Vizualizavimo Sistemos

1. Duomenys Paruošimas Paruošti Duomenys Branduolys Geometrija Atvaizdavimas Atvaizdis Paskirstytų vizualizavimo sistemų architektūra Vizualizavimo Sistemos Paruošė: IG-08 grupės studentas Andrius Mikalajūnas

2. Paskirstyto vizualizavimo rūšys Tinklinis vizualizavimas. • Duomenys ir vartotojas yra fiziškai nutolę, • Duomenys serveryje, vartotojas prie savo PC, • Decentralizacija (šiuolaikiniai PC pakankamai galingi atlikti vidutinio dydžio atvaizdavimo darbus, • Sudėtinga programinė įranga tik serveryje, • Paplitusios WEB sistemos, • Mobilumas (vizualizuoti galima bet kur, net ir su mobiliuoju telefonu). Poreikiai: • CPU serveryje (kiek ir kokio galingumo), • CPU kliente (koks, kokia grafinė plokštė), • Pakankamo pralaidumo tinklas.. Kokią vizualizavimo dalį atlieka serveris, o kokią klientas?

3. Paskirstyto vizualizavimo rūšys Lygiagretus vizualizavimas. • Labai daug duomenų vienoje vietoje, kuriems vizualizuoti reikia kelių procesorių (daug laiko, daug RAM), • Atliekama super-kompiuteriuose arba kompiuterių klasteriuose, • Reikia specialių algoritmų ar net specialios architektūros (SGI), • Komunikacijos tarp procesorių (MPI ar globali atmintis), • Atvaizdavimas aparatinėje įrangoje (specialios grafinės plokštės).

4. Paskirstyto vizualizavimo rūšys Duomenų iš kelių šaltinių vizualizavimas viename displėjuje. Lygiagretaus vizualizavimo atvejis, kai po lygiagrečių skaičiavimų kiekvienas procesorius palieka duomenų failą lokaliame darbinio mazgo diske: • Reikia prieiti prie lokalaus mazgo iš globalaus vizualizavimo serverio, Skirtingo pobūdžio matavimų ar skaičiavimų duomenis, patalpintus skirtinguose serveriuose, reikia nagrinėti kartu: • Paplitęs atvejis aplinkos arba eko-sistermų analizėje, • Problematiška, kai skirtingų tipų duomenys saugomi skirtingos programinės įrangos serveriuse.

5. Paskirstyto vizualizavimo rūšys Kooperacinis vizualizavimas (callaborative). • Vartotojų grupė nagrinėja tą patį objektą (vaizdą) ir bendrauja, • Nesunku perduoti atvaizdį į kelis PC ir palaikyti “chartą”, • Sunku užtikrinti interaktyvumą (autonomiškumas, sinchronizacija), • Dažnai valdymą atlieka pagrindinis vartotojas.

6. Kliento-serverio architektūra Duomenys: • Saugomi serveryje, Metaduomenys: • Duomenys duomenų pobūdį. SVE: • Serverio vizualizavimo mašina, Serverio – kliento sistema: • Užtikrina komunikacijas, • Standartinis WEB ar aplikacijų serveris, CVE: • Kliento vizualizavimo mašina. Viewer – rezultatų stebėjimo programa: • Rodo vartotojui galutinį atvaizdį, • Rezultatų analizė ir vaizdo transformacijos. GUI – grafinė vartotojo sąsaja: • Atlieka vizualizavimo sistemos valdymą.

7. Kliento-serverio sistemų klasifikacija Serveris siunčia klientui visus duomenis (I): Privalumai • Nereikia galingo serverio, • Sistemą lengvą sukurti, nes užtenka įdiegti standartinį WEB serverį ir sukonfiguruoti WEB naršyklę kliente, • Užtikrina pilną interaktyvumą. Trūkumai: • Reikia galingo PC su pilnu programinės įrangos komplektu, • Perkrauna tinklą, todėl reikia užtikrinti gerą tinklo pralaidumą, • Vartotojas turi būti patyręs, nes reikia valdyti visą vizualizavimo seką. Išvados: • Tinka tik nedideliems duomenų kiekiams vizualizuoti! • Šiam tipui priklausė ankstyvosios vizualizavimo sistemos! Pavyzdžiai: • VIS (+Mosaic), FAST (NASA ), VizWiz (Java applet). • VisAD, IRIS Explorer klientodalis(+ WEB naršyklė)

8. Kliento-serverio sistemų klasifikacija Serveris siunčia klientui paruoštus duomenis (II): Privalumai • Lanksti sistema, nes vartotojas kliente kontroliuoja beveik visą vizualizavimą, • Išlaiko gerą interaktyvumo lygį. Trūkumai: • Reikalingas pakankamai galingas serveris, • Reikalingas pakankamai galingas PC su programine įranga, • Tinklo apkrovimas sumažėja, bet išlieka pakankamai didelis, • Sunku sukurti efektyvią sistemą, nes klientas ir serveris yra labai susiję, • Vartotojas turi būti pakankamai patyręs. Išvados: • Patobulinta I tipo versija, nukraunanti dalį darbo, kurį patogu atlikti serveryje, nuo kliento! • Retai pasitaikantis variantas. Pavyzdžiai: • Data Model for Distributed Scientific Visualization (multi-resolution). • Space Time Toolkit (STT) of VAST, geografiniams duomenims, parašytas Java.

