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Covise

Covise ist ein modular aufgebautes Visualisierungssystem für wissenschaftliche Daten. Die bevorzugte Plattform für die Nutzung von Covise ist die im LRZ installierte Stereo-Projektionsanlage Holobench, da Covise als Grundlage für Virtual-Reality-Anwendungen konzipiert ist. Die wichtigsten Informationen für die Nutzung von Covise sind im folgenden Beitrag zusammengefasst.

Hersteller und Plattform

Hersteller:
Vircinity IT-Consulting GmbH
(Entwicklung der Software durch die Universität Stuttgart!)
Plattform:
SGI-Workstations, Holobench

Allgemeines

Covise ist ein modular aufgebautes Visualisierungssystem, das die gängigen Visualisierungstechniken (z.B. Schnittebenen, Isoflächen, Stromlinien usw.) für wissenschaftliche Daten zur Verfügung stellt. Durch die Modularität ist der Funktionsumfang des Paketes erweiterbar, so dass sich Benutzer maßgeschneiderte Lösungen für spezielle Problemstellungen schaffen können.
Man kann mit Covise wahlweise am Bildschirm oder an der im LRZ installierten Stereo-Projektionsanlage Holobench arbeiten. Bei der Arbeit mit dem Bildschirm erscheinen von Covise erzeugte dreidimensionale Grafiken naturgemäß zweidimensional, während erst beim Einsatz an der Holobench das volle Potential von Covise zu Tage tritt.
Das Paket unterstützt das Tracking der Blickrichtung und die Interaktion mit virtuellen Objekten mittels diverser Hilfsmittel wie dem Polhemus Stylus (stiftähnliches Instrument), bietet also eine gute Basis für Virtual-Reality-Anwendungen.
Obgleich Covise ursprünglich für Anwendungen aus der Strömungsmechanik entwickelt wurde, ist das Paket in keiner Weise auf diesen Anwendungsbereich festgelegt. Wie bereits erwähnt, kann Covise um eigene Module erweitert werden, so dass sich für vielfältige Problemstellungen eine adäquate Lösung finden lässt.

Installation und Programmstart

Vor dem ersten Aufruf von Covise an einer SGI-Workstation im LRZ müssen ein paar Vorbereitungen getroffen werden, um mit der Arbeit beginnen zu können. Dazu wird vom Benutzer ein Installationsskript aufgerufen. Typischerweise liegt dieses Skript im Verzeichnis

  /usr/local/sys/covise/covise_snapshot-2000-mm

wobei mm eine Monatszahl bezeichnet. Da die Covise-Installation einem häfigen Update unterzogen wird, sollte man vorher nachsehen, welches die gerade aktuelle Monatsversion ist. Das Installationsskript selbst heisst

  covinst.sh

Im nun auftauchenden Menü muss der Punkt

  linked private installation

ausgewählt und bestätigt werden. Anschließend wird nach dem vollständigen Pfad des globalen Installations-Verzeichnisses gefragt. Hier ist anzugeben

  /usr/local/sys/covise

Da das Installationsskript Pfad-Anpassungen in der .cshrc-Datei durchführt, wird explizit angefragt, ob vorher ein Backup gemacht werden soll, was man mit Ja beantworten sollte. Denn falls etwas mit der Installation nicht ganz geklappt haben sollte, bleibt so die "unverstümmelte" Version erhalten.
Danach erscheint wieder das Menü vom Anfang, in welchem man den Punkt Exit anwählt, womit das Installationsskript verlassen wird und der Shell-Prompt wieder erscheint.

Das Installationsskript erstellt in Ihrem Home-Verzeichnis zwei Directories namens covise und COvise. In diesen Verzeichnissen liegen Daten, die Ihre persönliche Installation von Covise betreffen. Dort finden Sie Links auf Beispielapplikationen und Tutorials sowie C++ -Sourcecodes diverser beispielhafter Applikations-Module unter

  $HOME/covise/src/application/examples/...

und einiges andere mehr.

Durch das Installationsskript wurde die Prologdatei .cshrc um eine Zeile ergänzt, in der Covise-spezifische Voreinstellungen für die C-Shell oder TC-Shell eingelesen werden. (Wenn Sie lieber mit einer anderen Shell arbeiten wollen, müssten Sie derzeit die Anpassungen selbst umschreiben.) Erst mit dem Aufruf einer neuen Shell oder einem neuen Login werden diese wirksam !

Covise kann nun durch Eingabe von

  covise

in einer C-Shell oder TC-Shell gestartet werden.

Unterstützte Datenformate

Covise arbeitet mit folgenden Datenstrukturen:

  • Unstructured/Structured/Uniform/Rectilinear Grids
  • Unstructured/Structured Scalar Data
  • Unstructured/Structured Vector Data
  • Lines, Points, Triangle Strips, Polygons
  • Normals
  • Colors
  • Geometry
  • Sets

Eine Beschreibung zu diesen Objekten findet man im Module Programming Guide (siehe Abschnitt Dokumentation).

