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计算能可视化吗?

时间:2015-10-07  归属:数字地球百问

在一间明亮、干净、空调舒适的大房间里,直立着一排排像门一样大小的计算机机柜、磁带机……。安静的机房里只有一两台大型宽行打印机,发出“哒哒哒……”刺耳的击打声,像报纸大小、连续折叠的宽行打印纸上打出了密密麻麻的数据。这就是20年前大型计算机机房的一个典型镜头。科学家拿着这些打印纸忙碌地阅读着、分析着,这些数据可能来自核爆炸的模拟、中长期天气预报的计算或地震勘探的测量结果。近年来,各类数据的增长越来越快,它们来自巨型计算机、地球卫星、宇宙飞船、射电天文望远镜、计算机断层摄影(CT)及地震勘探等。面对如此海量的数据,科学家急切地希望提取、解释及理解这些数据所体现的有用信息。早期,由于计算机处理能力的限制,科学家只能用平面上的“等值线图”、“剖面图”、“直方图”及各种图表来综合这些数据,这就是“可视化”的开始。

所谓“可视化”,就是将科学计算的中间数据或结果数据,转换为人们容易理解的图形图像形式。计算能可视化吗?回答是肯定的。随着计算机、图形图像技术的飞速发展,人们现在已经可以用丰富的色彩、动画技术、三维立体显示及仿真(虚拟现实)等手段,形象地显示各种地形特征和植被特征模型,也可以模拟某些还未发生的物理过程(如天气预报)、自然现象及产品外形(如新型飞机)。目前,科学计算可视化已广泛应用于流体计算力学、有限元分析、医学图像处理、分子结构模型、天体物理、空间探测、地球科学、数学等领域。从可视化的数据上来分,有点数据、标量场、矢量场等;有二维、三维,以至多维。从可视化实现层次来分,有简单的结果后处理、实时跟踪显示、实时交互处理等。通常一个可视化过程包括数据预处理、构造模型、绘图及显示等几个步骤。随着科学技术的发展,人们对可视化的要求不断提高,可视化技术也向着实时、交互、多维、虚拟现实及因特网应用等方面不断发展。

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  • 关键词:计算可视化
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