Mejoramiento del software Camarón de visualización de mallas 3D e inclusión de visualización científica

Abstract

La visualización científica es un área que apoya el análisis de datos generados por simulaciones de fenómenos físicos e ingenieriles, entre otros. Junto a los datos geometrícos del modelo que describen el dominio se requiere visualizar datos escalares y vectoriales asociados a los vértices, arcos y/o caras del modelo. Existen diversas técnicas para visualizar dichos campos tales como coloreado superficial, volume rendering, isolíneas, isosuperficies y otros. Camarón es una herramienta gráfica de estudio de mallas mixtas que permite conocer propiedades de los elementos que las constituyen. Para hacer más fácil el estudio cuenta con coloreado de vértices, polígonos y poliedros según el valor del criterio de evaluación a elección, además de presentar un histograma con la propiedad en estudio. Camarón además cuenta con múltiples renderers, métodos de selección de elementos, criterios de evaluación y archivos de entrada/salida junto con una arquitectura que lo hace fácilmente extensible. Ocupa la GPU de una máquina en forma activa para permitir una interacción fluida. Las GPU son unidades de procesamiento altamente paralelo que permiten paralelizar la mayoría de los algoritmos de visualización científica. Existen varias herramientas desarrolladas para aprovechar los recursos de una GPU tales como CUDA, OpenCl o OpenGL. La última es usada principalmente para fines gráficos. El objetivo de esta memoria consitió en introducir la visualización de campos escalares en Camarón principalmente con el uso de isolíneas para modelos superficiales e isosuperficies para volumétricos. La implementación ocupa el lenguaje C++ y aprovecha las capacidades de procesamiento de una GPU moderna con el uso de la biblioteca OpenGL. La arquitectura implementada es extensible y permite el manejo de valores escalares y vectoriales asociados a los vértices de una malla. Los algoritmos de generación de isosuperficies e isolíneas fueron implementados ocupando las capacidades de paralelismo de una GPU. Más aún el uso de la funcionalidad Transform Feedback en OpenGL permitió que la interacción con la malla fuese fluída. Se mejoró Dado que existen varios visualizadores en 3D para apoyar el análisis de datos científicos, se comparó el software Camarón con uno de los más usados ParaView. Los resultados muestran un desempeño entre 4 y 6 veces mejor para Camarón en términos de rapidez, aunque con sobrecostos en uso de memoria de hasta 6 veces lo usado por ParaView.