Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Тренажеры и средства компьютерной графики (обзор) 11
1.1. Тренажеры и тренажеростроение 11
1.1.1. Определение понятия тренажера и фирмы изготовители систем разработки тренажеров 11
1.1.2. Тренажеры для подготовки оперативного персонала электрических станций 19
1.1.3. Компьютерные тренажеры 20
1.2. Использование компьютерной графики и виртуальной реальности в обучении и тренажеростроении 21
1.3. Методы и инструментальные средства разработки виртуальных сред 38
1.3.1. Язык моделирования виртуальной реальности ] 38
1.3.2. Графическая система OpenGL 40
1.3.3. Java 3D 40
1.3.4. Пакеты ЗО-моделирования 41
1.3.4.1. 3dsmax 41
1.3.4.2. LightWave 3D 42
1.3.4.3. Extreme 3D 42
1.3.4.4. Softimage 3D 42
1.3.4.5. Maya 42
Заключение к главе 43
Глава 2. Моделирование фотореалистичных образов реальных объектов 45
2.1. Описание системы моделирования фотореалистичных образов реальных объектов. 45
2.1.1. Разработка и редактирование 3D графических объектов в графическом редакторе 46
2.1.2. Преобразование формата ЗБ-объекта в формат VRML 2.0 63
2.1.2.1. Краткое описание структуры VRML-файла 65
2.1.3. Отображение ЗО-объектов в броузере 65
2.1.4. Задание внешних параметров моделирующим комплексом и интерактивное взаимодействие с обучаемым 66
2.2. Фотореалистичность ЗБ-графических объектов 67
2.3. Методы улучшения представления ЗБ-графической информации 68
2.4. Оптимизация процесса создания ЗВ-моделей 70
2.4.1. Описание программы VR-model 71
2.5. Оптимизация по времени 78
2.5.1. Уменьшение числа полигонов 79
2.5.2. Замена нормалей на критический угол 80
2.5.3. Снижение уровня детализации 80
2.6. Использование фотореалистичных ЗБ-моделей в виртуальных руководствах 81
2.6.1. Внедрение виртуальных руководств и инструкций для оперативного и эксплуатационного персонала на АЭС 81
Заключение к главе 84
Глава 3. Визуализация деловой графики и данных научных исследований 86
3.1. Программа Визуализации Данных 86
3.1.1. Отображение различных данных в виде 2D графика 88
3.1.2. Отображение различных данных в виде 3D графика 93
3.1.3. Структура данных графика 94
3.1.4. Настройка окна графиков 100
3.1.5. Печать графиков 100
3.1.6. Адаптация системы в различных операционных системах и их версиях 101
3.2. Описание классов функций Программы Визуализации Данных 101
3.2.1. GLWindow 102
3.2.2. GLTrend 102
3.2.3. GL2DTrend 102
3.2.4. GL3DTrend 103
3.2.5. GLWinDesc ; 104
3.2.6. TrendDataSource и TrendDataSourceSQL 104
3.2.7. PSTrend 105
Заключение к главе 105
Заключение 107
Библиография 113
- Определение понятия тренажера и фирмы изготовители систем разработки тренажеров
- Разработка и редактирование 3D графических объектов в графическом редакторе
- Внедрение виртуальных руководств и инструкций для оперативного и эксплуатационного персонала на АЭС
- Отображение различных данных в виде 2D графика
Введение к работе
Цели и задачи
В настоящее время весьма актуальной является задача создания производственных тренажеров с применением в них систем трехмерной визуализации для оперативного отображения информации о состоянии сложных объектов. Такие тренажеры могут значительно улучшить и компьютеризированный процесс обучения, и операционную эффективность производственного процесса.
Хотя уже создано большое число пакетов и средств ЗБ-моделирования, их использование в производственных тренажерах затруднено, так как остается неясным ряд важных вопросов:
в каких ситуациях необходимо использовать некоторый пакет визуализации;
как осуществить интерактивное взаимодействие с пользователем и работу в режиме реального времени;
каким образом сделать объекты фотореалистичными, т.е. узнаваемыми, и при этом обеспечить приемлемую цену необходимого аппаратного обеспечения;
каким образом можно добиться того, чтобы графическая информация наилучшим образом усваивалась обучаемым;
как можно усовершенствовать процесс разработки ЗБ-моделей для тренажера.
