Публикации
Когда картина действительно стоит тысячи слов
Siemens PLM Software
Нахождение путей повышения температуры на выходе из камеры сгорания и на входе в ступень высокого давления являются ключом к повышению эффективности газовых турбин.
В равной мере раздвигая границы парусного спорта и возможности самих мореходов, престижное соревнование в последние годы породило новый всплеск интереса к плаванию на быстрых яхтах, технологическим инновациям, спортсменам и командам, поддерживаемым миллиардерами.
”Круто” – это сложно объяснить. Это полностью субъективное понятие. Вы поймете, когда увидите.
Есть много способов представить данные CAE/CFD моделирования. Графики и таблицы – это то, что мы чаще всего решаем использовать. Но, “Вкладки Excel… не все с ними дружат.”1 Потом сцены… вы можете поместить много параметров на ваши сцены; результаты на поверхностях модели, которую вы обсчитываете, линии тока, которые входят и выходят, а также находятся вокруг вашей модели… Эти визуальные абстракции глубоко вросли в культуру инженерных расчетов. Но не каждый знаком с таким языком. Люди с различными уровнями опыта по разному видят такие результаты. И те, кто не ”разговаривает” на таком языке ежедневно, и те, кто не имеет достаточного количества времени разбираться испытывают тяжелейшие проблемы в принятии решений.
Возможно некоторые из вас согласятся со мной и моей фразой “Color For Directors(Цвет для директоров),” фразой, которую лично я нахожу унизительной для директоров и пренебрежительной по отношению к тому, что мы делаем. Крутые картинки? Разумеется, но круто – это не круто, если это неправильно. Я утверждаю, что мы имеем моральное право отстаивать точность наших данных,2 и, делая шаг вперед, мы опираемся на хорошие фундаментальные данные для принятия решения. Сейчас данные только не могут отразить идею.3 Эффективная визуализация (подразумевается крутая) может отражать ваши идеи легко и просто, приглашая любознательность и привлекая широкий круг аудитории. В версии STAR-CCM+® v12.02, вы можете создавать фотореалистичные изображения и анимации, уменьшая пробел между временем, необходимым вам чтобы донести ваши мысли до аудитории, и временем, необходимым аудитории понять вас, и внести ваши мысли в свою базу знаний, и использовать их в своем рабочем процессе.
Использование трассировки лучей также отличный способ показать подсветку модели. На иллюстрации ниже мы видим лучший фон для подсвеченных колес на рендере слева. Изображение справа отображается при помощи OpenGL, что быстрее в терминах откликов и взаимовоздействия. Насколько быстрее – зависит от содержимого вашей сцены, но имейте ввиду, что вы можете контролировать качество трассировки лучей (ниже качество – выше производительность).
Ray tracing (Трассировка лучей), является базовой технологией, которую мы используем, и известна уже около 50 лет.4 Мы ее видим в фильмах, которые мы смотрим и играх, в которые играем.6 Чтобы дать вам быстрый старт в эту область света и теней, STAR-CCM+ предоставляет базовые материалы и материалы с изменяемыми параметрами рендеринга (золото, хром, резина, вода…), контролируя поглощение света, отражение, прохождение и визуальную шероховатость поверхности. На изображении ниже, вы можете видеть крыльчатку смесителя, отбрасывающую тень на пол резервуара. Слева мы видим рендер, отображающий отражение вала крыльчатки на лопастях. На рендере в середине мы произвели простое изменение, при котором лопасти рассеивают свет, вместо тог, чтобы отражать его. На рендере справа мы сделали лопатку преломляющей свет. Чтобы получить лучшее понимание, взгляните на крайнюю левую лопатку крыльчатки на третьем изображении. Свет проходит через лопатку и преломляется. На нижней поверхности лопатки собирается тень от пола резервуара. Это объясняет, почему тень от лопатки и осветленная поверхность, соответствующая отверстию, сдвинуты по поверхности крыльчатки. Поверьте, как только вы начнете работать с этими возможностями, вы взглянете на окружающие вас тени и отражения по-новому.
