Институт в фотографиях

Научные и прикладные результаты лаборатории 14

2019 г.

   Редактор мультимедийных данных для обучающих систем.   Методы функционально-воксельного текстурирования поверхностей трехмерных сцен.

      Для повышения зффективности обучающих систем, использующих мультимедийные технологии в качестве средств предоставления тематического материала, актуально формирование информативных тематических проектов на основе  широкого спектра мультимедийных данных. С этой целью разработан редактор мультимедийных данных, позволяющий в реальном масштабе времени создавать и управлять контентом в проектах, содержащих набор мультимедийных данных, как архивных, так и поступающих в реальном времени из разнородных источников. Программно-алгоритмические средства редактора, реализованные на персональном компьютере, позволяют работать как в режиме интерактивного онлайн - управления (online-management) отображением мультимедийных данных, так и в режиме интерактивного оффлайн - создания (offline-creation) наборов тематических мультимедийных данных для демонстрационно-обучающих проектов. содержащих сценарные элементы управления и параметры обработки и отображения.  Проекты включают элементы управления сценарием и параметры обработки и отображения. Отличительная особенность разработанного редактора – это программная реализация процесса интерактивного совмещения и формирования сценарной конфигурации в тематическом проекте объектов 3D-сцен, тексто-графического оформления и традиционных аудио - и видеоматериалов с одновременной качественной визуализацией интегрированного  видеоконтента  мультимедийных данных  в  реальном масштабе времени. Для управления формированием и отображением видеоматериалов тематических проектов разработан графический пользовательский интерфейс (рис. 1). 

3D-сцены могут включать объекты, заданные функциями возмущения и массивами скалярных данных (например, данные томографии), для интеграции которых в обучающий мультимедийный контент разработаны текстурные методы формирования и визуализации поверхностей таких объектов. Методы обеспечивает высококачественную визуализацию в реальном масштабе времени с наименьшими вычислительными ресурсами по сравнению с полигональным формированием сложных поверхностей 3D-объектов. Предложенные методы текстурирования апробированы при формировании и визуализации объемных облаков. На рис.2 представлена 3D-сцена с моделированием облаков, формы которых формируются из процедурных текстур, полученных   с применением функции шума Перлина при выполнении соответствующих функций. Разработанные методы текстурирования 3D-объектов могут использоваться при создании виртуальных 3D-сцен в авиационных тренажерах, а также в медицинских приложениях при формировании по томографическим данным 3D-моделей анатомических объектов (например, для  обучения ортопедической хирургии).

ГПИ 3 РЕД

 Рис.1. Графический пользовательский интерфейс редактора.

 

Текстура 2019

Рис. 2. Визуализация облаков в 3D-сцене с  применением

трехмерной текстуры.

 

 

2018 г.

      

       На базе функциональных программных модулей, разработанных в рамках первого этапа проекта госзадания (2017г.), создан прототип масштабируемой многоканальной системы (ММС) для обработки и отображения в реальном масштабе времени мультимедийных  данных. Цель прототипа - отработка усовершенствованной системы с расширенным диапазоном входных данных для эффективного решения задач управления и визуального контроля за ходом  тренировочного процесса. При разработке прототипа учтены результаты опытной эксплуатации в тренажерах ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю. А. Гагарина» систем, созданных в ИАиЭ CО РАН ранее (2015-2016 гг.) ), а также новые требования к информационному  обеспечению тренировочного процесса.

