Статті

DOI: https://doi.org/10.31713/vt220267

Анотація

У статті досліджено методи тривимірної (3D) візуалізації даних систем автоматичного керування засобами графічних підсистем сучасних операційних систем. Розглянуто математичний апарат геометричних перетворень, перспективного проєктування та моделей освітлення (зокрема модель Фонга), які лежать в основі графічного конвеєра під час відображення керуючої інформації в інтерфейсах SCADA/HMI. Здійснено комп'ютерне моделювання динаміки типового лінійного об'єкта керування третього порядку, заданого рівняннями простору станів, та виконано відображення перехідного процесу у вигляді фазової траєкторії в тривимірному просторі станів; визначено усталене значення та оцінено тривалість перехідного процесу. Проведено обчислювальний експеримент щодо продуктивності програмної (CPU) та апаратної (GPU-орієнтованої) реалізації 3D-рендерингу: встановлено залежність частоти кадрів від кількості полігонів сцени та показано, що для сцен середньої та високої складності апаратна реалізація забезпечує приблизно на порядок вищу продуктивність порівняно з програмною растеризацією (зокрема, при мільйоні полігонів — близько 714 кадрів за секунду проти 71). Досліджено ефективну пропускну здатність відеопам'яті типів GDDR6 та HBM2 залежно від обсягу переданих графічних даних, а також розподіл часу обробки кадру за етапами графічного конвеєра для різних рівнів деталізації сцени; показано, що етап шейдингу та освітлення стає домінуючою складовою при високій деталізації. Отримані результати можуть бути використані під час проєктування підсистем людино-машинного інтерфейсу SCADA/HMI з підтримкою 3D-візуалізації в операційних системах загального та реального часу, а також під час вибору апаратної платформи для систем людино-машинної взаємодії з підвищеними вимогами до наочності представлення інформації.  

Біографія автора