数据可视化技术离不开专业图形卡

时间:2008-11-23   来源:   网友评论:0   人气: 170 作者:

    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。数据可视化概念首先来自科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing),科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据,而且需要了解在计算过程中数据的变化。随着计算机技术的发展,数据可视化概念已大大扩展,它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程数据和测量数据的可视化。学术界常把这种空间数据的可视化称为体视化(Volum Visualization)技术。
专业图卡加速工程数据可视化

    数据可视化技术的发展和应用对计算机硬件技术提出了更高的要求,特别是针对计算机系统的图形处理能力,大规模数据可视化的过程(含二维和三维系统)需要显示子系统处理大量的高精度矢量数据,并在显示终端设备上得到完美的展现。因此,大规模数据可视化工作早期需要采用性能强大的小型机来完成,并且需要多路显示系统联合进行运算。近年来,随着PC机性能的大幅度提高,特别Quadro系列等专业图卡的图形处理性能不断攀升,使用单台PC完成一般规模的数据可视化工作已经成为可能。以市场上常见的uadro系列图卡为例,即使是目前入门级别的Quadro FX570,相比5年前的主流专业图卡,显存量提高了8倍,显存频率和核心频率分别提高了3倍和4倍,数据处理带宽更是提高了5倍之多。5年前,配置专业图卡的PC系统很难在数据可视化方面有用武之地,而现在任何一款中高端专业图卡均能获得良好的图形处理表现。因此,市场上很多数据可视化应用系统也在2006年前后,开始提供基于Windows系统的版本,并将原有系统的OpenGL图形优势转移到PC+Windows系统上(这得益于OpenGL的跨平台优势)。相应的,基于专业图卡多路图形处理技术的进步,多路PC系统支持下的大规模数据可视化系统也在2006年前后逐渐与传统的Powerwall系统分庭抗礼。

    早期通常意义上的数据可视化技术大多采用二维图形图像学可视化方法, 由于二维可视化含有较少的数据量,同时沿用了成熟的可视化理论方法,因此在空间信息远程可视化(如网络地图) 和交通导航等领域应用较为广泛。而在工程计算、医学、科学计算等领域,包含更多数据信息的三维可视化技术则必不可少。因为,从常识性的认知角度而言,现实世界是一个三维空间,使用计算机将现实世界表达成三维模型则更加直观逼真,三维信息表达不再以符号化为主,而是以对现实世界的仿真手段为主。对现实世界的模拟,不仅需要精确表达三维几何形体和曲面,还需要进行大量的纹理和场景处理工作,从而形成具有一定逼真度的三维图。这也是现代三维数据可视化技术离不开专业图卡等图形加速设备的原因之一。

    工程数据三维图形可视化应用中的专业图卡

    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。


 

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