В связи с этим разработка оригинальной системы ЗБ-моделирования, ориентированной на использование в тренажерах и решающей ряд вышеперечисленных вопросов, представляется актуальной.
Хотя с недавнего времени интерактивную трехмерную компьютерную графику начали использовать в тренажерных технологиях, разработано систем ЗБ-моделирования не было. Существуют инструменты для создания
интерактивной компьютерной графики и существуют методы для придания графическим объектам фотореалистичного вида, но остается неясным вопрос, как с их помощью быстро легко и эффективно создать интерактивные модели большого сложного технологического комплекса. Неясно также, каким образом можно добиться того, чтобы графическая информация наилучшим образом усваивалась обучаемым и при этом система была адаптирована к ресурсам потенциальных пользователей. На данный момент все эти вопросы индивидуально рассматриваются каждым разработчиком ЗБ-графических объектов для тренажеров. При этом на исследование тратится много времени, однако результаты этих исследований не всегда оказываются успешными. Не всегда оказываются приемлемы методы и средства, используемые для создания программ визуализации данных научных исследований, так как зачастую подобные программы работают только в одной операционной системе или/и не позволяют отображать двумерную и трехмерную графику одновременно в реальном времени.
Таким образом, задача исследования — разработка системы, обеспечивающей возможность использования трехмерного моделирования, как для отображения фотореалистичных образов реальных объектов, так и для отображения деловой графики и данных научных исследований (т.е. графиков, диаграмм и схем).
Для отображения фотореалистичных образов реальных объектов система ЗБ-моделирования должна обеспечивать следующие основные возможности.
Разработка 3D (трехмерных) графических объектов.
Редактирование 3D графических объектов.
Частичная автоматизация трехмерного моделирования.
Отображаемые трехмерные графические объекты должны быть фотореалистичными и легко узнаваемыми, так как они соответствуют реально существующим объектам.
Для повышения эффективности процесса обучения необходимо выделение особо значимых функциональных деталей объектов.
Система отображения трехмерных графических объектов должна допускать интерактивное взаимодействие с обучаемым, а также с комплексом технических средств и математической моделью, описывающей процессы реальной системы.
Для обеспечения работы тренажера в режиме реального времени, необходимо максимально оптимизировать процесс отображения совокупности трехмерных графических объектов в зависимости от характеристик аппаратного и программного обеспечения, необходимого для отображения этой совокупности.
Для отображения деловой графики и данных научных исследований система ЗО-моделирования должна обеспечивать следующие основные возможности:
отображение различных данных в виде 2D и 3D графика;
простоту подготовки данных для отображения;
настройку окна графиков;
печать графиков.
Общее требование для системы ЗО-моделирования следующее: легкая адаптация (переносимость) системы в различных операционных системах и их версиях (Windows, UNIX).
Эти требования были сформулированы таким образом, чтобы разработанная система могла быть использована для любых тренажеров, имитирующих трудно доступные процессы, происходящие внутри различных производственных установок.
