Описание
Цель разработки: создание интерактивной виртуальной среды для анализа стерео 3D виртуальных моделей образцов промышленных изделий на основе программно-аппаратных комплексов виртуального окружения X-sided CAVE 3D – ключевой составляющей технологий виртуального инжиниринга.
Задачи разработки виртуальной среды проектирования: создание программно-аппаратного инструментария для анализа результатов предсказательного моделирования на сверхбольших сетках и разработки технологий принятия решений.
Партнеры:
Суперкомпьютерный центр университета Штутгарта
Используемые ресурсы и оборудование:
- Программно-аппаратный комплекс виртуального окружения 3-sided CAVE 3D;
- Оптическая трекинг система включает в себя 6 инфракрасных камер ARTtrack2
- Высокопроизводительный видео-кластер с пиковой производительностью 1,4 TF;
- 2 видеостены (Display Wall). Видеостены состоят из 12-ти и 4-х LCD мониторов NEC 462 UN с широким углом обзора, дополнительной оптической трекинг системы с двумя инфракрасными камерами TrackPack2;
- HMD НТС VIVE (шлем виртуальной реальности с разрешением Full HD) для анализа результатов предсказательного моделирования
Результаты:
Важными итогами недавних исследований коллектива является развитие известной в мире программной системы COVISE, первоначально разработанной в суперкомпьютерном центре университета Штутгарта, с которым авторы проекта поддерживают творческие связи на протяжении многих лет. Коллектив авторов проекта имеет свои собственные разработки, которые имплементированы в программный код COVISE и которые направлены на качественное улучшение интерактивной функциональности составляющей системы в целом. Эти разработки обеспечили новое качество проведения анализа и процесса принятия решения на основе применения системы виртуального окружения типа CAVE 3D. Особенно это важно при анализе результатов моделирования крупномасштабных технических систем, таких как самолеты, корабли, мощные энергетические генераторы (АЭС и т.д.), когда требуется участие в процессе принятия решений одновременно нескольких ключевых специалистов.
В программной системе COVISE реализована новая подсистема ввода. Введены новые уровни абстракции.
Пользователь и разработчик при этом получили новые преимущества, главными из которых являются:
- сразу несколько пользователей могут одновременно общаться друг с другом и оперировать виртуальным объектом,
- нет ограничений на использование устройств нового типа,
- имеется возможность включения в подсистему новых plugin для бОльшего количества новых устройств.
Решены задачи:
- Создания единого, независимого от вида устройств ввода, программного интерфейса для общения между подсистемой ввода и другими подсистемами OpenCOVER (клиентами).
- Переноса кода, связанного с вводом, в одну подсистему.
- Переноса всех «клиентских» подсистем на программный интерфейс, предоставляемый новой подсистемой ввода.
- Выполнено тестирование надежности работы новой системы на примерах анализа результатов предсказательного моделирования сложных технических систем.
Технические характеристики
Программно-аппаратный комплекс виртуального окружения 3-sided CAVE 3D включает в себя четыре основных компоненты:
- проекционно-экранное оборудование: 3 просветных экрана и 6 проекторов;
- высокопроизводительный видео-кластер с пиковой производительностью 1,4 TF;
- оптическую трекинг систему;
- систему видео конференцсвязи для работы с удаленными клиентами.
Оптическая трекинг система включает в себя:
- 6 инфракрасных камер ARTtrack2 (4 в верхней части киберпространства и 2 в нижней части);
- 2 устройства управления виртуальными объектами Flystick и Fingertracking (для управления виртуальными объектами пальцами рук);
- устройство хранения данных NetApp FAS2020 емкостью 24 Tb.
С помощью трекинг системы осуществляется эффект полного погружения наблюдателя в исследуемый объект или процесс. Обработка видеоизображений осуществляется на видеокластере в режиме real time.
Видеокластер выполнен на базе процессоров Quad-Core Intel Xeon E5420, 2.50GHz, включает 144 ядра и высокоскоростное коммутационное оборудование Myrinet и Infiniband. В 2010 году видеокластер получил расширение в виде двух узлов на базе GPGPU архитектуры и процессора FERMI для продолжения исследований по созданию специализированного программного с использованием технологии CUDA (Compute Unified Device Architecture). Видеокластер имеет двойное назначение и при необходимости может использоваться как вычислительный Linux кластер при решении задач предсказательного моделирования процессов в техногенных системах.
В конце 2011 программно-аппаратный комплекс получил расширение в виде 2-х видеостен (Display Wall). Видеостены состоят из 12-ти и 4-х LCD мониторов NEC 462 UN с широким углом обзора, дополнительной оптической трекинг системы с двумя инфракрасными камерами TrackPack2 и программным обеспечением DTrack2 в комплекте с устройством управления Flystick2, а также видеокластером на базе 8 вычислительных узлов. Видеостена имеет максимальное разрешение 5460*3070 пикселей.
В 2016 году программно-аппаратный комплекс виртуального окружения дополнен уникальным новейшим устройством НТС VIVE (шлемом виртуальной реальности с разрешением Full HD) для анализа результатов предсказательного моделирования.