          Для обработки расширенного диапазона потоковых входных данных в ММС усовершенствованы алгоритмы аппаратного многоканального кодирования и декодирования сигналов для работы с сигналами современных форматов высокого разрешения (3G SDI и выше). Повышение эффективности визуального контроля за тренировочным  процессом обеспечивается основными функциями, реализованными в прототипе, такими как: мониторинг видеосигналов от источников различных форматов, формирование комбинированного изображения («мозаик») источников видеосигналов, интерактивный выбор «мозаики» для отображения,  создание и редактирование шаблонов «мозаик», отображение на рабочем месте пользователя «мозаик», полученных по локальной вычислительной сети (ЛВС),  выбор на «мозаике» источника видеоданных для полноэкранного отображения.  Для реализации данных функций разработан графический пользовательский интерфейс (ГПИ) специального программного обеспечения (СПО), формирующий «мозаики» из изображений произвольно выбранных источников видеоданных тренировочного процесса посредством интерактивного взаимодействия пользователя с компонентами соответствующих экранных окон ГПИ (рисунок 1). В системе предусмотрена  возможность удалённого управления формированием «мозаик» на сервере микшера-коммутатора и многоканальным отображением этих «мозаик» как с различных рабочих станций, так и с беспроводных мобильных устройств, используя для передачи данных локальную вычислительную сеть (ЛВС). Система отображения может в дальнейшем масштабироваться без существенных изменений  программно-аппаратных решений с помощью дополнительных серверов микшера-коммутатора и  кодирующих устройств для различных форматов данных (видео, приборные интерфейсы, системы компьютерной генерации изображений и др.), обеспечивающих дополнительные информационные каналы для пользователей.

pict1 

Рис. 1. Графический пользовательский интерфейс для  интерактивного формирования   «мозаик»  входных  видеосигналов:  1 -  панель миниатюр «мозаик» с заранее  заданной конфигурацией;   2 - панель миниатюр мониторов удаленных пользователей; 3 - центральная панель, содержащая окна предварительного просмотра  выходных данных; 4 - панель выбора источников данных.

Разработан метод гибридного рендеринга (rendering) для отображения сложных 3D сцен в системах компьютерной генерации изображений (СКГИ), видеоданные с которых могут поступать для ММС в качестве одной из составляющих информационного обеспечения тренировочного процесса. Метод, ориентированный на использование ресурсов современных графических процессоров, обеспечивает в реальном масштабе времени рендеринг трех видов данных, представляющих 3D-сцену: аналитическое описание объекта на базе функций возмущения; воксельно-базируемый рельеф местности; данные для визуализации атмосферных эффектов (рассеянного света, тумана и др.). Аналитическое и скалярное задание объектов значительно сокращает описание сцены по сравнению с полигональным заданием, обеспечивая высококачественное изображение с минимальным количеством вычислений. Для тестирования предложенного метода использовались программно-аппаратные средства, обеспечивающие визуализацию сложной 3D-сцены (рис.2) в реальном масштабе времени: программный пакет средств разработки DirectX 12 для вершинных и пиксельных шейдеров,  ПК с процессором  Intel Core i7-2700K и графический процессор NVIDIA GeForce GTX 950 Ti (1024 МГц) с 768-ю унифицированными шейдерными процессорами. На вход шейдеров поступают координаты вершин, матрицы преобразования, интенсивность и направление солнечного света, а также коэффициенты его затухания и рассеяния.

pict2

    Рис. 2.  Изображение  комбинированной 3D –сцены с эффектом  рассеянного  солнечного  освещения,     состоящей  из объектов, заданных  аналитическими функциями возмущения (самолеты) и воксельно-базируемого рельефа местности.

 

Прикладные разработки (2018 г.)

      На основе прототипа выполнена модернизация системы обработки и отображения потоковых мультимедийных данных. Система сдана в НИИ ЦПК имени Ю. А. Гагарина для проведения тренировок на комплексе тренажеров Российского сегмента МКС. На базе новой версии построения  системы регистрации и отображения потоковых мультимедийных данных совместно с Лабораторией программных систем машинной графики  разработан прототип системы регистрации и на его основе создан и поставлен в НИИ ЦПК имени Ю. А. Гагарина образец системы для комплексного тренажера ТДК-7СТ4.

 

2017 г.

С целью повышения эффективности процесса управления и контроля в тренажерно-обучающих комплексах разработана новая версия программного обеспечения системы отображения и регистрации потоковых мультимедийных данных. В ходе выполнения работы проведены исследования, разработка и оптимизация алгоритмов и унифицированных программных модулей с учетом опытной эксплуатации системы на комплексном тренажере «Дон-Союз» в ЦПК им. Ю. А. Гагарина, созданной в ИАиЭ СО РАН.