В этой работе все вышеупомянутые вопросы исследованы в процессе разработки системы ЗО-моделирования для тренажера, имитирующего процесс загрузки/выгрузки ядерного топлива для реактора типа РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный) атомной электростанции с использованием специальной Разгрузочно-Загрузочной Машины (РЗМ). Тренажер был создан совместными усилиями разработчиков Ленинградской Атомной Станции (ЛАЭС), российского научного центра «Курчатовский институт» (РНЦ КИ) и
Норвежского Института Энергетических Технологий (IFE) в 2000 году [100]. Тренажер подключен к полномасштабному тренажеру 3-го блока ЛАЭС, что позволяет проводить комплексную тренировку смены блока и максимально адекватно осуществлять в реальном времени технологическую последовательность операций с имитацией всевозможных физических взаимодействий между активной зоной реактора, технологическим каналом, топливным модулем, перегрузочным комплексом РЗМ и теплоносителем. Тренажер предоставляет возможность в полном объеме выполнять технологические операции и наблюдать за процессом перегрузки топлива на каждом этапе: от общего вида верхнего реакторного зала и маневрирования РЗМ до выгрузки отработавших топливных кассет в бассейн-хранилище временного хранения. В обучающие тренажерные программы включены некоторые неисправности, приводящие к авариям, среди которых: утечка из негерметичной топливной кассеты, повреждения труб, повреждение механизмов внутри скафандра. Тренажер был дополнен виртуальными моделями РЗМ и центрального зала, где находится РЗМ. Однако разработанные ЗБ-модели для тренажера РЗМ представляли собой общую не детализированную поверхность корпуса РЗМ и, следовательно, не давали полного представления о конструкции машины и процессах, происходящих при перегрузке топлива. Для решения этой проблемы потребовалось разработать новую ЗБ-модель РЗМ, которая была бы максимально детализирована, фотореалистична. Графическая информация, которую предоставляют 3D-модели РЗМ, должна быстро и легко усваиваться обучаемыми.
Результатом исследования стала разработка оригинальной системы 3D-моделирования и реализация ее для тренажера РЗМ. Наглядным пособием для обучаемого до этого времени служили схемы, фотографии и видеофильмы с изображением отдельных частей РЗМ. Однако они не давали исчерпывающего представления о конструкции машины, а наблюдать процесс ее работы было просто невозможно, так как вся ее конструкция скрыта под корпусом, который служит для защиты от радиации. Теперь система ЗЭ-моделирования позволяет
реализовать такой уровень визуализации разнообразных процессов, который не может быть достигнут ни на каких других тренажерных средствах, а также на действующем оборудовании. Система помогла достаточно быстро и эффективно разработать модели оборудования РЗМ в мельчайших геометрических деталях и обеспечить интерактивность отображения их состояний, обусловленных текущей совокупностью моделируемых параметров и показателей функционирования.
Разработанная система 3D моделирования состоит из двух основных частей: моделирование фотореалистичных образов реальных объектов и моделирование деловой графики и данных научных исследований. Все методы, используемые в системе, были реализованы при создании ЗО-графических моделей для тренажера РЗМ. Были разработаны две программы, одна из которых оптимизировала процесс создания объектов со сложной геометрией, а вторая позволяет отображать данные в виде 2D и 3D графиков.
Подобные системы ЗО-моделирования могут применяться и в других тренажерах в случаях, когда обучение персонала на реальных объектах затруднено или невозможно. Это могут быть тренажеры, используемые в химическом производстве, в газоперерабатывающих станциях и т.д. Тренажеры с подобной системой позволяют визуально изучать процессы, происходящие внутри производственных установок и тем самым сократить вероятность возникновения ошибок персонала.
Краткое содержание глав
В первой главе рассмотрены следующие понятия: тренажер, компьютерный тренажер и виртуальная реальность. Особое внимание уделено тренажерам для подготовки оперативного персонала электрических станций, так как энергетика может быть источником аварий с серьезными последствиями. К числу зависимых свойств энергетического производства, обеспечивающих безопасность, можно отнести методы организации подготовки и тренировки персонала, так или иначе участвующего в производстве и
распределении электрической энергии. Был исследован вопрос об актуальности использования компьютерной графики, и в частном случае виртуальной реальности, в тренажеростроении и обучении. Также в первой главе рассмотрены существующие на данный момент методы и инструментальные средства разработки виртуальных сред. В главе приведен перечень фирм и организаций, работающих в сфере тренажеростроения и виртуальной реальности.
