什么是可視化？
種類繁多的信息源產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人腦分析解釋這些數(shù)據(jù)的能力。由于缺乏大量數(shù)據(jù)的有效分析手段，大約有95%的計(jì)算被浪費(fèi)，這嚴(yán)重阻礙了科學(xué)研究的進(jìn)展。為此，美國計(jì)算機(jī)成像專業(yè)委員會(huì)提出了解決方法——可視化。可視化技術(shù)作為解釋大量數(shù)據(jù)最有效的手段而率先被科學(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域采用，并發(fā)展為當(dāng)前熱門的研究領(lǐng)域——科學(xué)可視化。
可視化把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領(lǐng)域使科學(xué)家的研究方式發(fā)生了根本變化。
可視化技術(shù)的應(yīng)用大至高速飛行模擬，小至分子結(jié)構(gòu)的演示，無處不在。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，可視化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合使遠(yuǎn)程可視化服務(wù)成為現(xiàn)實(shí)，可視區(qū)域網(wǎng)絡(luò)因此應(yīng)運(yùn)而生。
它是SGI公司在2002年3月提出的新理念。它的核心技術(shù)是可視化服務(wù)器硬件和軟件。
科學(xué)可視化的主要過程是建模和渲染。建模是把數(shù)據(jù)映射成物體的幾何圖元。渲染是把幾何圖元描繪成圖形或圖像。渲染是繪制真實(shí)感圖形的主要技術(shù)。
嚴(yán)格地說，渲染就是根據(jù)基于光學(xué)原理的光照模型計(jì)算物體可見面投影到觀察者眼中的光亮度大小和色彩的組成，并把它轉(zhuǎn)換成適合圖形顯示設(shè)備的顏色值，從而確定投影畫面上每一像素的顏色和光照效果，最終生成具有真實(shí)感的圖形。真實(shí)感圖形是通過物體表面的顏色和明暗色調(diào)來表現(xiàn)的，它和物體表面的材料性質(zhì)、表面向視線方向輻射的光能有關(guān)，計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量很大。因此工業(yè)界投入很多力量來開發(fā)渲染技術(shù)。
可視化硬件
可視化硬件主要是圖形工作站和超級可視化計(jì)算機(jī)。圖形工作站廣泛采用RISC處理器和UNIX操作系統(tǒng)。具有豐富的圖形處理功能和靈活的窗口管理功能，可配置大容量的內(nèi)存和硬盤，具有良好的人機(jī)交互界面、輸入/輸出和網(wǎng)絡(luò)功能完善，主要用于科學(xué)技術(shù)方面。
1997年SGI推出了不用總線的UMA結(jié)構(gòu)O2工作站。它采用高帶寬的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，取消了視頻卡、圖形卡、圖像卡。圖形處理、圖像處理、視頻處理、存儲(chǔ)器和主存儲(chǔ)器用一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)器系統(tǒng)代替，帶寬可達(dá)到2.1GB/s。CPU和視頻顯示可直接訪問統(tǒng)一的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。此外，它還有一個(gè)單獨(dú)的窗口界面，能讓用戶通過該窗口訪問Web站點(diǎn)，而一個(gè)文件列表在窗口頂部，方便用戶對媒體資源進(jìn)行管理。
2000年SGI推出強(qiáng)力臺(tái)式工作站Octane2。Octane2把具有突破性的新一代Vpro3D圖形系統(tǒng)、先進(jìn)的交叉開關(guān)(Crossbar)結(jié)構(gòu)和最新的MIPS RISC處理器有機(jī)地結(jié)合在一起。有了Octane2及其空前的精確性、交互性和快速的圖形功能，用戶可以解決最富有挑戰(zhàn)性的三維造型、可視化及圖形處理問題。 Octane2含有集成在一塊芯片上的OpenGL 1.2的核心功能及圖像擴(kuò)展的部分硬件加速功能。可用硬件實(shí)現(xiàn)鏡面光照計(jì)算、能夠快速準(zhǔn)確地展現(xiàn)曲面，并具有48比特RGBA功能。它是當(dāng)今高水準(zhǔn)的可視化臺(tái)式工作站。它可為用戶提供雙通道的雙頭顯示。
2000年7月SGI推出了可視化與超級計(jì)算完美結(jié)合的Onyx 3000系列超強(qiáng)圖形系統(tǒng)。 Onyx 3000在模塊化方面邁出了一大步。系統(tǒng)硬件由7種模塊構(gòu)成：圖形擴(kuò)展模塊G-brick，基本輸入/輸出擴(kuò)展模塊I-brick，PCI擴(kuò)展模塊P-brick，高性能I/O擴(kuò)展模塊X-brick，路由器互連擴(kuò)展模塊R-brick，CPU擴(kuò)展模塊C-brick和磁盤擴(kuò)展模塊D-brick。全機(jī)采用NUMA3體系結(jié)構(gòu)。
高性能的模塊化連通性有利于把超級計(jì)算能力和可視化處理無縫集成。全機(jī)可由2個(gè)CPU擴(kuò)展到512個(gè)CPU。Onyx3000采用InfiniteReality3圖形處理流水線，可實(shí)時(shí)地對三維形體進(jìn)行渲染。其中包括色彩、透明、紋理、光照等功能。
2002年2月SGI推出Onyx3000IP機(jī)，采用性能更好的Infinite Performance圖形處理流水線，速度更快、圖形更精致。Onyx3000其卓越的性能和靈活性可使用戶得到驚人的視覺真實(shí)效果，并充分保護(hù)用戶的投資。