Разработаны алгоритмы и программная реализация на базе языка программирования QML унифицированных  модулей для систем отображения  и регистрации мультимедийных данных тренировочного процесса с расширенными функциональными возможностями, обеспечивающими оперативность отображения и регистрации динамических данных тренировочного процесса с возможностью интерактивного управления отображаемыми данными.

Для визуализации функционально заданных объектов 3-х мерных сцен разработан высокопроизводительный алгоритм распределенного рендеринга в реальном масштабе времени с использованием графических процессоров. Для реализации алгоритма предложен метод тайловой технологии визуализации функционально заданных объектов. Отличительными чертами данного метода являются разделение экрана на клетки и конвейеризация вычислений с использованием промежуточного описания кадра в виде списка примитивов. Разбиение вычислений на две фазы с использованием промежуточного описания кадра позволяет достичь максимальной производительности на этапе пиксельных вычислений, требующих наибольших ресурсов и определяющих производительность системы в целом. К основным достоинствам предлагаемых способа задания объектов и метода их визуализации следует отнести простоту вычисления точек поверхности объекта с быстрым поиском и отбраковкой областей, не занятых объектами сцены; уменьшение количества поверхностей для описания криволинейных объектов. Это обеспечивает визуализацию сложных сцен в реальном масштабе времени.

2016 г.

 Создан прототип системы отображения и регистрации распределенных мультимедийных данных (рис. 16-1). В основе прототипа оригинальные программно-аппаратные решения, реализующие разработанную концепцию распределенной мультимедийной виртуальной среды (РМВС) для обработки и отображения мультимедийных данных. Адаптированный для задач тренажерно-обучающего комплекса прототип позволяет расширить диапазон контролируемых данных тренировочного процесса за счет синхронной записи до 10 информационных потоков. Одновременно обеспечивается чтение этих данных из архива для многооконного отображения на экране пользовательского интерфейса инструктора.

 ПРОТОТИП

 

Рис. 16-1. Архитектура прототипа системы отображения и регистрации аудиовизуальной информации.

 

           

Прикладные разработки (2016 г.)

  На базе прототипа создана система* для оперативного отображения и регистрации многоканальных аудиовизуальных данных тренировочного процесса подготовки космонавтов на тренажере «Дон-Союз» ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» (рис. 16-2).

                P 20160330 142102       Рис6-общий вид-СООРВИ

а)                                                      б)                          

Рис.16- 2. Внешний вид системы обработки и видеорегистрации данных   тренировочного процесса тренажера  «Дон-Союз» в ЦПК им. Ю.А. Гагарина.

         (а – пользовательский интерфейс инструктора, б – вычислительный блок системы)

          *) Совместно с лабораторией №13

 

                                       

2015 г.

  • Разработан и исследован алгоритм программной синхронизации вывода распределенных видеоданных при отображении на больших экранах (полиэкранах). Алгоритм обеспечивает визуальную непрерывность отображаемых сцен при неравномерном потоке входных кадров. Для оценки эффективности алгоритма проведено его тестирование при различных смоделированных условиях подготовки кадров для отображения.  Показано, что приемлемый вариант для качественного полиэкранного отображения - это синхронизация распределенных выходных фрагментов изображения с использованием буферизации кадров и коррекцией времени отображения кадра. Алгоритм позволяет избежать нежелательных артефактов (эффект «замирания», потеря кадров, разрыв изображения и др.) в случае  неравномерности поступления видеокадров при распределенном отображении динамических сцен на полиэкранах.