Вторая глава посвящена разработке системы ЗО-моделирования для создания фотореалистичных образов реальных объектов. Глава содержит описание методов разработки графических моделей, придания ЗО-объекту фотореалистичного вида, улучшения представления графической информации, оптимизации процесса разработки ЗЭ-графических моделей. Рассмотрено три метода для оптимизации ЗБ-моделей по времени, позволяющие адаптировать систему ЗО-моделирования к ресурсам потенциальных пользователей системы. В главе приведено описание разработанной программы VR-model для автогенерации файлов в формате VRML 2.0, содержащих геометрию поверхностей конических колес двух видов, резьбы винта и гайки. Программа позволила оптимизировать процесс разработки некоторых моделей со сложной геометрией. Все методы были разработаны и применены в процессе разработки графических моделей для тренажера РЗМ. Кратко рассмотрен вопрос об использовании ЗО-объектов в виртуальных руководствах. Была описана структура разработанного электронного интерактивного технического описания РЗМ с встроенными в него интерактивными трехмерными изображениями, которое в настоящее время используется на ЛАЭС в качестве справочного материала.
Третья глава содержит описание разработанной программы визуализации деловой графики и данных научных исследований, позволяющей отображать данные в виде 2D и 3D графиков. Программа удобна для просмотра и анализа большого объема числовых данных. В главе также содержится описание классов функций, разработанных для этой программы.
Определение понятия тренажера и фирмы изготовители систем разработки тренажеров
Разработка и реализация современных методов подготовки и тренажа персонала, принимающего решения, и обслуживающего персонала в любых человеко-машинных системах, приобрела в настоящее время особо актуальное значение, поскольку это является одним из важнейших факторов, определяющих надежность и экологическую безопасность различных технологических объектов и управляющих ими людей.
Можно говорить о качественном прорыве современных систем компьютерного тренинга операторов во всех трех традиционно выделяемых компонентах тренажеров — моделях технологических процессов, информационных моделях и моделях обучения. Так, возможности в области моделирования производства позволяют на сегодня имитировать ход сложнейших технологических процессов за счет использования высокоточных моделей кинетики процессов, богатых библиотек физико-химических свойств, мощных решателей систем дифференциальных и конечных уравнений, описывающих динамику процессов, а также за счет учета разнообразных нарушений хода технологических процессов, работы оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Наряду с гибкими системами конфигурации пользовательских интерфейсов и развитыми средствами компьютерного инструктажа это превращает современный компьютерный тренинг операторов в незаменимое средство формирования и закрепления профессиональных навыков, несравнимое со всеми традиционными, включая небезопасные и дорогостоящие тренировки на реальных объектах или их прототипах. Тренажерные технологии сегодня — это сложные комплексы, системы моделирования, компьютерные программы и физические модели, специальные методики, создаваемые для того, чтобы подготовить личность к принятию качественных и быстрых решений, в том числе и с целью повышения надежности его действий по управлению технологическими объектами в аварийных и экстремальных ситуациях. Согласно документам, опубликованным в [6; 19], тренажер — техническое средство профессиональной подготовки человека-оператора, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом, путем многократного выполнения обучаемыми действий, свойственных управлению реальным объектом. Тренажеры обеспечивают: повышение знаний работников о потенциальных опасностях технологических процессов; идентификацию и оценку рисков, прогнозирование последствий аварийных инцидентов; развитие и закрепление безопасных процедур управления; начальный тренинг и переподготовку персонала; проверку, доработку и закрепление новых процедур управления в случае изменений в процессе; предпусковой тренинг операторов и проверку новых и модернизированных систем управления; проигрывание ситуаций при расследовании инцидентов, определение причин аварий и рекомендаций по их исключению или смягчению; разработку планов локализации аварийных ситуаций и автоматизацию обучения по таким планам; моделирование аварийных ситуаций в процедурах декларирования потенциально опасных промышленных объектов. Тренажеры, как правило, включают в себя: моделирующее устройство, имитационную модель, интерфейс оператора, станцию инструктора, дополнительное периферийное оборудование. 1. Моделирующее устройство Моделирующее устройство тренажера формирует учебную информационную модель и управляет ее изменением и состоянием среды на рабочем месте оператора. В качестве моделирующего устройства используется вычислительный комплекс, который программно реализует модели динамики объекта управления и состояния внешней среды, режима работы и состояния средств управления и рабочей среды, необходимые для имитации протекания реального процесса. Моделирующее устройство связано с интерфейсом оператора через систему ввода - вывода. Интерфейс оператора может состоять как из панелей управления и контроля, так и видеотерминалов и распределенной системы управления, обслуживающей видеотерминалы. В большинстве случаев физические свойства интерфейса оператора точно или в максимально приближенной степени соответствуют конкретному моделируемому процессу. Имитационная модель Программные модели, используемые в имитационном компьютере, реалистично отображают взаимодействие компонентов и систем моделируемого процесса.
