¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

16 июн€ 2010

ћожно ли ускорить —јѕ– в 200 раз?

ƒмитрий ”шаковƒмитрий ”шаков

японска€ корпораци€ Fujitsu, известна€ широкой публике своими мониторами и ноутбуками, за которыми скрываетс€ образ третьего в мире (после IBM и HP) глобального поставщика »“-услуг дл€ бизнеса, недавно удивила мировую —јѕ–-общественность пресс-релизом о выпуске новой версии —јѕ– iCAD V7, котора€ должна поступить в продажу до конца 2010 г.

ѕо данным компании, нова€ верси€ iCAD будет основана на —јѕ–-процессоре (Ђдвижкеї, CAD engine), совместно разрабатываемом компани€ми Fujitsu и iCAD Limited. Ётот процессор будет в 200 раз превосходить производительность существующих трехмерных —јѕ–, позвол€€ обрабатывать один миллион деталей за 0.2 секунды, что открывает возможность работы с большими сборками, включающими в себ€ сразу механические, электрические и управл€ющие спецификации.

¬ пресс-релизе даетс€ следующее по€снение методу, лежащему в основе существующих движков: он основан на представлении трехмерных тел небольшими участками поверхности, аппроксимирующими их форму. ¬идимо, речь идет о представлении куска математической поверхности мозаичной моделью - треугольной сеткой лежащих на поверхности точек; эта структура данных лежит в основе методов графической визуализации (рендеринга), т.е. отображени€ трехмерных моделей в двумерную картинку на плоскости монитора.  ак справедливо отмечаетс€ в пресс-релизе, дл€ больших сборок такое представление трехмерной модели существенно увеличивает объем обрабатываемых данных.

–азрабатываемый Fujitsu движок использует принципиально новый метод, основанный на представлении большинства деталей с помощью математических выражений, что позвол€ет существенно уменьшить требуемый объем пам€ти дл€ их представлени€.  омментиру€ эту новость, остановимс€ на двух ее аспектах: технологическим и историческом.

ќбработка больших сборок

— точки зрени€ технологии, проблема обработки (прежде всего Ц визуализации) больших сборок действительно €вл€етс€ чрезвычайно актуальной дл€ разработчиков —јѕ–. ѕроизводители профессиональных графических процессоров (GPU), таких как NVIDIA Quadro, сегодн€ могут предложить устройства, способные визуализировать до 300 млн. треугольников в секунду. — учетом того, что за секунду надо сгенерировать несколько дес€тков кадров (дл€ создани€ эффекта непрерывно мен€ющегос€ изображени€ при навигации пользовател€ по трехмерной модели), размер модели ограничен несколькими миллионами треугольников. «на€, что триангулированна€ модель реактивного двигател€ состоит из 1.4 млн. треугольников, несложно прийти к выводу, что визуализировать весь самолет на современной технике просто невозможно.

—равнительно небольшие сборки деталей...

...и их триангул€ци€

ќднако, дело обстоит не так уж плохо, и пользователи профессиональных —јѕ– это отлично знают. ¬едь с какой стороны не смотри на самолет, сразу весь миллиард его треугольников не разгл€дишь, поэтому нет смысла визуализировать их одновременно. ќбщим местом современных —јѕ– €вл€етс€ возможность выбора уровн€ детализации при работе с большими сборками. Ќапример, тот же двигатель при визуализации в сборке самолета может быть представлен лишь геометрией своего кожуха, а также (дл€ корректности физических расчетов) информацией о массе, центре масс, материалах и т.п. » вместо 1.4 млн. треугольников вполне хватит нескольких тыс€ч дл€ визуализации его внешней формы. ¬арьиру€ уровень детализации (например, SolidWorks автоматически выставл€ет минимальный уровень детализации при выполнении пользователем команд масштабировани€, панорамировани€, вращени€), можно работать со сборками любой сложности с приемлемым уровнем производительности.

