pyParaOcean, ein System zur visuellen Analyse von Ozeandaten: pyParaOcean: Architektur

von Oceanography: Everything You Need to Study the Ocean3m2024/05/30

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In diesem Artikel stellen Forscher pyParaOcean vor, das die Visualisierung von Ozeandaten in Paraview für die dynamische Prozessverfolgung und Ereigniserkennung verbessert.

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Autoren:

(1) Toshit Jain, Indian Institute of Science Bangalore, Indien;

(2) Varun Singh, Indian Institute of Science Bangalore, Indien;

(3) Vijay Kumar Boda, Indian Institute of Science Bangalore, Indien;

(4) Upkar Singh, Indian Institute of Science Bangalore, Indien;

(5) Ingrid Hotz, Indian Institute of Science Bangalore, Indien und Department of Science and Technology (ITN), Universität Linköping, Norrköping, Schweden;

(6) PN Vinayachandran, Indian Institute of Science Bangalore, Indien;

(7) Vijay Natarajan, Indian Institute of Science Bangalore, Indien.

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3. pyParaOcean: Architektur

pyParaOcean ist ein Plugin, das auf Paraview entwickelt wurde, um den Visualisierungsanforderungen von Ozeanographen gerecht zu werden, siehe Abbildung 1. Paraview [AGL05] ist eine Open-Source-Visualisierungssoftware. Die Visualisierungspipeline in Paraview ist ein Datenflussnetzwerk aus ausführbaren Modulen. Ein Modul ist eine Funktionseinheit in Paraview mit null oder mehr Eingangsports und null oder mehr Ausgangsports. Ein Modul in Paraview kann eine von drei Aufgaben ausführen: Daten erzeugen (Quelle), eingehende Daten verarbeiten und verarbeiten (Filter) oder Bilder rendern/erstellen (Senke). Paraview ist ein allgemeines Visualisierungstool und umfasst daher

eine große Anzahl von Readern, Datenquellen und Filtern. Die schiere Anzahl der verfügbaren Filter kann überwältigend und mühsam zu navigieren sein, insbesondere für einen Anwendungsfachexperten. Paraview bietet auch einen Mechanismus zum Einbinden neuer Module über Plugins in Szenarien, in denen die verfügbare Modulsammlung die Anforderungen des Benutzers nicht erfüllt.

Das Plugin ist eine Sammlung von Filtern, die Visualisierungstools für die interaktive Analyse von 3D-Ozeandaten und spezielle Funktionen wie Wirbelberechnung und -visualisierung, Visualisierung von Wasser mit hohem Salzgehalt und Verfolgung von Wassermassen mit hohem Salzgehalt bieten. Ozeandaten sind normalerweise als Muster auf einem geradlinigen Raster im NetCDF-Format verfügbar. Das Plugin verwendet bei Bedarf integrierte VTK- und Paraview-Bibliotheken, die gut gepflegt und unterstützt werden, und profitiert daher von der Verfügbarkeit von Support durch die Benutzergemeinschaft. Das Plugin kann in wenigen einfachen Schritten geladen werden.

Paraview ist als dreistufige Client-Server-Architektur konzipiert, die aus einem Datenserver, einem Renderserver und dem Client besteht. Der Datenserver ist für alle datenbezogenen Aufgaben wie Lesen, Schreiben und Filtern verantwortlich. Der Renderserver ist für das Rendering verantwortlich und die Interaktion und Erkundung erfolgt auf dem Client. Der Client verwaltet die Erstellung, Ausführung und Zerstörung von Objekten auf den Servern, enthält jedoch nicht die Daten. Diese Architektur ist nützlich, um Anwendungen in einer parallelen Umgebung auszuführen. Der Daten- und Renderserver kann auf einem Headless-Server oder einem Supercomputer ausgeführt werden, während das Gerät mit dem Endbenutzer als Client fungiert. Wenn Paraview auf dem Client ohne Verbindung zu einem Remote-Server ausgeführt wird, stellt es nahtlos eine Verbindung zu einem integrierten Server her und stellt alle seine Funktionen bereit. pyParaOcean wurde entwickelt, um die Parallelisierungsfunktionen von Paraview zu nutzen und mit größeren Datenmengen zu skalieren. pyParaOcean zielt darauf ab, einen Satz von Filtern bereitzustellen, die speziell auf die Bedürfnisse eines Ozeanographen zugeschnitten sind und umfassend, zugänglich und einfach zu verwenden sind.