数据可视化(Data Visualization)技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据换为图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。
工程数据三维图形可视化
三维图形数据的可视化包含三维模型的创建和图形数据的几何运算两大过程,几何运算部分又包括物理运算、几何转换、光源、顶点标定和贴图渲染等几个阶段,其中涉及大量的浮点运算和整数运算,需要图卡提供强有力的图形数据处理性能。因此,市场上一般的图卡或入门级的专业图卡都很难胜任大规模三维数据的可视化任务,只有少数高端专业图卡才能得到专业人士的认可,并在实践中得到应用(仅用于学习目的,不考量工作效率者除外)。
以丽台Quadro FX 4600图卡为例,容量高达768MB的DDR3高速显存保证 了大规模几何数据及纹理数据的处理效率,67.2GB/s的内存带宽则保证了高效的三维建模和大规模的三维图形展示。特别是,丽台Quadro FX 4600支持OpenGL和DirectX两种图形接口,既适合专业的工程和科学可视化应用,也能在一些上用的VR系统中得到良好的图形表现。而且,丽台Quadro FX 4600能提供2560×1600的高分辨率显示,可以在30 英寸的大显示屏或多块显示屏上同时复现大量三维数据。
笔者在装备了丽台Quadro FX4600 显卡的计算机系统上运行交互式图形可视化系统AVS/Express,并采用外源数据进行测试,以核实丽台Quadro FX4600显卡的专业效能和在图形可视化领域 的适用性。除丽台Quadro FX 4600显卡外,系统采用了酷睿2 E6400双核处理 器,配置了2GB DDR2 667内存,基于 Windows XP Professional SP1系统。
丽台Quadro FX 4600显卡
AVS/Express从6版本之后才提供成熟稳定的Windows版本,此前仅仅提供UNIX版本。考虑主机性能,相比之下,Windows版本的数据处理规模上限小于UNIX版本,但能满足绝大多数用户的需要,特别是64位PC平台和高性能专业图卡的大规模应用,Windows版的AVS/ Express 6.3已经可以处理最高20亿点阵规模的图形。AVS/Express提供了有关先进图形、图像、数据可视化、数据库接口、注释和硬拷贝等先进技术,因此被GIS、工程计算、医疗等广泛领域的专业系统选为图形可视化的标准。
工程计算结果的可视化是与CAD/ CAE技术相关联的,AVS/Express在其中起到了主导作用。在AVS/Express的技术数据包中,采用了TMA的集成电路设计和制造数据,展现大量工程模拟数据的可视化效果。TMA的TCAD软件帮助工程师在设计过程的前期阶段,通过三维数据模拟技术预估产品的电子产品的性能和制造可能性、可靠性,以缩短设计周期,减少设计失误,而利用嵌入的AVS/ Express三维图形可视化系统,工程师可以在计算机的屏幕上直接观看三维的模 拟结果,直观地进行对比评估。在丽台 Quadro FX 4600平台上,图3所示的三维集成电路模拟图得到了完美的展示,不存在任何阻滞。FX 4600在多视图窗口下流畅处理动态变化的三维云图,尤其体现了高端专业图卡的价值所在。
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