  • Разработаны алгоритмы и программы для организации графического пользовательского интерфейса для удаленного оператора (рис.15-1). Для управляющих видеоминиатюр (превью-раскладок) интерфейса формируется фиксированный поток мозаики кадров всех источников с параметрами видеоминиатюр, задаваемыми оператором. Достоинства предложенного решения: обеспечивается постоянная нагрузка на сеть независимо от количества источников данных; не накладываются существенные ограничения на производительность компьютера удаленного оператора и не требуется дополнительных аппаратных средств, что позволяет использовать планшетные компьютеры. Интерфейс поддерживает широкий набор функций, выполняемых в режиме реального времени (мониторинг данных входных источников, микширование, коммутацию, оперативный вывод мультимедийных данных для отображения, динамическое изменение размеров и расположения диалоговых окон и т. д.).

  -1-Интерфейс.jpg

Рис. 15-1. Пример графического интерфейса для удаленного управления отображением мультимедийных данных

  • Разработаны усовершенствованные методы визуализации функционально заданных компьютерных моделей, как разновидности мультимедийных данных. Методы ориентированы для аппаратной реализации на высокопроизводительных графических акселераторах. Разработан метод визуализации ландшафта местности на основе скалярных функций возмущения. Адаптированный к возможностям стандартного графического ускорителя, метод позволяет отображать в режиме реального времени большие районы местности высокого качества без предварительной триангуляции (рис.15-2).

 Рис-2-2015- Ландшафт1

        Рис. 15-2. Результат моделирования рельефа местности без предварительной триангуляции с разрешением карты высот 1024x1024

  • Для визуализации изображения использовался программный пакет DirectX. Тестирование производилось на процессоре Intel Core i7-2700K, GTX 550Ti и GTX 750 Ti в разрешении 1920х1080 пикселей. Результаты тестирования района рельефа размером 50х80 км, с пространственной частотой DEM - 1 м и текстуры – 1 см. представлены в табл. 1. Время вычислений при генерации рельефа местности практически не зависит от разрешения карты высот.

 Таблица 1

 

Разрешение карты высот

Тип процессора Intel Core

i7-2700K

GTX 550Ti

GTX 750 Ti

256x256

802,65 мс

67,03 мс

31,07 мс

512x512

850,81 мс

71,05 мс

32,93 мс

1024x1024

856,52 мс

71,53 мс

33,15 мс

 

 

 

 

 

 

 

 Прикладные разработки (2015г.)

Результаты, полученные в ходе выполнения этапов базового проекта, реализованы в работе по теме «Гранит-15»:

«Система обработки и отображения визуальной информации комплекса тренажеров Российского сегмента Международной космической станции – СООВИ КТ РС МКС».

Созданная для ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина», система (рис. 15-3 – рис.15-5) успешно прошла испытания в ЦПК.

 Рис3-Структура СООВИ

Рис. 15-3. Структура организации СООВИ КТ РС МКС

 Блок-сх- СООВИ

 Рис. 15-4. Блок-схема СООВИ КТ РС МКС

Рис5-Польз Интерф СООВИ 

Рис. 15-5. Пользовательский интерфейс СООВИ КТ РС МКС

2014 г.

  • Разработаны базовые программные модули микшера-коммутатора (см. рис. 1-2013), являющегося основным компонентом в архитектуре РМВС: модуль ввода мультимедийных данных различных источников (видеофайлы, фотоизображения,трехмерные сцены, устройства захвата видео и др.); модульвывода мультимедийных данных на базе специализированных устройств.
  • Исследованы способы многооконного синхронного отображения данных различных медиаисточников. Для демонстрационной модели многооконного отображения разработано приложение MSystem. Приложение позволяет формировать окна на экране графической панели управления (рис.14-1) и назначать для каждого окна соответствующие мультимедийные данные (анимированные 3D-сцены, видеофайлы, сетевые видеопотоки и др.) для демонстрации.

             Рис-2-14               

Рис. 14-1. Пример пользовательского интерфейса интерактивного управления распределенными мультимедийными данными для многооконного отображения в различной конфигурации.