Разработка и редактирование 3D графических объектов в графическом редакторе
Средством описания совокупности трехмерных графических объектов был выбран язык моделирования виртуальной реальности VRML 2.0/97. Этот язык выбран по следующим причинам. VRML 2.0 - интерактивный язык. Объекты VRML-миров не только воздействуют на другие объекты и миры, но и сами подвергаются воздействию со стороны последних. Благодаря этому выполняется шестое требование, налагаемое на систему ЗО-моделирования. Программы на VRML представляют собой текстовые описания, а не данные в специализированных форматах. Учитывая это, можно генерировать yRML-код автоматически при помощи соответствующих программ, написанных на различных языках программирования, например, на языке C++. Это качество языка VRML особенно важно при создании очень сложных графических объектов. Если геометрия особо значимых функциональных деталей некоторых сложных механизмов будет прорисована неточно, то при работе тренажера в режиме реального времени будет хорошо заметна некорректная работа самого механизма. Это свойство языка VRML отвечает третьему требованию для системы 3D-моделирования. Существует возможность экспорта данных различных форматов в формат VRML 2.0. Эту возможность включает в себя большинство различных пакетов визуализации, которые помогают создавать высококачественные VRML — объекты и миры. В создаваемой системе ЗЭ-моделирования предпочтение отдано графическому редактору 3ds max 4, который является мощным инструментом для создания сложных фотореалистичных графических объектов [33; 38]. Благодаря этому выполняется первое и второе требования, упомянутые выше. Графическая библиотека OpenGL, используемая с целью описания фотореалистичных образов реальных объектов, по сравнению с языком описания виртуальной реальности VRML 2.0 имеет следующие недостатки. При описании структуры трехмерного объекта в общем случае используется примитив - треугольник, который строится по трем вершинам 3D объекта. При большем усложнении структуры 3D объекта количество его данных будет значительно выше (было подсчитано, что при добавлении дополнительной вершины количество строк в файле, содержащем данные о структуре объекта, в среднем, увеличивается на три). Следовательно, при усложнении структуры объекта значительно усложняется структура данных, описываемых в базе данных. Учитывая то, что данные для трехмерного объекта рассчитываются «вручную», а не программно, возникает проблема генерации данных объекта, которая заключается, в первую очередь, в том, что кроме определения координат вершин объекта, необходимо устанавливать вручную соответствующие связи между вершинами. Эта процедура несет существенные временные затраты. Однако графическая библиотека OpenGL наилучшим образом подходит для визуализации деловой графики и данных научных исследований. Таким образом, описание ЗБ-объекта, являющегося фотореалистичным образом реального объекта, хранится в VRML-файле. Тренажер - технический комплекс, содержащий множество объектов сложной геометрии. Геометрия ЗО-объектов в VRML-файле определяется заданием точек в пространстве и заданием связей между этими точками по определенным правилам. Написание геометрии ЗБ-графических объектов в узлах VRML-файла вручную — длительный и трудоемкий процесс. Поэтому целесообразно создавать ЗО-графический объект в графическом редакторе, который допускает 3D моделирование и имеет возможность экспорта или конвертирования в формат VRML 2.0.
