web可视化技术发展(6

EverCraft一直在关注Web可视化技术的发展,在本系列文章里,小编将对国外一篇感觉很不错的综述性文章进行翻译,供这一领域的爱好者相互学习。这篇paper的信息为:“Mwalongo, F., et al., State-of-the-Art Report in Web-based Visualization. COMPUTER GRAPHICS FORUM, 2016. 35(3): p. 553-575. ”。感兴趣的小伙伴可以直接阅读原文献哈。(关注公众号EverCraft,回复“可视化”可获得原文)


4. Web可视化技术的分类

文章调研了很多Web可视化应用案例(可见原文的参考文献),对基于Web可视化应用程序进行了一个分类,来评估相应可视化的技术应用发展。分类的第一要素是按各类应用程序所采取的可视化基础框架划分(比如Web服务、网格化、云端、浏览器本地渲染方式) ,第二要素则是按渲染的技术和算法方法(与可视化的数据类型相关)划分,第三要素则是按数据传输和渲染的优化算法划分。另外,还使用了其他的特征,比如压缩算法和GPU加速优化算法的使用,因为两者都可能对可视化的交互性产生重大影响。

下图则为文章对第3节中介绍的基于Web的可视化应用程序进行的分类结果,展示了各应用程序使用了哪些技术方法和基础框架。表中,各应用案例根据各自的行业领域进行了分类,同一应用领域之间又按时间的先后进行了排序,以便分析技术发展的潜在趋势。

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5.总结

由于仿真技术、传感器技术和各类信息采集技术的发展(更不用说物联网的发展),远程可视化引起了人们的广泛兴趣,并努力利用更为强大的技术资源来辅助科学家和工程师们更好的分析和理解这些庞大的数据集。远程可视化的主要挑战仍然是带宽和延迟。其中带宽的问题大家已通过各种压缩技术和视频编码技术来试图缓解。 而网络延迟还没有得到十分充分的解决方案。

过去服务端进行远程渲染、通过图像/视频流的传输实现远程可视化的方案,是建立在用户客户端没有足够的计算能力以实现交互性渲染的基础上。 但是,随着移动设备上CPU和GPU技术以及网络技术的改进,这种情况正在发生改变。 将昂贵的预处理步骤放到服务器或云端、在用户客户端执行渲染的混合可视化方案可能更加有前途,因为这充分利用了各端的可用计算资源。 此外,在用户客户端渲染可解决网络延迟问题,这对于交互式可视化至关重要。

随着数据集的不断增长,即使有可能可视化所有数据,由于人类视觉系统的限制,生成的图像也可能变得难以理解。于是基于查询的可视化技术也变得越来越重要,其仅提取与当前任务相关的数据子集而不是一次可视化所有数据,这大大减少了带宽需求,并将本地渲染的计算要求降至最低。这种大型数据集的可视化可能需要类似于数据库的数据管理功能辅助。在数据管理和分析平台的基础上构建可视化算法将使可视化算法免于数据管理问题和数据源异构性的挑战。可视化层将仅关注可视化的渲染步骤, 数据访问和过滤可以由单独的数据服务层处理。

WebGL和HTML5使得浏览器有能力成为部署交互式图形应用程序的首选平台。 鉴于跨平台的浏览器无处不在,可视化工具可以利用所有可用的计算资源来支持异地研究团队实现协作可视化。 通过将移动、Web和云计算技术相结合,可以将全球各地的专家召集起来共同解决更为复杂的问题,从而加快科学研究。

总之,Web可视化的优势十分明显,尤其是对于那些潜在用户而言(即那些并不是每天盯着数据,但指不定什么场景下就成为数据可视化展示的观众)。当不需要安装任何软件就可以获得可视化结果的呈现时,Web可视化方案成为内容传播和教育的最佳选择。尤其是随着5G的推广,带宽和延迟带来的限制将越来越少。


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