  • Исследованы вопросы организации распределенного вычислительного процесса для формирования и синхронного отображения крупномасштабных 3D-сцен на больших экранах (видеостенах). Разработан вариант реализации системы отображения 3D-сцен, основанный на «звездной» объектно-ориентированной архитектуре распределенных вычислений. В качестве центрального объекта используется иерархическая база данных, связывающая взаимодействующие процессорные модули системы, ориентированные на параллельную обработку фрагментов изображения 3D-сцены. Управление модулями осуществляется через общую базу данных с параметрами, необходимыми для работы модулей и их взаимодействия. Такой подход позволяет легко наращивать систему новыми модулями, поскольку каждый новый модуль взаимодействует только с локальной базой данных. Межмодульное взаимодействие осуществляется на основе унифицированного протокола обмена данными. Разработана программа VideoWall для распределенной обработки и отображения фрагментов трехмерной сцены с использованием нескольких персональных компьютеров (ПК). Это позволяет увеличить общую производительность системы и отображать более сложные сцены. Общее управление может осуществляться с одного из них или с внешнего управляющего компьютера.

 

2013 г.

  • Разработана архитектура распределённой мультимедийной виртуальной среды (РМВС) реального времени для отображения мультимедийных данных в многопользовательских информационных системах (тренажёрно-обучающие комплексы, ситуационные центры и др.). Основные функции, выполняемые РМВС: ввод медиаданных в среду; мониторинг и маршрутизация входных и выходных потоков мультимедийных данных; преобразование и микширование (генерирование виртуальных источников) как для системы управления средой, так и для формирования вещаемого медиаконтента; отображение сформированных и выбранных медиаданных на доступных устройствах вывода. Предложенный подход построения многопользовательских систем отображения основан на использовании сжатых (компрессированных) цифровых данных для удалённой передачи в универсальных транспортных сетевых средах и некомпрессированных сигналов для локальной коммутации непосредственно в системах отображения конечных пользователей (ситуационные залы, аудитории и т.д.). Основные компоненты в архитектуре РМВС (рис.13-1) представлены двумя типами модулей: интегрированный микшер-коммутатор и управляющий модуль. Программно-аппаратные решения на стандартных вычислительных средствах обеспечивают универсальность функционирования РМВС, ресурсосберегающую практическую реализуемость, простую процедуру реконфигурирования, что позволяет использовать ее в широком спектре приложений без существенных изменений архитектуры.

2014pic1

Рис. 13-1. Архитектура распределённой мультимедийной виртуальной среды

  • Разработана усовершенствованная версия интерактивной системы обучения и презентаций на базе технологии интегрированной виртуальной реальности (ИВР) - интеграции изображений тематической виртуальной среды и реального персонажа (лектора), непосредственно взаимодействующего в реальном времени с моделями объектов этой среды (рис.13-2). В системе используется разработанная унифицированная модульная структура организации базы данных, основные достоинства которой: простота задания произвольных структур данных; унифицированный способ обмена с различными источниками мультимедийных данных; обработка запросов в реальном масштабе времени; наращивание функций в соответствии с расширением сфер и задач применения системы без структурныхизменений.Для повышенной информативности демонстрационного материала в системе предусмотрена интеграция мультимедийных данных различных информационных источников и форматов их представления (видео и звук с внешних цифровых и аналоговых источников, изображения форматов SDTV, HDTV, DVI/HDMI, интерактивные PowerPoint – презентации, Flash-анимация). Проект «Система обучения и презентаций на базе технологии интегрированной виртуальной реальности» отмечен Золотой медалью по итогам участия в конкурсе в рамках Х Международной выставки высокотехнологичной техники и вооружений «ВТТВ-Омск-2013».

Области применения:обучение в реальном времени в системе очного и дистанционного образования, презентация результатов научно-технической деятельности, в учебных классах подготовки космонавтов и обучения персонала наземных оперативных групп, проведение телеконференций, ситуационные центры, создание электронных учебных пособий с использованием интерактивных виртуальных материалов, в интерактивных музеях, планетариях и др.