Пакет визуализации, используемый для разработки фотореалистичных VRML-моделей, должен удовлетворять пяти основным требованиям, рассмотренным ниже. 1. Создание объектов и придание им формы
Основная задача пакетов трехмерной визуализации - создать динамическое изображение в виртуальном трехмерном пространстве и придать ему необходимую форму. Созданные объекты могут быть освещены, раскрашены и покрыты текстурами по вкусу разработчика. 2. Создание затенения и освещения
Каждое инструментальное средство разработки трехмерных графических изображений учитывает освещение разрабатываемой сцены. Независимо от уровня сложности, любая программа разработки ЗЭ-объектов должна иметь хотя бы элементарную функцию формирования освещения и затенения объекта, иначе невозможно создать эффект объемности. Выполнение этого требования определяет качество создаваемого виртуального мира.
Все трехмерные пакеты визуализации позволяют создавать множество источников освещения. Они должны обеспечить параметры (например, интенсивность и цвет), которые влияют на разнообразие освещения и эффекты светотени. VRML 2.0 предлагает очень важные параметры освещения и рассеивания, предоставляет новые виды направленного освещения.
Реакция объекта на свет или его отсутствие - важный момент, которым некоторые проектировщики пренебрегают. Большое значение имеют такие характеристики, как прозрачность, рассеяние, отражение света и неравномерность освещения. Инструментальное средство визуализации должно предоставить проектировщику возможность настроить эти параметры либо с помощью некоторых опций, либо определив их как свойства отдельного объекта.
Внедрение виртуальных руководств и инструкций для оперативного и эксплуатационного персонала на АЭС
Виртуальные руководства — это интерактивная электронная документация, которая комбинирует трехмерные модели с текстовой, графической и мультимедийной информацией, и может быть использована в самых различных областях деятельности компаний, таких как дистанционное обучение и удаленная техническая поддержка, обслуживании сложного оборудования и во многих других случаях.
Главными отличительными особенностями виртуальных руководств являются интерактивность и трехмерная визуализация, внедрение которых считается наиболее трудоемким процессом.
Внедрение виртуальных руководств и инструкций для оперативного и эксплуатационного персонала на АЭС
Важнейшим фактором повышения надежности и безопасности эксплуатации энергоблоков АЭС, повышения экономической эффективности работы подразделений и АЭС в целом является повышение профессионального уровня персонала, сокращения времени ремонта за счет профессионального проведения планово-предупредительного и аварийного ремонта, их четкого и своевременного документирования, грамотной организации работы оперативного и эксплуатационного персонала.
Одним из путей решения этой проблемы является создание, внедрение и использование виртуальных руководств, позволяющих более эффективно и оперативно осуществлять доступ к руководящим и регламентирующим документам, чертежам и технологическим схемам систем, техническим паспортам и картам проведения ремонтов оборудования и т.д. Основой виртуальных руководств должна быть техническая документация, преобразованная и представленная на ПК в электронном виде и дополненная: Текстами в формате Dynamic HTML с системой встроенных ссылок. Разработанными бланками и формулярами документации, позволяющими упростить процесс выпуска отчетной документации по результатам ремонта. Двумерными графическими изображениями (технологические схемы, сборочные чертежи, кинематические схемы, мнемосхемы). Трехмерными графическими изображениями в формате VRML (анимированные кинематические схемы, трехмерные графические модели основных компонентов оборудования с анимацией и без нее). Фотографиями (отдельные компоненты оборудования, места размещения и т.д.). Видеофрагментами (отдельные компоненты оборудования, места размещения, оцифрованные съемки порядка сборки и разборки оборудования с наложением необходимых текстовых и звуковых комментариев и т.д.). Двумерными и трехмерными схемами ремонтных узлов с учетом сварных швов, изгибов и стыков трубопроводов, опор, подвесок, разверток сварных швов корпусного оборудования с выделением граничной отсечной арматуры. Базами данных по оборудованию и механизмам (номенклатурные и нормативные справочники УЕ оборудования, истории отказов и ремонтов, перечни ЗИП и т.д.). ЗЭ-модели, разработанные для компьютерного тренажера, имитирующего процесс загрузки/выгрузки ядерного топлива для реактора типа РБМК атомной электростанции, использованы в разработанном виртуальном руководстве «Интерактивное Электронное Техническое Описание. РЗМ-488» (РЗМ-488 ЭИТО). РЗМ-488 ЭИТО — это электронный документ (виртуальное руководство), созданный на основе технической документации по РЗМ-488 [1; 13; 16; 17; 18; 20; 22; 23; 25; 35; 39; 40; 41; 43; 44; 45; 46; 47; 51; 53; 56]. РЗМ-488 ЭИТО представляет собой набор страниц в формате HTML, каждая из которых содержит в себе текст и элементы управления, позволяющие свободно и быстро находить необходимую информацию. Страницы могут содержать рисунки, схемы и фотографии, ссылки на страницы с 3D-изображениями или видеофрагментами.