Говоря об объемном рендеринге, теперь возможно его использовать при помощи трассировки лучей на системах, где нет графических карт. Если вы когда-нибудь боролись с объемным ренедерингом на кластере – трассировка лучей для вас отличное решение.
Когда картинка в реальности лучше тысячи слов? Когда она в состоянии эффективно показать идеи, когда лучшее проектное решение есть лучшее решение, и когда каждый может понять суть без долгого объяснения.
Список литературы:
-
Data visualisation: Contributions to evidence-based decision-making. A SciDev.Net Learning Report (2016) Retrieved from https://social.shorthand.com/SciDevNet/3geA2Kw4B5c/data-visualisation-contributions-to-evidence-based-decision-making
-
Stempeck, M., DataViz for good: How to ethically communicate data in a visual manner (2016), Microsoft. Retrieved from https://blogs.microsoft.com/newyork/2016/01/20/dataviz-for-good-how-to-ethically-communicate-data-in-a-visual-manner-rdfviz/
-
Berinato, S., Visualizations That Really Work (2016), Harvard Business Review. Retrieved from https://hbr.org/2016/06/visualizations-that-really-work
-
Appel, A. “Some Techniques for Shading Machine Renderings of Solids,” Spring Joint Computer Conference, (1968), 37-45.
-
Christensen, P.H., Fong, J., Laur, D.M. and Batali, D., Ray Tracing for the Movie ‘Cars’, Proc IEEE Symp Interactive Ray Tracing, pp 1-6 (2006). Retrieved from http://www.seanet.com/~myandper/abstract/rt06.htm
-
Pohl, D. Ray Tracing Egoshooters, Quake 3: Ray Traced (2004). Retrieved from http://www.q3rt.de/
Контроль теней стал очень важен с момента, как появилась потенциальная возможность искажать цвет скал яра в сцене – что очень важно. Ниже мы видим результаты моделирования с трассировкой лучей и без нее. Рендеры внизу показывают только данные CFD вычислений. В то время, как существует небольшая разница в оттенках, полнота визуальных данных шире представлена на изображении с трассировкой лучей: детальность добавлена к машине, без потери достоверности в данных CFD.
Мы также добавили поддержку для карт окружающей среды, при помощи которых вы можете создать панорамный задний фон. В приложениях для морской промышленности, проиллюстрированных ниже, облака из окружающей среды отражаются на поверхности волн, полученных по технологии VOF. Вы можете спросить, является ли это искажением данных? Я вам отвечу, что нет, поверхность волны не является каким бы то ни было образом искусственно сглаженной, и тени и отражения придают видимую глубину восприятию изображения.
Наконец, трассировка лучей базируется на CPU, а не на GPU: она использует мощность ваших процессоров вместо графической карты. Благодаря этому при помощи трассировки лучей можно проделывать вещи, недоступные при помощи OpenGL. С сегодняшним развитием программного обеспечения процессоров, вам не нужна ваша собственная система средств визуализации, теперь это обычная практика. Другое практическое приложение – интерактивность – использование всех настроек продвинутого рендеринга может занять некоторое время. Чтобы получить это, автоматически активизируется прогрессивный рендеринг, как только вы детализируете вид вашей сцены. Рендеринг до финального уровня происходит постепенно, предоставляя лучший пользовательский опыт при постоянном активировании трассировки лучей. Трассировка лучей работает в параллельном режиме, хорошо масштабируется, и вы сами можете определить количество процессоров для рендеринга. Ниже вы можете видеть масштабирование производительности для изображения, содержащего объемный рендеринг и пользовательский рендеринг, примененный к поверхностям модели летательного аппарата SR-71. Насколько хорошо масштабируется трассировка лучей, зависит от того, что вы отображаете. Как мы видим в общем, с увеличением качества рендеринга, уровень масштабируемости становится выше.
