粒子ベースボリュームレンダリングを利用した遠隔可視化システム

Remote visualization system based on particle based volume rendering

河村 拓馬 ; 井戸村 泰宏   ; 宮村 浩子  ; 武宮 博

Kawamura, Takuma; Idomura, Yasuhiro; Miyamura, Hiroko; Takemiya, Hiroshi

遠隔地にあるスーパーコンピュータシステム上で計算された大規模データに対して対話的な可視化を可能にする、粒子ベースボリュームレンダリング(PBVR)を利用した遠隔可視化システムを提案する。このシステムはクライアント・サーバ型のスタイルを採用し、PBVRに必要とされる可視化用の中間処理(粒子データの生成)をスーパーコンピュータ上で実行し、クライアントマシンに可視化用データを転送することで、対話的なボリュームレンダリングを行うことが可能である。PBVRは粒子数が描画する画素数によって決まるため、大規模ボリュームデータに対してデータ転送量を大幅に削減でき、粒子データを利用することで高いフレームレートが実現できる。このシステムではサーバマシンとしてGPGPUクラスタを使用し、MPIとCUDAのハイブリッドなプログラミングモデルを用いる。粒子データの生成処理はCPUによる手法と比較して2桁高速化され、要素数約108の構造格子と非構造格子を数秒で処理できる。システムの全体性能を商用の可視化ソフトウェアと比較し、2桁以上の可視化時間の短縮を達成した。

In this paper, we propose a novel remote visualization system based on particle-based volume rendering (PBVR). The system consists of a Server, which generates particles (rendering primitives), and a Client, which process volume rendering, and particles are transferred from Server to Client. The size of particle data is determined by the resolution of rendering images, and is significantly smaller than the original volume data. The smallness of the particle data is useful also for achieving a high frame rate. In the system, Server is highly parallelized on multiple GPGPUs using a hybrid MPI-CUDA programing model. The particle generation is accelerated by two orders of magnitudes compared with CPU, and structured and unstructured volume data with a hundred million cells are processed within a second. The total performance of remote visualization is compared against a commodity visualization tool, and an order of magnitude faster processing speed is achieved.