Отображение различных данных в виде 2D графика
В любой вычислительной системе данные - это, прежде всего, числа. В чистом виде данные невозможно представить пользователю иначе, как в виде последовательности цифр, и при этом для пользователя возникает проблема, связанная с извлечением полезной информации из огромного количества цифр. Графическое представление данных позволяет наглядно представить огромные массивы числовой информации, выявить в этих массивах наиболее интересные фрагменты и сосредоточить именно на них дальнейшие исследования. Информация, представленная в визуальной форме, может быть обработана человеческим аппаратом восприятия наиболее естественным путем, при этом сложные информационные структуры и взаимосвязи осознаются за более короткий промежуток времени, в большем объеме и с меньшими искажениями по сравнению с прочими используемыми методами. Визуализация деловой графики и научных данных - преобразование данных в графические образы посредством технологии компьютерной графики. В научных приложениях данные могут поступать из множества источников — это могут быть результаты измерений, математического моделирования, имитационного моделирования и т.д. Визуализация деловой графики и научных данных в системе 3D-моделирования ориентированной на использование в тренажерах — это визуализация данных различных процессов, имитируемых тренажером.
Учитывая требования, налагаемые на систему ЗО-моделирования, была разработана «программа визуализации данных», которая предназначена для представления данных в графическом виде. Эта программа отображает двумерные графики в виде линий, диаграмм, гистограмм и трехмерные графики в виде поверхностей-сетей. Классы функций, разработанные для этой программы, позволяют довольно легко разработать классы для отображения поверхностей другого типа, построенных, например, при помощи метода маркированных квадратов. «Программа визуализации данных» написана на языке программирования C++ с использованием графической системы OpenGL.
Графическая библиотека OpenGL наилучшим образом подходит для визуализации деловой графики и данных научных исследований по ряду следующих причин. Переносимость. Приложения, использующие OpenGL, могут запускаться на персональных компьютерах, рабочих станциях или суперкомпьютерах. На сегодняшний день графическая система OpenGL поддерживается большинством производителей рабочих графических станций, а независимые разработчики создали средства её поддержки для большинства существующих аппаратных и программных платформ. Моделирование. OpenGL включает в себя свыше ста функций и процедур, которые позволяют программисту определять объекты и сложные операции для создания высококачественных образов. Система OpenGL включает в себя множество команд, одни из которых позволяют определять двумерные и трехмерные графические объекты, а другие управляют их отображением в буфере кадра. Стабильность. OpenGL — стандарт. Все вносимые в него изменения предварительно анонсируются и реализуются таким образом, чтобы гарантировать нормальную работу уже написанного программного обеспечения. Надежность. Все приложения, использующие OpenGL, гарантируют одинаковый визуальный результат вне зависимости от используемого оборудования и операционной системы. Простота использования. OpenGL хорошо структурирована. Её драйверы включают информацию об основном оборудовании, освобождая разработчика приложения от необходимости проектирования для специфических особенностей графических устройств. Каждая команда OpenGL строго придерживается опубликованной спецификации. В разработанной «Программе Визуализации Данных» данные, отображаемые в окне просмотра графиков, могут находиться и в базах данных (MS Access) и в файлах. Данные файлов и баз данных поступают с моделирующего комплекса.
