计算科学可视化概述

科学计算可视化的定义

科学计算可视化是运用计算机图形学或者一般图形学的原理方法，将科学与工程计算产生的大规模数据以图形、图像的形式展现出来，也就是将原来以数值形式表达的信息用图像中的不同色彩去表达。也可以说是将符号信息转换成几何信息和图像信息，使人们能直观的观察事物内部的形成与发展过程，它涉及到计算机图形学、图形图像处理!计算机视觉!计算机辅助设计以及图形界面等多个研究领域。

科学计算可视化的研究内容

科学计算可视化的研究内容非常广泛，按其功能可分为三个层次。

• 1. 科学计算结果数据的后处理(Post-PorecSSing)

该层次中，它将计算过程和可视化过程分开，可以在脱机状态下对计算的结果数据或测量数据实现可视化"由于不要求实时地用图形、图像显示数据，因而该层次的可视化功能对计算能力的要求较之下面两个层次要低一些。

• 2. 科学计算结果数据的实时处理及显示(Tracing)

所谓实时处理与显示，就是在进行科学计算的同时，实时地对计算的结果数据或测量数据实现可视化图像显示，这一层次的功能较之上一层次需要更强的计算能力。

• 3. 科学计算结果数据的实时绘制及交互处理(Steering)

在该层次中，不仅能对数据进行实时的处理及显示，还可以通过交互方式修改原始数据、边界条件或其他参数，使计算结果更为满意，实现用户对科学计算过程的交互控制和引导。这一层次的功能不仅要求计算机硬件其有很强的计算能力，而且要求可视化系统具有很强的交互功能。

可视化技术的数据处理流程

尽管可视化数据类型各不相同，数据分布及连接关系的差别也很大，但是可视化处理的基本流程却大体相同，一般具有以下几个步骤:

• (1)数据生成数据的产生可以是计算机数值模拟或者测量实验的结果，文件格式科学计算工作者来确定，因此可以方便的输入计算机。
• (2)数据精练与处理不同的数据对象，数据精练和处理的方法有所不同。对于数据量过大的原始数据，应该提取和选择，以减少数据量。当数据分布较稀疏而有可能影响可视化的效果时，要对原始数据进行有效的插值处理。
• (3)可视化映射运用各种各样的可视化方法对数据进行处理，提取出数据中包含的各种科学规律、现象等，将这些抽象的!甚至是不可见的规律和现象用一些可见的物体点、线、面等表示出来的。
• (4)图形绘制将映射的点、线、面等用各种方法绘制到屏幕上，在绘制中有些物体可能是透明的，有些物体可能被其他物体遮挡。