VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В начале 80-х годов появились массовые средства компьютерной визуализации наряду с графическими интерфейсами персональных компьютеров. Человеку вручную трудно построить четырехмерное изображение данных, в то время, как компьютер, справляется с этой задачей практически мгновенно. Этот пример показывает, что можно использовать компьютер для решения задач конструирования, создавая подобные визуализации.

На рисунке, к осям пробега и стоимости автомобиля, были добавлены вес автомобиля и затраты на ее содержание. Из графика можно сделать вывод, что тяжелые машины более затратно содержать и с этим связаны определенные сложности по их обслуживанию.

Компьютерная визуализация – представляет собой разновидность технической визуализации, основанной на возможностях компьютерной графики и информационных технологиях. Она применяется в разных областях и сферах:

в системах сбора и обработки данных для отображения сигналов и процессов в реальном масштабе времени, например, в цифровых осциллографах;

в средствах измерений с возможностью регистрации данных;

в средах графического программирования, например Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench;

в системах автоматизированного проектирования, например, AutoCAD;

при имитационном моделировании устройств, процессов, явлений;

в научно-технической документации (отчетах, презентациях).

Средства визуализации работают со следующими видами данных: с одномерными данными (одномерные массивы, ряды и т.д.), с двумерными данными (двумерные массивы), с многомерными данными (многомерные массивы), с текстами (статьи, отчетные документы и т.д.), с различными программами и потоками информации.

Современные достижения в компьютерной графике сделали реальными разработки 3D представлений данных, а огромные объемы этих данных в сети потребовали таких представлений. Эти причины ускорили процесс разработки новейших систем трехмерной визуализации абстрактных данных.

За минувшие года было разработано огромное количество различных подходов к представлению данных в 3D пространстве. Рассмотрим несколько существующих подходов.

SemNet- одна из первых визуализаций, на которую все еще ссылаются некоторые исследователи в этой среде. Эта система представляет собой визуализацию ориентированных графов, узлы и связи которых имеют определенные свойства. При просмотре базы знаний, по структуре сети движется специальный объект, который называется спрайтом. Он наглядно показывает путь прохождения базы. Так же для наглядности цветом отмечается состояния дуг и самих узлов.

Cam Tree системы показывают иерархии, используя деревья узлов и связи между ними. Каждое поддерево представлено конусом с корнем в его вершине и потомками, которые располагаются по основанию. Узлы представляются полупрозрачными прямоугольниками. Дерево может быть ориентированно сверху-вниз и слева-направо, Cone Tree и Cam Tree соответственно.

Гиперболическое пространство-визуализирует ориентированные графы с циклами в гиперболическом пространстве для экономии места на экране. Графы такие же, как и в Cone Tree.

Perspective Wall предназначена для отображения линейных данных. Здесь информация представляется, как стена с изгибом в двух местах. Это достигается для того, чтобы создать центральную панель, которая направленна на пользователя и две перспективные панели. Под действием эффекта «рыбьей глаз» и затенения перспективных панелей, детали кажутся больше, если они ближе к центральной части.

Трехмерный рабочий стол-тип, визуализирующий 3D рабочий стол, такой как у обычного пользователя. Он способствует организации данных в любом порядке наиболее удобном пользователю, почти не ограничивая его возможности.

Трехмерные интерфейсы файловых систем

Файловая система служит примером очень сложной иерархии с огромным числом элементов. С ними пользователи сталкиваются ежедневно. До последнего времени двумерные списки и деревья были исключительным возможным вариантом визуализации структуры каталогов и файлов. Но с увеличением мощности персональных компьютеров стало возможным создать трехмерные визуализации. И это было использовано некоторыми производителями ПО. Так появились программные средства, в том числе и в свободном доступе, отображающие файловую систему в 3D.

Наиболее техничной является программа Tactile 3D. Она использует идею визуализации данных, схожую с Information Cube, но с использованием мыши и клавиатуры. Но к сожалению, существенных преимуществ у нее нет, так как структура каталогов очень плохо видна.

Заключение

Трехмерные визуализации имеет место в сфере научных исследований, так как здесь можно использовать специальные устройства для взаимодействия пользователя и системы. Но использование 3D пространства для пользовательских данных: структура каталогов, файлов, вызывает немалое количество затруднений. Кроме самой концепции представления данных, это еще проблема интуитивно понятной, наиболее удобной системы навигации по визуализации, которая использует стандартные средства связи пользователя с компьютером (клавиатуру и мышь).

Библиографические ссылки

1. Владимир Борисов, Алексей Игнатенко. Системы трехмерной визуализации данных. Компьютерная графика и мультимедиа. Выпуск №4(3)/2006.

2. Электронный ресурс: http://cgm.computergraphics.ru/content/view/115

3. Александр Черников. Очень краткое введение в визуализацию данных. Выпуск №4(3)/2006

Код для цитирования: Скопировать