Parameter (Partikelform, -farbe und -anzahl, Tracing Methode, Integrationsalgorithmus, Emitterposition und -ausrichtung etc.) lassen sich zur Laufzeit über eine Benutzeroberfläche verändern bzw. anpassen und wirken sich sofort auf die Visualisierung aus. Angelehnt an die zugrundeliegende parallele Visualisierungsumgebung, ist das Partikelvisualisierungsmodul in der Lage, Berechnungen parallel durchzuführen und somit die Leistungsfähigkeit von Multi-Prozessor-Systemen voll auszunutzen. Die Auslastungssteuerung der Prozessoren geschieht hierbei automatisch.

 

In the context of this diploma thesis a module for parallel particle visualization has been developed. It has been integrated into a visualization environment for three-dimensional flow fields named HereVR®, which has been developed at the Fraunhofer Institute. The main aspects of HereVR® are its massively parallel data processing capability and the modular design concept. The particle visualization is based on pre-calculated flow fields (vector fields) in regular grids and uses non-physical particles. The particles are emitted into the scene via so-called injectors which can be arranged on an emitter object in several configurations. This emitter object can be moved freely in the scene to provide a flexible and intuitive way of placing the particles. Various implemented particle tracing methods (Streamlines, pathlines, timelines, streaklines) support the observation of static and time-dependent flow fields. By choosing different particle shapes (Pixels, streamlets, billboards, objects) and/or textures a variety of effects can be realized. An implemented 'factory' design pattern allows to add additional particle shapes easily. Furthermore it is possible to steer and control the visualization interactively. All parameters (particle shape, color and number, tracing method, path integration algorithm, emitter position and alignment etc.) can be changed and adjusted at run-time through a graphical user interface and affect the visualization immediately. Following the concept of the underlying parallel visualization environment the particle visualization module is capable of parallelized calculation of the particle traces. Therefor it can make use of multi-processor-machines to their full capacity. The load-balancing process of the CPU´s is done automatically.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-20265.html