Hľadaj Zobraz: Univerzity Kategórie Rozšírené vyhľadávanie

44 545   projektov
1 nových

3D vizualizácia seizmických vlnových polí

«»
Prípona
.pdf
Typ
diplomová práca
Stiahnuté
2 x
Veľkosť
1,4 MB
Jazyk
slovenský
ID projektu
2409
Posledná úprava
02.12.2016
Zobrazené
1 843 x
Autor:
-
Facebook icon
Detaily projektu
Popis:
V dnešnej modernej dobe nastal veľký boom informačných technológií, čo poznamenalo nielen informatiku ako takú, ale aj mnoho iných vedných oborov. Výkonné počítače začínajú pomaly prenikať do všetkých sfér nášho života. Výnimkou nie sú ani výskumné pracoviská, kde s nimi majú možnosť pracovať tisícky matematikov, fyzikov, chemikov a mnohých ďalších. Vráťme sa ale o pár rokov späť. Každý z nás si ešte určite pamätá časy, keď počítače neboli schopné poskytnúť dostatočne veľký výkon ani na plynulé prehrávanie videa a tobôž nie na zložité vedecké simulácie. Tieto totiž spravidla pracujú na viacrozmerných vstupných dátach (rádovo až 6-rozmerných), trojrozmerných výstupných dátach a vyžadujú veľkú presnosť. To samozrejme spôsobuje značné „predraženie“ výpočtu, z hľadiska pamäťovej náročnosti a tiež z hľadiska počtu vykonaných operácií.

Kľúčové slová:

seizmické vlnenie

vizualizácia

metóda konečných diferencií

interpolácia

Ray-caster

vlnové pole

implementácia



Obsah:
  • 1 Úvod -1-
    1.1 Počítač ako prostriedok pre vedecké simulácie -1-
    1.2 Čo je to vizualizácia -2-
    1.3 Význam vizualizácií -3-
    1.4 Cieľ práce -4-
    1.5 Zadanie -5-
    2 Základné pojmy -7-
    2.1 Seizmické vlnenie -7-
    2.2 Fyzikálny model -11-
    2.2.1 Numerické riešenie PDR -12-
    2.2.2 Metóda konečných diferencií -13-
    2.3 Vizualizácia s využitím počítačovej grafiky -14-
    2.3.1 Generovanie meshu -16-
    2.3.2 Reprezentácia meshu -17-
    2.3.3 Interpolácia -18-
    2.3.4 Rendering -20-
    3 Prehľad problematiky -22-
    3.1 Úvod -22-
    3.2 Spôsoby vizualizácie seizmického vlnenia -22-
    3.3 Objemová vizualizácia -26-
    3.3.1 Vizualizácia 2D rezov -27-
    3.3.2 Nepriama objemová vizualizácia -28-
    3.3.3 Priama objemová vizualizácia -30-
    3.3.4 Ray-casting -30-
    3.3.5 Optimalizácia algoritmu ray-castingu -34-
    3.3.6 Objemová vizualizácia pomocou textúr -35-
    3.3.7 Porovnanie -36-
    3.4 Grafické knižnice -37-
    3.4.1 OpenGL -37-
    3.4.2 Microsoft ® DirectX ® -38-
    3.4.3 Porovnanie -39-
    4 Návrh softwarového diela -41-
    Návrh softwarového diela -41-
    4.1 Úvod -41-
    4.2 Názov aplikácie a logo -41-
    4.3 Výber algoritmov -42-
    4.3.1 Vstupno-výstupné operácie so súbormi -42-
    4.3.2 Zobrazenie scény a rozhrania -42-
    4.3.3 Zobrazenie vlnového poľa -43-
    4.3.4 Export -45-
    4.4 Opis vstupných dát -45-
    4.5 Výber programovacieho jazyka a platformy -46-
    4.6 Univerzálnosť -46-
    4.7 Použité knižnice a časti zdrojového kódu -46-
    4.8 Použité triedy -47-
    4.9 Formáty výstupu -47-
    4.10 Používateľské GUI -49-
    4.11 Hardwarové požiadavky -50-
    4.11.1 Odhad pamäťovej náročnosti -50-
    4.11.2 Odhad časovej náročnosti. -51-
    4.11.3 Zhrnutie -51-
    5 Implementácia -52-
    5.1 Úvod -52-
    5.2 Hlavné okno GUI -52-
    5.2.1 Hlavné menu -52-
    5.2.2 Panel s kresliacou plochou -53-
    5.2.3 Ovládacie prvky -53-
    5.2.4 Stavový riadok -55-
    5.2.5 Riadenie kamery -55-
    5.2.6 Riadenie Ray-castingu -55-
    5.3 Scéna -56-
    5.3.1 OpenGL okno -56-
    5.3.2 Vykresľovanie objektov -57-
    5.3.3 Osvetľovanie rozhrania -58-
    5.3.4 Orezávanie -58-
    5.4 Rozhranie -58-
    5.5 Vlnové pole -61-
    5.6 Ray-caster -63-
    6 Výsledky -65-
    7 Záver -66-
    8 Budúca práca -67-
    9 Zoznam použitej literatúry -68-

