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論文

Improvement in interactive remote in situ visualization using SIMD-aware function parser and asynchronous data I/O

河村 拓馬; 井戸村 泰宏

Journal of Visualization, 23(4), p.695 - 706, 2020/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

粒子ベースボリュームレンダリングに基づくIn-situ可視化システムは、多変量ボリュームレンダリングに基づく高度にスケーラブルで柔軟な視覚解析環境を提供する。従来のCPUプラットフォームでは優れた計算パフォーマンスを示したが、最新のメニーコアプラットフォームでの高速計算により、関数パーサーと粒子データI/Oに関連する性能のボトルネックが明らかになった。本論文では、新しいSIMD対応の関数パーサーと、タスクベースのスレッド並列化に基づく非同期データI/Oを開発する。8208基のIntel Xeon Phi7250 (Knights Landing)プロセッサーで構成されるOakforest-PACS上の数値実験では、強スケーリングを約100kコアに維持しながら、一桁高い処理速度を実証した。

論文

Algebraic design of multi-dimensional transfer function using transfer function synthesizer

河村 拓馬; 井戸村 泰宏; 宮村 浩子; 武宮 博

Journal of Visualization, 20(1), p.151 - 162, 2017/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:77.26(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

本論文では多変量向けボリュームレンダリングのための新しい伝達関数設計手法を提案する。従来的な手法ではGUIベースの伝達関数設計を行っていたために扱えるデータは2変量に限られていた。より高次元の伝達関数設計を対話的かつ直感的に行うために、Transfer Function Synthesizer (TFS)を開発した。TFSでは従来的なGUIや代数式で指定した1次元伝達関数を論理演算によって合成することで多次元伝達関数を生成する。TFSは多変量向けボリュームレンダリングを可能にするだけでなく、サーフェス可視化や画像合成をもボリュームレンダリングの枠組みで可能にする手法である。TFSは遠隔可視化システムPBVRに実装され原子力分野で計算された様々なデータに適用されている。

論文

In-situ visual exploration of multivariate volume data based on particle based volume rendering

河村 拓馬; 野田 智之; 井戸村 泰宏

Proceedings of 2nd Workshop on In Situ Infrastructures for Enabling Extreme-scale Analysis and Visualization (ISAV 2016) (Internet), p.18 - 22, 2016/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:12.72

視点拘束を受けない粒子データを用いて多変量ボリュームデータを可視化する粒子ベースボリュームレンダリング(PBVR)に基づく新しいIn-Situオンライン可視化フレームワークを開発した。我々が開発したオンラインアプローチは粒子データを使用した対話的な視点探索とシミュレーション実行時の多次元伝達関数の変更を可能とする。この実行時可視化は数千コアまでのストロングスケーリングを示し、計算時間も小さい。これらの特徴は大規模シミュレーションをモニタリングするための柔軟なIn-Situデータ探索を提供する。提案フレームワークをJUPITERコードによる圧力容器内部の燃料溶融シミュレーションに適用することにより、その有用性を示した。

報告書

大規模データの可視化処理速度調査

星 芳幸; 久米 悦雄

JAERI-Data/Code 2005-010, 48 Pages, 2005/09

JAERI-Data-Code-2005-010.pdf:8.7MB

近年の科学技術計算は、計算機の高速化と記憶容量の増大により計算規模が飛躍的に拡大し、そこから得られる計算結果も膨大なものになってきている。これに伴い、この膨大な数値データを理解するためのポスト処理、すなわち可視化処理が非常に重要な役割を担うようになっている。一方、可視化を行うための画像処理用計算機においては、この大規模データの可視化処理はまだ大きな負荷となっているのが現状である。このため、原研既設の画像処理用計算機を対象に、汎用可視化ソフトウェアを用いて大規模データを処理する際のハードウェアごとの描画速度の調査を実施した。本報告は、この調査結果に基づき、可視化データの規模と使用すべき計算機について、その利用指針をまとめたものである。

論文

球面サンプリング法を用いたボリュームレンダリングの没入型VR装置への適用

鈴木 喜雄*; 竹島 由里子; 大野 暢亮*; 小山田 耕二*

日本バーチャルリアリティ学会論文誌, 10(2), p.231 - 240, 2005/06

ボリュームレンダリングは物理量の3次元データの分布を直感的に理解する手法として幅広く用いられてきている。しかし、データが入れ子上に分布している場合では、観測者はその内部の情報を見ることができない。この問題を解決する方法の一つとして、没入型バーチャルリアリティ装置を用いることがあげられる。しかし、従来用いられている平面サンプリング法によるボリュームレンダリングでは、没入型VR装置では画質の劣化が目立ってしまうという問題点がある。そこで、本論文では、没入型VR装置におけるボリュームレンダリング手法として球面サンプリング法を導入し、平面サンプリング法との画質及び画像生成速度の比較を行う。

論文

没入型VR装置における並列ボリュームレンダリング

中島 憲宏; 大野 暢亮*; 鈴木 喜雄*; 呉田 昌俊*

電気学会論文誌,C, 124(10), p.2197 - 2198, 2004/10

没入型VR装置でボリュームレンダリングを行う場合、テクスチャマッピングを利用すると簡易に実行できるが、特に視点がデータに近い場合、描画速度に問題がある。われわれは、テクスチャを利用しなくとも、2つの高速化アルゴリズムの併用とその並列化により、高速なボリュームレンダリングが没入型VR装置で実現できることを示した。本開発により、ボリュームレンダリングによるデータ全体の把握を、没入型VR装置でも高速に行うことが可能となった。

