Научная визуализация
Научная визуализация ( также пишется как научная визуализация ) — это междисциплинарная отрасль науки , связанная с визуализацией научных явлений. [2] Он также считается подмножеством компьютерной графики , отрасли компьютерных наук. Цель научной визуализации состоит в том, чтобы графически проиллюстрировать научные данные, чтобы позволить ученым понять, проиллюстрировать и получить представление о своих данных. Исследование того, как люди читают и неправильно читают различные типы визуализаций, помогает определить, какие типы и особенности визуализаций наиболее понятны и эффективны для передачи информации. [3] [4]
Одним из самых ранних примеров трехмерной научной визуализации была термодинамическая поверхность Максвелла , вылепленная из глины в 1874 году Джеймсом Клерком Максвеллом . [5] Это прообраз современных методов научной визуализации с использованием компьютерной графики . [6]
Известные ранние двумерные примеры включают карту потоков марша Наполеона на Москву , созданную Чарльзом Жозефом Минаром в 1869 году; [2] «гребешки», использованные Флоренс Найтингейл в 1857 году в рамках кампании по улучшению санитарных условий в британской армии; [2] и точечная карта , использованная Джоном Сноу в 1855 году для визуализации вспышки холеры на Брод-стрит . [2]
Научная визуализация с использованием компьютерной графики приобрела популярность по мере развития графики. Основными приложениями были скалярные поля и векторные поля из компьютерного моделирования, а также данные измерений. Основными методами визуализации двумерных (2D) скалярных полей являются сопоставление цветов и рисование контурных линий . 2D-векторные поля визуализируются с помощью глифов и линий тока или методов линейной интегральной свертки . Двумерные тензорные поля часто преобразуются в векторное поле с использованием одного из двух собственных векторов для представления тензора каждой точки поля, а затем визуализируются с использованием методов визуализации векторного поля.
Для трехмерных скалярных полей основными методами являются объемная визуализация и изоповерхности . Методы визуализации векторных полей включают в себя глифы (графические значки), такие как стрелки, линии тока и полосы , отслеживание частиц, интегральную свертку линий (LIC) и топологические методы. Позднее для визуализации двумерных и трехмерных тензорных полей были разработаны такие методы визуализации, как гиперлинии тока [7] .
Компьютерная анимация — это искусство, техника и наука создания движущихся изображений с помощью компьютеров . Становится все более распространенным создание с помощью компьютерной 3D-графики , хотя компьютерная 2D-графика по-прежнему широко используется для стилистических, низкоскоростных и более быстрых потребностей рендеринга в реальном времени . Иногда целью анимации является сам компьютер, а иногда целью является другой носитель , например пленка . Его также называют CGI ( компьютерные изображения или компьютерные изображения), особенно при использовании в фильмах. Приложения включают медицинскую анимацию, который чаще всего используется в качестве учебного пособия для медицинских работников или их пациентов.