Zdroje:
  • [Aken02] AKENINE-MOLLER, T. - HAINES, E. 2002. Real-Time Rendering (2nd edition).
  • AK Peters Ltd. ISBN: 1568811829
  • [Aki02] AKI, K. - RICHARDS, P.G. 2002. Quantitative Seismology. University Science
  • Books. ISBN: 0935702962
  • [Biel00] BIELAK, J. et al. 2000. The Quake Project. web stránka. http://www-
  • 2.cs.cmu.edu/~quake/
  • [Borland02] Borland Software Corporation. 2002. Borland C++ BuilderTM Help.
  • [DirectX] Microsoft ® Corporation.Microsoft® DirectX® Technology. web stránka. Apríl
  • 2005. http://www.microsoft.com/windows/directx/default.aspx
  • [Farlo93] FARLOW, S.J. 1993. Partial Differential Equations for Scientists and Engineers.
  • Dover Pubns. ISBN: 048667620X
  • [Furu03] FURUMURA, T. et al. 2003. Visualization of 3D Wave Propagation from the 2000
  • Tottori-ken Seibu, Japan, Earthquake: Observation and Numerical Simulation. Bulletin of the
  • Seismological Society of America. Vol. 93. pp.870 - 881
  • [Havran00] HAVRAN, V. 2000. Heuristic Ray Shooting Algorithms. Dissertation Thesis.
  • Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University, Prague. elektronický text.
  • http://www.mpi-sb.mpg.de/~havran/DISSVH/dissvh.pdf
  • [Huang02] HUANG, J. 2002. Direct Volume Rendering: Ray-casting. powerpointová
  • prezentácia. http://www.cs.utk.edu/~huangj/CS594S02/raycasting.ppt
  • [Chopra02] CHOPRA, V. 2002. Seismic Waves and Inversion. powerpointová prezentácia.
  • http://www.ccs.uky.edu/~douglas/Classes/cs521-s02/seismic/seismic.ppt
  • [Janotka04] JANOTKA, V. 2004 Seizmický prieskum. elektronický text.
  • http://www.fns.uniba.sk/~kgf/Seizmika.pdf
  • [Levoy88] LEVOY,M. 1988. Volume Rendering: Display of Surfaces from Volume Data.
  • IEEE Computer Graphics and Applications. Vol 8. Number 3. pp 29-37
  • [Luber00] LUBER, M. - HASTREITER, P. 2000. Lecture Notes for Scientific Visualization.
  • Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg. elektronický text.
  • http://www9.informatik.unierlangen.de/Teaching/SS2003/Vis/Material/Lecture%20Notes
  • [Moczo00]MOCZO, P. - KRISTEK, J. - HALADA, L. 2000. 3D 4th-Order Staggered- Grid
  • Finite-Difference Schemes: Stability and Grid Dispersion. Bulletin of the Seismological
  • Society of America. Vol. 90. pp. 587 - 603
  • [Moczo04]MOCZO, P. - KRISTEK, J. - HALADA, L. et al. 2004. The Finite-Difference
  • Method for Seismologists An Introduction. Comenius University Bratislava. ISBN: 802232005
  • [Moczo98]MOCZO, P. 1998. Introduction to Modelling Seismic Wave Propagation by the
  • Finite Difeerence Method. Lecture Notes. Kyoto University.
  • [Ning93] NING, P. - BLOOMENTHAL, J. 1993. An Evaluation of Implicit Surface Tilers,
  • IEEE Computer Graphics and Applications. Vol 13. Number 6. pp 33-41.
  • [OpenGL] The OpenGL Consortium. The Industry's Foundation for High Performance
  • Graphics. web stránka. Apríl 2005. http://www.opengl.org.
  • [Phong75] PHONG, B. T. 1975. Illumination for Computer Generated Pictures.
  • Communications of the ACM. Vol. 18. Number 6. pp 311-317
  • [Sala03] SALAMA, CH.R. 2002. Volume Rendering - Direct Methods - Hardware Based
  • Methods. Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg. powerpointová prezentácia.
  • http://www9.informatik.unierlangen.
  • de/Teaching/SS2003/Vis/Material/Slides%20Volume%20Visualization%202
  • [Shirley02] SHIRLEY, P. 2002. Fundamentals of Computer Graphics. AK Peters Ltd. ISBN:
  • 1568811241
  • [Štefček02] ŠTEFČEK, M. 2002. Implementácia voľnej kamery v OpenGL. Zdrojové súbory
  • TCamera.cpp, TCamera.h
  • [VRML] The VRML Consortium. The Virtual Reality Modeling Language Specification. web
  • stránka, Apríl 2005. http://vag.vrml.org.
  • [Weather] The National Oceanic and Atmospheric Administration. National Weather Service.
  • web stránka. Apríl 2005. http://www.weather.org.
  • [Wikipedia] The Wikipedia Consortium. The Free Encyclopedia. internetová encyklopédia.
  • Apríl 2005. http://www.wikipedia.org.