大规模天文时序粒子数据的可视化-论文.pdf

第 27 卷第 1 期计算机辅助设计与图形学学报 Vol. 27
2015 年 1 月 Journal puter-Aided Design & Computer Graphics Jan. 2015
大规模天文时序粒子数据的可视化
单桂华, 谢茂金, 李逢安, 高阳, 迟学斌
(中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心北京 100190)
({sgh,xiemaojin,lifa,gaoyang,chi}@)
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.
关键词:时序数据; 高动态范围; 粒子绘制; 科学可视化; 色调映射
中图法分类号:TP301
Visualization of Large Scale Time-Varying Particles Data from Cosmology
Shan Guihua, Xie Maojin, Li Feng’an, Gao Yang, and Chi Xuebin
(puting Center, work Information Center of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190)
Abstract: Time-varying data visualization is a fundamental way of understanding the formation and evolu-
tion process of the cosmology structures. In our terascale time-varying cosmology data visualization, we
present a statistic based tone mapping algorithm for the data with extreme high dynamic range both in spatial
and time dimensions, with which we gained novel tone-coherent visualization results. At the mean time,
when reconstructing the evolution