論文

球面サンプリング版ボリュームレンダラーの研究・開発

鈴木 喜雄; 齋 和憲*; 大野 暢亮*; 小山田 耕二*

可視化情報学会誌, 24(Suppl.1), p.443 - 446, 2004/07

近年、スーパーコンピュータの進展に伴い、科学分野においてさまざまな複雑現象の解析が可能となってきた。ここで、複雑現象の解析を行うための可視化手法の一つとして、没入型バーチャルリアリティ(VR)装置の利用が行われはじめている。一方、物理量の3次元的な分布を直感的に理解するための表示方法としてボリュームレンダリング法が広く用いられており、没入型VR装置においてもボリュームレンダリング表示が行われてきた。しかしながら、従来、ボリュームレンダリングに利用されてきた平面スライスサンプリング法では、視点がボリューム内部に没入した場合に、画質低下が著しいことが問題であった。そこで、本研究開発では、同心球面スライスサンプリング法を適用することにより、この問題解決を図った。これら二つの方法を没入型VR装置に実装することにより、両方法における画質と表示速度についての比較を行った。本講演では、これらの結果について報告を行う。

論文

没入型VR装置における並列ボリュームレンダリング; ステレオボリュームレンダリングの並列化とCAVEへの応用

大野 暢亮*; 鈴木 喜雄; 呉田 昌俊

可視化情報学会誌, 24(Suppl.1), p.315 - 316, 2004/07

計算機や計測機器の発達によりデータの大型化・3次元化が進み、3次元のデータを立体視により3次元のまま観察が可能な没入型VR装置での可視化が注目を集めている。日本原子力研究所では、金属容器内を流れる沸騰流のボイド率を計測できる技術を開発した。この得られたデータを可視化するのには、等値面等よりデータ全体を把握できるボリュームレンダリングが適している。没入型VR装置でボリュームレンダリングを行う場合、テクスチャマッピングを利用すると簡易に実行できるが、特に視点がデータに近い場合、描画速度に問題がある。今回われわれは、2つの高速化アルゴリズムの併用とその並列化により、128$$times$$128$$times$$128程度のデータであれば、テクスチャ利用の場合より高速に描画することを可能にした。本開発により、上記データの等値面やサーフェスレンダリングでは不可能であったデータ全体の把握を、没入型VR装置でも可能にした。

論文

位相属性を用いた多次元伝達関数の設計

竹島 由里子; 高橋 成雄*; 藤代 一成*

Visual Computing/グラフィクスとCAD合同シンポジウム2004予稿集, p.37 - 42, 2004/06

ボリュームレンダリングで得られる画像が持つ情報量は、各ボクセルのフィールド値を色や不透明度に変換する伝達関数に大きく依存することが知られている。しかし、異なるボリューム特徴が同一フィールド値を含む場合、一般的に用いられているフィールド値を変数とする1次元伝達関数では、これらを個別に強調するような可視化結果を得ることができないという問題点がある。これは、フィールド値以外の変数を持つ多次元伝達関数を利用することにより解決可能である。これまでの研究では、多次元伝達関数の変数はボリュームデータの局所的な情報を用いたものに限られていたが、本研究では、局所的及び大局的構造を表す位相属性を新たに定義し、これを多次元伝達関数の変数として導入する方法を提案する。また、本手法を実データに適用し、有効性を検証する。

口頭

粒子ベースボリュームレンダリングを利用したスーパーコンピュータ上の大規模可視化技術

河村 拓馬; 井戸村 泰宏; 宮村 浩子; 武宮 博

no journal, , 

スーパーコンピュータ上の大規模データを可視化する際には、データ転送時間の長大化やメモリ容量の不足が問題となる。これらの問題を解決するため に、我々は、シミュレーションの解像度ではなく画像解像度のみにデータサイズが依存するという特徴を持つ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の開発を進めている。本研究では、その一環として、スーパーコンピュータを活用した粒子生成処理の高速化を行った。原子力分野のアプリケーションから得られた大規模シミュレーション結果に適用し、スーパーコンピュータBX900上で1024並列までの処理を行い、並列化効率90%以上のストロングスケーリングを達成した。

口頭

粒子ベースボリュームレンダリングを利用したマルチフィジックスデータ向け可視化のための高速な粒子生成手法

河村 拓馬; 井戸村 泰宏; 宮村 浩子; 武宮 博

no journal, , 

粒子ベースボリュームレンダリング(PBVR)を利用したクライアント・サーバ型の遠隔可視化システムはスーパーコンピュータ上の大規模データを効率よく可視化できるシステムである。昨今の計算規模の増大により得られるようになってきたマルチフィジックス(多変量)データを可視化するためには多次元伝達関数を利用するのが有用であると知られているが、PBVRに対して多次元伝達関数を導入する手法は未だ開発されていない.そこでスパコン上の大規模な多変量データに対して高速な粒子生成を行うため、ユーザ指定の多次元伝達関数から粒子密度を推定し並列に粒子生成する手法を提案した。この手法を原子力分野のアプリケーションから得られた燃料溶融シミュレーション結果に適用し、溶融物形状を抽出するとともにその形状に対する温度分布を与えることができた。

口頭

可視化用粒子データを用いたIn-Situ可視化システムのSIMD最適化

河村 拓馬

no journal, , 

平成30年度学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点公募型共同研究(JHPCN)に採択された研究課題「可視化用粒子データを用いたIn-Situ可視化システムのSIMD最適化」に関する成果報告を実施する。シミュレーションの大規模化に伴い、プレポストノードへのデータ転送を伴う従来の可視化処理は、膨大な作業時間が必要となった。本研究では、大規模シミュレーションに対する実時間の可視化・解析を可能にするため、可視化用粒子データを用いた対話的なIn-Situ可視化システムのSIMD最適化を実施し、最新のXeonPhi、および、FX100環境に対して移植した。本システムを用いて、シミュレーションのバッチ処理実行時における対話的な可視化が可能なことを確認した。

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