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NVIDIA IndeX-Plug-in für ParaView

Interaktive Volumenvisualisierung für schnellere Entdeckungen

MIT EINEM KOMPLETTEN DATENSATZ INTERAGIEREN.
SCHNELLER ERKENNTNISSE DARAUS GEWINNEN.

Die schnelle Visualisierung von Simulationsergebnissen ist eine wesentliche Voraussetzung für wissenschaftliche Entdeckungen. Bestehende Visualisierungstools sind jedoch nicht auf Echtzeitinteraktionen mit großen strukturierten und unstrukturierten Datensätzen ausgelegt.

NVIDIA IndeX^™ ist eines der führenden Visualisierungstools für HPC, mit dem sich diese Herausforderung meistern lässt. Mithilfe der Rechenleistung von Grafikprozessoren bietet es bei sehr umfangreichen Datensätzen die Leistung für Echtzeitaktionen. Hierzu werden Visualisierungs-Workloads über einen grafikprozessorbeschleunigten Cluster verteilt.

Nun lässt sich IndeX in ParaView, eines der beliebtesten HPC-Visualisierungstools, integrieren. Nutzer der neuesten Version von ParaView können dadurch die Features von IndeX nutzen und so ihre bestehenden Workflows bei der Volumenvisualisierung um eine interaktive Echtzeiterfahrung bereichern. Außerdem skaliert die Visualisierungsleistung von IndeX mit den zugehörigen Daten. Wissenschaftler sind dadurch in der Lage, den gesamten Datensatz in seiner Originalauflösung zu analysieren und so schneller neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Video: Wie NVIDIA IndeX in ParaView die Echtzeitbearbeitung von Übertragungsfunktionen ermöglicht

Video Ansehen [01:40]

MERKMALE UND VORTEILE

Das NVIDIA IndeX-Plug-in für ParaView ermöglicht eine interaktive Volumenvisualisierung, die mit der Datenmenge skaliert. Wissenschaftler sind dadurch in der Lage, den gesamten Datensatz zu analysieren und so schneller neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Supernova mit kollabierendem Kern

Rendern mit standardmäßigem Raycasting

Voreinstellung zur Steigerung der Tiefenwirkung mit XAC und tiefenbasierten visuellen Merkmalen

Voreinstellung zum Schärfen, mit der Umrisse stärker hervorgehoben werden

XTREME ACCELERATED COMPUTING FÜR ERWEITERTE VISUELLE ELEMENTE

Xtreme Accelerated Computing (XAC) ist ein Merkmal des NVIDIA IndeX SDK, mit dem vom Nutzer festgelegte Berechnungen zur Laufzeit ausgeführt werden. Beim ParaView-Plug-in für IndeX werden die Vorteile der XAC-Oberfläche und von Voreinstellungen für erweiterte visuelle Funktionen genutzt. Durch die Hervorhebung wesentlicher Strukturen lassen sich bessere Informationen gewinnen. Mit der Voreinstellung zur Steigerung der Tiefenwirkung werden visuelle Merkmale basierend auf der Tiefe hervorgehoben. Die Voreinstellung zum Schärfen bringt Umrisse im Datensatz besser zur Geltung.

Datensatz freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Dr. Blondin, North Carolina State University.

Simultanes Mehrfachgeometrie-Rendern von Wolken als Volumen und der Windrichtung als Strömungslinien

SIMULTANES MEHRFACHGEOMETRIE-RENDERN

Daten aus sehr umfangreichen Simulationen enthalten typischerweise Informationen zu mehreren Attributen. Wettersimulationen umfassen beispielsweise Angaben zur Windgeschwindigkeit, zu Wolken, Temperatur und Luftdruck. Jedes dieser Attribute wird als anderes Primitive gerendert, damit Nutzer bessere Erkenntnisse gewinnen können. Wolken werden als Volumen gerendert, die Windrichtung in der Regel als Strömungslinien oder Glyphen. Mit dem Plug-in können Nutzer mit ParaView gerenderte Geometrie mit der korrekten Tiefe mit IndeX-Volumenrendern kombinieren, sodass bessere Analysen möglich sind.

Datensatz freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Niklas Röber, DKRZ

In der vom Nutzer definierten Region sind die Störsignale isoliert und die Horizontstruktur in den seismischen 3D-Daten wird nun deutlich.

BENUTZERDEFINIERTE REGION

Visualisierung ist die beste Lösung, um Informationen aus sehr umfangreichen volumetrischen Daten zu analysieren und extrahieren. Auch wenn der Datensatz natürlich als Ganzes interessant ist, ist es für die Produktivität manchmal von Vorteil, wichtige Merkmale hervorzuheben und zu visualisieren. Mit dem Plug-in können Nutzer den interessierenden Bereich beliebig auswählen. Dadurch werden zum einen unerwünschte Daten ausgeschlossen. Zum anderen lässt sich die Leistung steigern, wenn nur die ausgewählte Region gerendert wird. Im unten dargestellten Satz an seismischen volumetrischen 3D-Daten beispielsweise gibt es Störsignale, die im unteren Teil des Datensatzes die eigentliche Struktur des Horizonts verdecken. Wenn man eine kleinere interessierende Region auswählt, rückt der Horizont besser in den Fokus und kann einer genaueren Analyse unterzogen werden.

