汎用的な非線形光線追跡法による自然現象の可視化システムの構築

使用通用非线性光线追踪方法构建自然现象可视化系统

• 批准号: 14658114
• 负责人: 横矢 直和
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14658114/
• 关键词: 仮想現実; 非線形光線追跡法; シンプレクティック・レイトレーシング; シンプレクティック数値解析; 科学的可視化; ブラックホールの可視化

本年度は、以下の研究を実施した。1.超高速ネットワーキング・クラスタコンピューティングシステムの開発まず、光線計算のベクトル型プロセッサへの実装を行い、処理速度を実験的に評価した。本実験により、ハードウェアコストを考慮するとスカラー型プロセッサと比べた優位性を見い出すことができなかったため、スカラー型プロセッサの計算機をSCI(Scalable Coherent Interface)ネットワークを用いて結ぶPCクラスタを構築した。2.シンプレクティック・レイトレーシング技術の理論的な確立前年度に引続き、ブラックホール時空での物理現象については8次元、地球上の物理現象については6次元の位相空間の中で非線形な軌道を描く光線を追跡した場合のシンプレクティック数値計算シミュレーションにおける局所的及び大局的計算誤差の解析的及び数値的評価を行った。また、処理の高速化に関しては、シンプレクティック・レイトレーシングにおける計算の大部分を占めるのは数値的な微分と数値的な積分を実行する部分であることに着目し、高速化の検討を行った。その結果、微分については、高速自動微分法にキャッシュを設けることで高速化が可能なことが分かった。また積分については、精度の低いシンプレクティック積分法を組み合わせて精度を向上させるよりも、計算量の多い精度の高い手法を用いる方が総合的に高速に計算できる場合があることを示した。3.プロトタイプシステムの開発画像提示デバイスとして没入型投影ディスプレイを用いた可視化システムのプロトタイプ開発した。本システムでは、歩行動作を利用したインタフェースにより、利用者は可視化された映像空間を移動することができるという特徴をもっている。このインタフェースについて主観評価実験を行い、没入感の向上を確認した。

今年，进行了以下研究：1。首先在向量型处理器上实施了超高速度网络集群计算系统的开发，并通过实验评估了处理速度。在此实验中，我们无法在考虑硬件成本的情况下找到比标量处理器的优势，因此我们构建了一个PC群集，该PC群集使用SCI（可扩展的相干接口）网络连接标量处理器的计算机。 2。在上一年之后，理论上建立了符号射线追踪技术，当射线描绘了在黑洞空间和6th on eartearmenamene earthemenemene eartemense的物理现象的物理现象中，我们对符号数值模拟的局部和全局计算误差进行了分析和数值评估。关于加速的加速，我们还研究了加速，重点是以下事实：符号射线追踪中的大多数计算是执行数值分化和数值集成的部分。结果，发现可以通过在高速自动分化方法中提供缓存来加快差异化的速度。关于集成，还可以证明可以在整体上高速计算，而不是将符号整合方法与较低精度相结合以提高准确性。 3。开发原型系统，我们使用沉浸式投影显示作为图像呈现设备开发了原型可视化系统。该系统的特征是用户可以使用使用步行运动的接口通过可视化的视频空间移动。在该界面上进行了主观评估实验，我们证实这将改善沉浸感。

项目成果

Tetsu Satoh: "Symplectic ray tracing : A new frontier in non-linear ray tracing"Proc. 11th Int. Conf. in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision. 402-409 (2003)

Tetsu Satoh：“辛光线追踪：非线性光线追踪的新前沿”Proc。

Tetsu Satoh: "Symplectic ray-tracing : A new approach for non-liner ray-tracings by Hamiltonian dynamics"Proc. SPIE, Vol.5009, Visualization and Data Analysis 2003. (in press). (2003)

Tetsu Satoh：“辛光线追踪：哈密顿动力学非线性光线追踪的新方法”Proc。

Sei Ikeda: "Immersive telepresence using high-resolution omnidirectional movies and a locomotion interface"Proc.SPIE Vol.5291, The Engineering Reality of Virtual Reality 2004. (掲載予定). (2004)

Sei Ikeda：“使用高分辨率全向电影和运动界面的沉浸式远程呈现”Proc.SPIE Vol.5291，虚拟现实的工程现实 2004 年。（待出版）。

佐藤 哲: "非線形光線のシミュレーション:シンプレクティック・レイトレーシング"シミュレーション. 21・3. 30-36 (2002)

佐藤聪：“非线性光线模拟：辛光线追踪”模拟 21・3（2002）。

佐藤 哲: "非線形光線追跡法による力学系のテクスチャベースレンダリング"第31回可視化情報シンポジウム論文集. 411-412 (2003)

Satoshi Sato：“使用非线性光线追踪方法的动态系统的纹理渲染”第 31 届可视化信息研讨会论文集 411-412 (2003)。