英伟达可扩展可视化解决方案将理论展示为现实 —— 美国西北大学高级分子成像中心精彩上演

时间:2012-05-05   来源:   网友评论:0   人气: 167 作者:

挑战

在声名远播的美国芝加哥西北大学,Thomas Meade 博士接到一项任务。 这位教授涉猎的领域十分广泛,其中包括癌症研究、化学、分子生物科学、神经生物学与生理学以及放射学等等。他要设计一款尖端科技的全新成像设施,目标是在一个房间里完成西北大学所有的生物分子成像工作。 他的高级分子成像中心 (CAMI) 不仅旨在为研究人员打造一款尖端科技的工具,而且想要让公众了解整个大学所从事的研究工作。

Meade 表示:“我们的愿景是打造这样一个地方,在那里,包括大学生、教授以及研究员在内的所有人均能够以独特的方式与理论数据互动,真正把人们吸引过来。 我们一直在考虑巨大的 2D 拼接式显示屏,这样我们就能够查看巨大的事物,例如电子海报。 后来,Matt 出现了。”

他说的是 Matt McCrory。 McCrory 是一位可视化工程师,他通过携手美国阿贡国家实验室、梦工厂动画以及芝加哥大学,涉足了科学与数字电影制作这两大领域。他同时还是西北信息技术大学 (NUIT) 的首席可视化工程师。 他对 CAMI 也有个愿景:立体 3D 以及体验实现立体 3D 的技术,即英伟达™ Quadro (NVIDIA Quadro®) Plex ——英伟达可扩展可视化解决方案系列的一部分。

英伟达™ Quadro Plex 系统让人们能够以简单而省钱的方式打造超高分辨率、可扩展的大规模可视化环境。 英伟达™ Quadro Plex 的核心技术 —— 英伟达™ (NVIDIA®) Mosaic™ 让应用程序的画面能够无缝分布于多台显示器或投影仪之上,从而减少了需要安装的工作站数量。 英伟达™ Quadro Plex 以及英伟达™ Mosaic 多显示器技术均能够在立体 3D 模式下工作,让研究人员能够置身于自己的数据当中。

McCrory 指出:“借助 3D,我们能够将计算理论数据转化为可以用眼睛看到表现形式,这是任何其它方式都做不到的。 这样能够让研究人员真正地从整体上观察他们的学科。 然而,想要对包含多个时间步长的高分辨率立体数据进行可视化,所涉及的处理则从三维变成了四维。 你需要巨大的处理能力和内存才能以足够快的速度绘制出这些图像,使可视化变得可行。”

解决方案

McCrory 利用英伟达™ Quadro Plex 中的图形处理器 (GPU) 技术来驱动 CAMI 令人身临其境的显示器 —— 25 台 JVC 专业 46 英寸立体 3D 显示器以横纵各五台的形式拼接而成,工作起来如同单台显示器一样。在这台超大高分辨率显示器上,分子、蛋白质、原子以及整个有机体均能够以完全立体 3D 的形式显示出来。

一般的 IMAX 影院能够在巨型屏幕上显示八百万像素,而 CAMI 的墙壁能够在大幅缩减占地面积的情况下,显示出近 5200 万像素的画面。

英伟达可扩展可视化解决方案将理论展示为现实 —— 美国西北大学高级分子成像中心精彩上演
美国西北大学高级分子成像中心 (CAMI) 令人身临其境的 3D 显示墙上显示了来自哈勃望远镜的超高分辨率螺旋星云图像。 (图片由 Matt McCrory 提供)

McCrory 称:“我们想要让人们能够接近这些数据,逐个像素地检查它们。为了呈现出所有这些像素,你需要性能相当强劲的设备。 你需要英伟达™ Quadro Plex。”

13 台英伟达™ Quadro Plex 多 GPU 系统被用来驱动 CAMI 显示墙 —— 总共有 26 颗 GPU,系统内置了英伟达™ (NVIDIA®) G-Sync II 技术以确保 26 颗 GPU 全部实现同步。

McCrory 表示:“基本上,我们使用了一台迷你超级计算机来提供处理能力。 我非常了解英伟达在 GPU 内增加核心的这种做法、英伟达™ Quadro 显卡的立体功能及其对 Linux 的支持,最后一点对我们来说很重要,因为我们喜欢运行开源系统。 而且,我们在立体渲染方面有大量经验,英伟达™ Quadro 技术是用来处理光线步进 (ray-marching) 算法的最佳解决方案。 另外,如果使用英伟达™ Quadro 以外的其它显卡,你就不会拥有我们需要的这种显存水平。”


 

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