2D-Schnitte für einfachere und eingehendere Untersuchung von volumetrischen Daten

MEHRERE SCHNITTE IN VOLUMEN

Volumetrische Daten enthalten viele wertvolle Informationen. Doch mit der dritten Dimension wird auch die Datenanalyse komplexer. Mit Schnitten auf mehreren Ebenen lassen sich mehrere Strukturen in einem Datensatz gleichzeitig betrachten. Schnittebenen in Daten lassen sich für mehrere parallele und Lotebenen analysieren. So können Nutzer Zusammenhänge erkennen und die wichtigsten Merkmale in Datensätzen eingehender betrachten, was die Analyse beschleunigt. Bestimmte Merkmale wie Wirbel in CFD-Strömungssimulationen, die nur mit volumetrischen Rendern schwer zu identifizieren sind, lassen sich mithilfe von 2D-Schnitten nun einfach analysieren.

Datensatz freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Jackie Chen, Sandia National Lab.

Sehen Sie, wie NVIDIA IndeX Echtzeit-Interaktivität in ParaView
ermöglicht [02:02]

ECHTZEITVISUALISIERUNG STRUKTURIERTER UND UNSTRUKTURIERTER VOLUMENDATEN

Das IndeX-Plug-in für ParaView ermöglicht Wissenschaftlern die Echtzeitanalyse simulierter Daten bei voller Auflösung. Hierzu werden die extrem umfangreichen Daten bei hohen Frameraten gerendert. Da somit die gesamte Datenmenge visualisiert wird, können sich die Wissenschaftler bei ihren weiteren Analysen auf die interessantesten Bereiche konzentrieren und so schneller zu wichtigen Erkenntnissen gelangen.

Sehen Sie, wie NVIDIA IndeX einen nahtlosen Workflow in ParaView
ermöglicht [02:03]

NAHTLOSER WORKFLOW

Das IndeX-Plug-in für ParaView ermöglicht die Nutzung der effektiven Vorteile von IndeX über die ParaView-Oberfläche. Somit entfallen die Einarbeitung in ein neues Tool und die Umstellung auf neue Workflows. Die Nutzer können sich dadurch ganz ihrer Forschungsarbeit widmen und schneller wichtige Entdeckungen machen.

IndeX-Plug-in für ParaView für grafikprozessorbeschleunigte Leistung

LEISTUNG FÜR GROSSE VOLUMEN

Mit den bislang verfügbaren Tools zur Volumenvisualisierung sind Wissenschaftler nicht in der Lage, in Echtzeit mit umfangreichen Datensätzen zu interagieren. Wissenschaftler müssen entweder ein paar Sekunden warten, bis jede Interaktion geladen ist, oder sich mit iterativen Prozessen behelfen und dadurch die interessantesten Daten Schritt für Schritt eingrenzen. Das IndeX-Plug-in für ParaView bietet auch bei großen Datensätzen Echtzeitleistung, indem es die Daten auf mehrere Knoten innerhalb eines grafikprozessorbeschleunigten Clusters verteilt.

OPEN-SOURCE-PLUG-IN

Open-Source-Software hat den Vorteil, dass sich die jeweilige Anwendung individuell an die Anforderungen des Nutzers anpassen lässt. Genau wie ParaView ist auch das IndeX-Plug-in eine Open-Source-Lösung, die sich ganz einfach an individualisierte Versionen von ParaView anpassen lässt. Das Plug-in lässt sich wie jedes andere standardmäßige ParaView-Plug-in kompilieren – ohne spezielle Tools oder Compiler.

Dank dem BSC können wir nun größere Modelle des menschlichen Herzens generieren. Um zu prüfen, wie genau diese Modelle sind, müssen wir den kompletten Datensatz visualisieren. Dabei ist hohe Interaktivität der Schlüssel, um aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen. Mithilfe des IndeX-Plug-Ins waren wir in der Lage, unser Zellenmodell, das aus 54 Mio. Tetraedern besteht, in Echtzeit zu visualisieren. Und das Beste: Es lässt sich perfekt in unseren bestehenden ParaView-Workflow integrieren.

-Mariano Vazquez, Barcelona Supercomputing Center.

WEITERE MERKMALE

Echtzeitinteraktivität bei großen Datensätzen
Tiefenkorrektur bei der Kombination mit ParaView-Primitives
Dynamisches Streaming und GPU-Caching von im Zeitverlauf variierenden Volumendaten

Unterstützt alle gängigen ParaView-Datenformate
Zusammensetzung mit ParaView-Geometrien auf einem einzigen Knoten
Auf Windows und Linux ausgelegte Workstation-Edition

PARAVIEW-PLUG-IN FÜR WORKSTATIONS UND
HPC-CLUSTER

Es gibt zwei Versionen des Plug-ins. Für die Verwendung in einer Workstation oder auf einem Single-Server-Knoten ist das Plug-in kostenlos verfügbar. Für größenangepasste Leistung in einem grafikprozessorbeschleunigten Multi-Knoten-System ist die Cluster-Edition des Plug-ins für akademische Nutzer kostenlos und für kommerzielle Nutzer mit einer Lizenz verfügbar.

Weitere Informationen und unsere Community finden Sie auf der IndeX-Forum-Website.

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