3D vizualizácia seizmických vlnových polí

seizmické vlnenie

vizualizácia

metóda konečných diferencií

interpolácia

Ray-caster

vlnové pole

implementácia

• 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-

• [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.