2014pic2

Рис. 13-2. Пример интегрированного изображения, демонстрирующий эффект интерактивного «присутствия» лектора в тематической виртуальной среде

 

2012 г.

Интуитивный пользовательский интерфейс на базе контроллера Kinect

Разработан интуитивный пользовательский интерфейс на базе контроллера Kinect для интерактивного взаимодействия с виртуальными 3D-моделями с помощью движений (жестов) оператора. Интерфейс может использоваться как эффективный инструментарий в системах виртуальной реальности обучающих и тренажерных комплексов. Одно из возможных применений - в навигационной системе космического тренажера для отработки космонавтами навыков внекорабельной деятельности на внешней поверхности орбитальной станции.

Программно-алгоритмические средства для организации записи динамических виртуальных сцен

Разработаны программно-алгоритмические средства для организации записи динамических виртуальных сцен, формируемых в процессе обучения (тренировки), из памяти графического акселератора системы визуализации в буферную память. Для передачи видеоданных из буферной памяти по сети Интернет разработан программный модуль кодирования видеоданных с использованием средств DirectShow. Предложенные решения обеспечивают непрерывность процесса визуализации в реальном масштабе времени и корректную передачу видеоданных по сети Интернет.

Методы формирования и визуализации микрорельефа поверхностей динамических трехмерных объектов виртуальных сцен

Разработаны методы формирования и визуализации микрорельефа поверхностей динамических трехмерных объектов виртуальных сцен для аппаратно-программной реализации на графических акселераторах. Предложенные оптимальные решения обеспечивают компромисс между производительностью и объемом памяти в зависимости от требований к системе визуализации, обеспечивая при этом высокое качество отображаемых в реальном времени поверхностей.

 

2009-2011 гг.

Поверхности свободных форм на основе функций возмущения

Предложен новый способ задания поверхностей свободных форм на основе функций возмущения. Разработаны эффективные методы и алгоритмы для визуализации объектов, ограниченных поверхностями свободных форм, с использованием формозадающих функций. Это позволяет достичь хорошей гладкости поверхностей объектов и их компактного описания ограниченным числом базовых и возмущающих функций второго порядка без ограничений на форму поверхностей (рис.1). Преимущества функционального задания поверхностей по сравнению с полигональным - это компактное описание поверхности любой формы, что требует меньшего объема памяти для хранения и сокращает время передачи данных сложных трехмерных моделей для последующей обработки и отображения; простота геометрических операций (деформация поверхности, трехмерный морфинг), быстрое определение столкновений объектов и т. д. Предложенный метод задания поверхностей эффективен при моделировании молекулярных структур, визуализация которых связана с большим объемом трехмерных данных (рис.2).

Разработан метод автоматического преобразования полигональных и воксельных моделей в функционально-заданные объекты без потерь качества на основе квадрик с аналитическими функциями возмущения.

Разработаны алгоритмы и программы для растеризации функционально заданных поверхностей на графическом акселераторе с унифицированной аппаратной архитектурой (Compute Unified Device Architecture - CUDA). Эффективность реализации обеспечивается иерархической древовидной структурой вычислений и их однотипностью на каждом уровне, используемые в разработанных методах визуализации функционально заданных поверхностей.

Fig1
Рис. 1. Пример формирования поверхности свободной формы на основе одной квадрики с тремя аналитическими функциями возмущения

Fig2
Рис. 2. Демонстрационный пример 3D-модели молекулярной структуры

 

