IDL 및 OpenGL을 이용한 기상 자료의 VR 가시화 기술 개발 연구

Abstract

3. 연구의 내용 및 범위

본 연구에서는 기상 자료의 가상 환경 가시화를 위하여 기본적으로는 C++ 환경에서 범용 3차원 그래픽 라이브러리인 OpenGL을 이용하여 3차원 가시화를 수행하는 것을 기본적인 연구 범위로 한다. 이를 위하여 수퍼컴퓨팅 센터의 CAVE 시스템의 주 컴퓨터 시스템인 SGI Onyx 3400 시스템에서 지원하는 언어인 C/C++과 OpenGL, OpenGL Performer, OpenGL Multipipe, Track API 등을 이용한다. 이와 함께, 다양한 수학 관련 함수와 객체 지향 3차원 그래픽 라이브러리를 제공함으로써 과학/공학용 소프트웨어 개발 언어로서 널리 사용되고 있는 개발 툴인 IDL(Interactive Data Language)을 이용한 가상 환경 구성에 대한 적용성을 검토하고자 한다. 또한 IDL을 이용하여 데스크탑 PC상에서 운용되는 기상자료 가시화/분석 환경 개발을 위한 기술을 개발한다.

VR 환경에서 OpenGL 라이브러리를 이용한 기상 자료의 가시화 기술 개발 - 기상 자료 종류별 자료 구조 분석 - 기상 자료 종류별 가시화 표현 방법 분석 - 기상 자료 종류별 3차원 객체 설계 - CAVE 시스템 분석 및 시스템 설계 - CAVE 시스템에서의 기상 자료 가상 환경 구현 및 시범 운영

IDL 환경에서 객체 지향 3차원 그래픽 라이브러리를 이용한 기상 자료의 가상 환경에서의 가시화에 대한 적용성 연구 - 기상 자료의 IDL 3차원 객체화 - CAVE 시스템에서의 IDL을 이용한 3차원 그래픽 기술 적용 - IDL의 계층적 객체 그래픽스 기술 적용

데스크탑 PC상에서 운용되는 3차원 기상자료 분석/가시화 기술 개발 - 3차원 다중변수 시계열 기상 데이터 분석/설계 - 공간분석, 시계열분석, 벡터 디스플레이, 애니메이션 구현 기술 개발 - 독립 실행형 분석 환경 개발

To effectively analyze and understand meteorological data which are widely distributed in a huge space, the recent visualization technology in computer science is highly needed. But the existing technique is, actually, mainly focused on the 2-dimensional visualization such as line plotting or contour map which are not able to give intuitive understanding about data.

Due to the remarkable improvements of computer hardware and software technology, the more tries for doing the 3-dimensional visualization of scientific data get to be possible. The recent 3-dimensional data visualization such as volume rendering, iso-surface rendering or stream line visualization gives more understanding about structures or distribution of data in a space and, moreover, the realtime rendering of a scene enables the animation of time-series data.

Because the meteorological data is frequently formed as multi-variables, 3-dimensional and time-series data, the spatial analysis, time-series analysis, vector display, and animation techniques can do important roles to get more understanding about data. In recent days, the 3-dimensional visualization technique on a virtual reality environment is developed and it is now available not only understanding data but also experiencing data.

In this research, our aim is to develop the 3-dimensional visualization techniques for meteorological data in the VR environment and in the PC environment by using OpenGL and IDL(Interactive Data Language). The VR environment is based on CAVE system in the SGI Onyx 3400 machine, and PC environment is under Windows2000 in the Intel compatible machine. The visualization system for the PC will be used to analyze and visualize the data from the super computer and will be used for the quick monitoring a result according the changes of input parameters or processing algorithm. The more detail objectives of this research are as below.

Develop the meteorological data visualization techniques on the VR environment by using the OpenGL - Analyse the data structure - Analyse the visualization method of data - Design the class for the meteorological data - Analyse the CAVE system and Design target system - Develop VR environment for the meteorological data

Develop the meteorological data visualization techniques on the PC environment by using IDL - Analyse and Design the multi-variable, 3-dimensional, and time-series data - Develop the spatial analysis, time-series analysis, vector display, data animation techniques - Develop the stand-alone visualization system

The visualization technology from this research will be used as basic technology not only for the deeper understanding and the more exact prediction about meteorological environments but also for the scientific and spatial data visualization research in any field from which three-dimensional data comes out such as oceanography, earth science, or aeronautical engineering.