Importierbare Dateiformate

Covise kann (unter anderem) folgende Dateiformate importieren, wobei nicht für alle der genannten Formate eine Unterstützung im vollen Umfang implementiert ist:

  • Alias Wavefront (.obj)
  • AVS TriMesh
  • Dyna3D
  • Fidap
  • FIRE
  • Flite
  • Fluent
  • Fluvis
  • Inventor
  • Iris Explorer Lattice
  • Kiva
  • MovieBYU
  • Nastran
  • Patran
  • Performer Szenenbeschreibung
  • Plot3D
  • STAR
  • Tecplot
  • VRML 1.0 und 2.0

Dokumentation

Ein Tutorial gibt es lokal unter

  /usr/local/sys/covise/covise_snapshot-2000-mm/covise/doc/tutorial/pdf/tutorial.pdf

(wobei mm=Monat) Sollen eigene Module für Covise geschrieben werden, so bietet sich das Studium des Module Programming Guide an, zu finden unter:

  /usr/local/sys/covise/covise_snapshot-2000-mm/covise/doc/programming/pdf/ProgrammingGuide.pdf

(Liegt auch als HTML vor.) Beide Schriften gibt es auch zum Download auf der Covise Support-Site der Universität Stuttgart.

Betreuung

Wenn Sie Covise an der Holobench im LRZ nutzen wollen, sowie mit Problemen und Fragen wenden Sie sich bitte an: Jutta Dreer.

Glossar


Holobench
Stereoprojektionsanlage im Leibniz-Rechenzentrum in München.
Auf dieser Anlage werden durch Hilfsmittel wie Shutter-Brille und Stylus sogenannte Virtual-Reality-Anwendungen möglich.


Immersion
Dieser Begriff bedeutet im Zusammenhang mit Virtual-Reality -Anwendungen, dass der Betrachter regelrecht in die Darstellung eintaucht. Es entsteht ein quasi-realistischer Eindruck.


Shutter-Brille
Wird wie eine Brille aufgesetzt. Die "Gläser" der Shutter-Brille sind transparente LCD-Displays, die sich kurzfristig verdunkeln und so abwechselnd entweder das linke oder rechte Auge abdecken. Dieser Vorgang wird mit dem Computersystem, welches Stereobilder produziert, synchronisiert. So erhält jedes Auge "sein" perspektivisch korrektes Bild, und im Gesamteindruck ergibt sich eine plastische Darstellung der vom Computer generierten Bilder.
Die Brille wird von einem sog. Tracking-System per elektrischem Feld nachverfolgt (getrackt). Das heisst, dass die räumliche Ausrichtung der Brille ständig verfolgt und die dreidimensionale Darstellung permanent an die Benutzerbwegungen angepasst werden, wodurch ein sehr realistischer Eindruck entsteht, da man regelrecht um ein virtuelles Objekt herumgehen kann.


Stylus
Instrument zur Interaktion mit virtuellen Objekten im Raum. Er sieht aus wie ein mit einem Knopf versehener Stift, von dessen Spitze aus beim Arbeiten mit Covise eine Gerade in den virtuellen Raum projiziert wird. Per Knopfdruck können vom Strahl "durchbohrte" Objekte auf vielfältige Art manipuliert werden (z.B. Rotation, Verschiebung u.a.). Ebenso wie die Shutter-Brille wird der Stylus getrackt.


Tracking
Hierbei werden einzelne Sensoren, die z.B. an Brille oder Hand des Betrachters angebracht sein können, über elektrische Felder verfolgt und ihre Position an den Computer weitergeleitet. Das Anwendungsprogramm kann die erzeugten Bilder dann an das Verhalten des Betrachters anpassen. Es gibt je nach Anzahl der Sensoren verschiedene Abstufungen von Tracking; so reicht das Spektrum von Verfolgung des Kopfes bis hin zu Ganzkörpererfassung.


Virtual Reality
Virtual Reality ist der Oberbegriff zu allen Versuchen, eine "virtuelle Realität" im Computer nachzubilden. Obgleich man bei Virtual Reality oft hauptsächlich an visuelle Reize denkt, fallen auch andere Sinne wie Hören oder Tasten in dieses Gebiet. Es gibt derzeit kein System, das wirklich alle Sinnesreize realitätsnah zu simulieren in der Lage wäre.
Systeme zur wissenschaftlichen Datenvisualisierung, wie z.B. Covise erzeugen in der Regel keine virtuelle Realität (insbesondere da die von ihnen erzeugten Darstellungen in der Natur meist gar nicht vorkommen.) Trotzdem wird das Schlagwort auch auf diese Art von Applikationen gern angewendet.