图扑 Web 可视化引擎在仿真分析领域的应用( 二 ) _可视化引擎

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图扑粒子插件可以实现以下参数可调节：

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粒子的大小

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粒子的形状

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粒子的流速

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粒子数量

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现实的阈值

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仿真精度等
粒子流体
对于需要展示三维空间的矢量场，比如风场，速度场等，需要以动态的方式呈现。可以使用图扑粒子插件实现。插件的主要输入数据是三维矢量场。它是在服务器端通过对矢量场按照固定间隔采样拟合获得。
图扑三维粒子插件可以实现和二维粒子流相似的参数调节：
粒子的大小
粒子的形状
粒子的流速
粒子数量
现实的阈值等

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体绘制
体绘制是一种将三维空间中的体数据，渲染到二维图形上的技术。体绘制可以在二维平面上展示出三维空间中的数据，可直观窥探物体内部细节，因此可应用于各种电、热、磁场的仿真，水污染扩散仿真、海洋遥感三维可视化、医学影像（CT）展示等。
电力行业中，变压器是一种重要的设备，变压器绕组的温度分布，特别是热点温度，是制约变压器运行安全和使用寿命的重要因素。本案例中通过体绘制的方式展示变压器绕组温度场。首先通过有限元仿真，对变压器内部的热传导过程模拟，最终得到变压器内部的温度分布规律。将有限元仿真出的温度数据，通过插值的方法获得整个绕组的温度切片。这里有多种插值算法，如反距离加权法、克里金法、自然邻域法、样条函数法等。这里采用反距离加权算法。

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种体绘制的算法有多种：光线投射算法、抛雪球算法、错切变形算法。三种算法相比较，光线投射算法计算量相对较大，但是绘制的图像质量较高，有利于保留图像细节，这里我们选用光线投射算法。为了保证渲染速度，我们要对光线投射算法进行了优化，减少不必要计算量。通过优化，可以做到在有非集成显卡的普通 PC 机上，轻松实时渲染数百万以上点的有限元分析结果。
此外，可以对渲染结果进行裁切，展示绕组任何切面的温度分布情况。
以下案例是体绘制在 CT 可视化领域的应用：

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点云
图扑引擎内置对点云的支持。支持的点数量可达千万。点云里每个点的贴图/形状可配置。
点云可以用于展示模型本身或者模型表面的属性信息，比如压力和温度等。
对于激光点云数据，通常一个点的信息包含三维坐标和颜色值，比如 x,y,z,r,g,b 六个字段。将三维坐标和颜色信息传给图扑点云可以直接展示模型。对于大场景或高精度的点云模型，由于点数据量巨大，无法全部显示。可以采用空间划分和 LOD 技术，生成不同分辨率的点云模型，按需加载。需要展示局部高精度模型时，只加载局部高精度模型信息。

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对于需要展示变化过程需求，图扑引擎支持定制插件（shader），通过将多个时间点的颜色信息传给 shader，shader 根据时间进度信息插值计算出某一时间t的颜色，进行渲染。JAVAScript 主程序循环更新运行时间t 。这样的优点是主要的计算量放到显卡，仿真进度（时间）可以灵活调节，整个展示过程流畅不卡顿。流程参照下图：