9. Kliento-serverio sistemų klasifikacija Serveris siunčia klientui geometriją (III): • Kaip taisyklė VRML ar X3D formatais. Privalumai • Mažai apkrauna tinklą, nes dažniausiai geometrija (tekstinius VRML/X3D failus galima suspausti) užima mažiau vietos nei duomenys, • Vartotojui užtenka elementaraus PC su VRML/X3D Viewer programa, • Lengva užprogramuoti, nes dauguma vizualizavimo programų generuoja VRML failus, o nemokamų VRML Viewer programų taip pat galima rasti. • Patogu naudoti, vartotojui nereikia daug žinių. Trūkumai: • Reikalingas labai galingas serveris, • Vartotojui sunkuįtakoti SVE algoritmą, • Nedidelis, bet pakankamas interaktyvumo lygis, • Sunku iį VRML interaktyviai ištraukti informaciją apie pirminius duomenis. Išvados: • Tinka vidutinio dydžio duomenims vizualizuoti! • Plačiai paplitęs sprendimas. Pavyzdžiai: • Vis-a-Web, viscWeb, gisvis, NOVICE. • IRIS Explorer severis, COVISE, Vis5D.

10. Kliento-serverio sistemų klasifikacija Serveris siunčia klientui atvaizdį (IV): Privalumai • Labai mažai apkrauna tinklą, o PC gali būti visai nusenęs, • Lengva užprogramuoti, nes atvaizdį siunčia bet koks WEB serveris, o rodo bet kokia WEB naršyklė. Trūkumai: • Reikalingas ne serveris, o super-kompiuteris, • Silpnas interaktyvumas. Geometrijos interpretacijai reikalingos posūkio, mastelio transformacijos, o pokyčiai serveryje trunka ilgai ... Išvados: • Tinka labi dideliems duomenų kiekiams vizualizuoti, • Vartotojo PC grafinės plokštės nepakanka interaktyviam atvaizdavimui atlikti! • Vizualizacija atliekama super-kompiuteryje ar kompiuterių klasteryje. Pavyzdžiai: • NCSA VisBench, . • GRID Visualization System, NAREGI, Japonija.

11. Metaduomenų srautas Serveryje metaduomenys: • Nuskaitomi, • Informacija apie duomenų struktūrą, • Informacija apie duomenų šaltinį. Persiunčiami klientui: • Metaduomenys nedideli, • Puikiai tinka standartinis žemo lygio HTTP protokolas arba aukštesnio lygio protokolas SOAP pagrįstas HTTP. Kliente metaduomenys: • GUI pagalba rodomi vartotojui, • Vartotojas, išanalizavęs duomenų kilmę ir struktūrą, nusprendžia kaip juos vizualizuoti, kokius algoritmus (modulius) panaudoti, • Tik tada GUI vartotojas pasirenka parametrus ir algoritminę seką!

12. Interaktyvumo/kontrolės lygiai Minimalus: • Vartotojas valdo Viewer’į, • Sukinėja, didina, stumdo vaizdą, • Keičia atvaizdavimo parametrus, • Užtenka rezultatų suvokimui ir interpretacijai! Vidutinis: • Vartotojas valdo vizualizavimo algoritminę seką kliente (CVE), • GUI pagalba keičia modulius bei jų parametrus. Maksimalus: • Vartotojas GUI valdo vizualizavimo procesą serveryje (SVE), • Keičia duomenų paruošimo modulius, • Keičia vizualizavimo filtrus, • Parametrų perdavimo neužtenka!

13. Duomenų srautas Serveryjeduomenys: • Nuskaitomi reikiami duomenys, kuriuos apdoroja SVE, • Paprastai atliekami filtracijos ar net geometrijos formavimo moduliai. Duomenyspersiunčiami klientui: • Naudojami standartizuoti duomenų (HDF5, netCDF) ar geometrijos (VRML/X3D) formatai, • Duomenų kiekis sumažėja, bet išlieka pakankamai didelis, • Standartiniai WEB protokolai (HTTP) ne visada yra patys geriausi, • Didelių failų persiuntimui gerai tinka SFTP tipo protokolai (TCP/IP pagrindas). Klienteduomenys: • Apdorojami CVE, • Atvaizduojami, o galutinis atvaizdis rodomas vartotojui Viewer lange, • Vartotojas analizuoja rezultatus!

14. Duomenys Paruošimas Paruošti Duomenys Branduolys Geometrija Atvaizdavimas Atvaizdis Klientas-Serveris ir Vizualizavimas

15. Vizualizavimo sistemos kūrimas • Duomenys: • NetCDF(NetworkCommonDataFormat), • HDF5(Hierarchical Data Format). • Metaduomenys: • XML. • Geometrija: • VRML/X3Dnesvarbu kuris. • SVE ar CVE: • VTKarba kitas ToolKit, • OpenDX arba kitas MVE. • GUI: • Java Swing, • Tk, GTK, wxWidgets. • Viewer: • Java3D pagrindu (gali būti lėtas), • VTK pagrindu (geometrija daroma kliente).

16. Vizualizavimo sistemos kūrimas • Platforma: • Java EE 5, • Apache Axis2. • Karkasas (Framework): • Spring? • Aplikacijų Serveris: • GlassFish, • Apache Geronimo. • Kliento dalis: • Java application, • Java applet, • C++. • Protokolas: • SOAP virš HTTP, • SOAP virš “stateful”, • CORBA, • RMI-IIOP.