Интерактивная система визуализации 3D-сцен в реальном масштабе времени

  • Предложена унифицированная структура организации базы данных для построения интерактивной системы визуализации 3D-сцен в реальном масштабе времени. Разработаны алгоритмы обмена с функциональными компонентами системы, язык запросов XQL- скрипт (eXtended Query Language) и формат представления данных. Основные достоинства подхода: совместимость и простота задания произвольных структур данных, унифицированный способ обмена с различными источниками мультимедийных данных, обработка запросов в реальном масштабе времени. Данная организация систем визуализации позволяет простыми средствами полностью контролировать формирование и модификацию 3D-объектов и может эффективно использоваться в графических в приложениях, использующих интерактивные 3D-модели, включая Web-приложения.
  • Предложен эффективный метод выделения видеоизображения человека из статического монохромного (синего или зеленого) фона, на котором он снят. Основные преимущества метода - возможность получения изображений высокого качества в различных съемочных условиях (недостаточное освещение, не критичность к используемому съемочному оборудованию). Метод предназначен для мультимедийных систем визуализации, использующих технологию интегрированной виртуальной реальности, где основная функция - выделение видеоизображения реального персонажа (лектора) из фона и совмещение его с тематической виртуальной средой с эффектом взаимодействия с виртуальными объектами. Разработаны алгоритмы реализации данного метода на шейдерах (Shader) графического акселератора.
  • Разработаны высокопроизводительные методы и программно-алгоритмические средства для визуализации трехмерных моделей полупрозрачных объектов. Методы ориентированы на графические акселераторы и обеспечивают корректное формирование моделей полупрозрачных объектов и высокую производительность в реальном масштабе времени.

 

 

 

  • Разработана программная модель системы видео мониторинга и навигации с использованием виртуальной среды в распределенных многокамерных системах видео наблюдения. Система обеспечивает оперативную идентификацию реальных видеофрагментов на виртуальной модели объекта мониторинга, может использоваться для прогнозирования развития событий в реальной обстановке и оперативного принятия решений. Разработаны программно-алгоритмические средства для согласованной взаимосвязи реальных видеокамер системы видеонаблюдения с виртуальными камерами виртуальной среды объекта мониторинга. В системе реализованы такие функций, как управление положением роботизированных видеокамер, навигация по 3D-сцене при помощи манипулятора типа «мышь» или джойстик, создание и локализация виртуальных камер в 3D-сцене, взаимодействие видеокамер с виртуальными камерами и объектами в 3D-сцене, калибровка по параметрам видеокамер объектов 3D-сцены и их масштабирование.
  • Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для параллельной реализации на графическом акселераторе метода явных конечно-разностных схем для трехмерного численного моделирования нестационарных процессов горения газовой смеси. Визуализация результатов моделирования впервые позволила дать физическую трактовку таким экспериментально наблюдаемым явлениям, как спиральное пламя, пламя в виде лопаток турбины, бегущие волны и др. Работа выполнена совместно с ИТПМ СО РАН.
  • Разработан прототип системы для презентаций, обеспечивающей в реальном времени формирование и визуализацию интерактивного изображения виртуальной среды различной тематической направленности в комбинации с видеоизображением реального персонажа (лектора, экскурсовода и т. д.), осуществляющего непосредственное взаимодействие с моделями демонстрируемых объектов. Одно из существенных преимуществ такого подхода - "присутствие" реального персонажа (лектора, экскурсовода и др.) в предметной виртуальной среде как фактор повышения интереса и степени понимания презентационного материала. Разработка поддержана РФФИ (грант 08-07-12040 «Создание прототипа системы презентаций на основе технологии интегрированной виртуальной среды», руководитель к.т.н. Долговесов Б. С.). Созданы экспериментальные видеоматериалы, демонстрирующие эффект «присутствия» лектора в предметной виртуальной среде и его взаимодействие с компьютерными моделями объектов (ниже представлены фрагменты фильма). С использованием данной технологии создан фильм к 50-летию первого полета в космос Ю. А. Гагарина, где продемонстрированы разработки лаборатории по космической тематике.
  • Разработаны программно-алгоритмические средства формирования и визуализации стереоизображений для демонстрационных мультимедийных систем виртуальной реальности, использующих интегрированное изображение. Стереоэффект обеспечивает повышенную информативность и наглядность тематических моделей трехмерных объектов для их адекватного восприятия.

Fig3

Fig4

Fig5_sm

 

               Примеры интерактивного «присутствия»

Fig6
 Интерактивное стереоизображение

 

лектора в предметной виртуальной среде.