 роме того, давно известны методы компактного представлени€ сложных поверхностей, состо€щие в их аппроксимации поверхност€ми подразделени€. ѕоверхность подразделени€ (англ. subdivision surface), по сути, €вл€етс€ той же сеткой, состо€щей из многоугольников, уровень детализации которой может рекурсивно увеличиватьс€ применением к ней алгоритма Ђобрезани€ угловї. “ем самым из небольшого количества базовых точек можно получить вполне гладкое и реалистичное тело, которое иначе пришлось бы представить огромных числом треугольников. »з известных реализаций этого метода упом€нем компанию Right Hemisphere с ее продуктом Deep Exploration, который позвол€ет существенно уменьшить размер сложной трехмерной модели при ее передаче от сервера к клиенту.

Ќо разработчики Fujitsu, похоже, вз€ли за основу другую идею, о сути которой, конечно, мы может только догадыватьс€. ѕредставление большинства деталей в виде математических выражений, видимо, означает переход от треугольной сетки к гибридной модели, в которой нар€ду с треугольниками присутствуют примитивы типа Ђбрусї, Ђцилиндрї, Ђсфераї и т.п., объедин€€ и пересека€ которые можно исчерпывающим образом описать геометрию многих промышленных деталей. јлгоритм трассировки луча (лежащий в основе многих методов рендеринга) может вполне эффективно справл€тьс€ с такого рода модел€ми. —пециалисты компании Ћ≈ƒј— обладают многолетним успешным опытом разработки (по заказу одного из ведущих —јѕ–-вендоров) достаточно близкого по смыслу проекта, св€занного с обработкой гибридных трехмерных моделей, сочетающих треугольные сетки и твердотельные геометрические примитивы. Ќаши результаты и опыт свидетельствуют, что дл€ такого типа больших и сверхбольших моделей, достижение интерактивной производительности вполне реально, особенно с использованием современных GPU. ¬полне возможно, что специалисты Fujitsu пришли к тому же выводу и решили воплотить его в гр€дущем программном продукте.

Ќо что это за продукт и когда вообще 50-миллиардна€ корпораци€ начала заниматьс€ разработкой собственной —јѕ–?

Fujitsu и CAD: историческа€ справка

ѕрежде всего, разберемс€ с тем, что такое система iCAD, седьма€ верси€ которой ожидаетс€ до конца 2010 г. ѕоиски в »нтернете привели к €понской компании Digital Process Ltd. (DIPRO), котора€ специализируетс€ на разработке и продаже решений CAD/CAM/CAE/PDM. ќснованна€ в 1987 г. как подразделение Nissan Motor, в 2000 г. компани€ перешла под 100% контроль Fujitsu. —реди продуктов Digital Process есть трехмерна€ —јѕ– ICAD/SX, основной особенностью которой как раз €вл€етс€ быстрый отклик при проектировании больших сборок, благодар€ использованию оригинальной CSG-технологии. ICAD/SX способна обрабатывать сборки, содержащие сотни тыс€ч деталей на 32-битных персональных компьютерах с 2 √б оперативной пам€ти.

ICAD/SX

(«аметим, что CSG, или конструктивна€ твердотельна€ геометри€, подразумевает представление объемного тела в виде набора геометрических объемных примитивов, соответствующих размеров и положений в пространстве, которые св€заны между собой булевыми операци€ми. ¬идимо, CSG-представление как раз и позвол€ет эффективно визуализировать модели без их полной триангул€ции, что вполне согласуетс€ с нашей догадкой.)

22 окт€бр€ 2009 г. на €понской промышленной конференции NATIONAL AUTOMOTIVE DIGITAL ENGINEERING CONFERENCE 2009 (котора€ впервые прошла за пределами японии Ц в малазийском городе ѕутраджа€) Fujitsu представила DIPRO ICAD V6, о которой утверждалось, что система способна оперировать более 400 тыс. детал€ми в одном окне. —тоимость DIPRO ICAD в японии составл€ет 1380 тыс. иен (примерно 15 тыс. долларов —Ўј).

¬ этом месте можно было бы остановитьс€, но генетические св€зи Fujitsu с миром —јѕ– столь прочны, что не упом€нуть их хот€ бы вкратце будет неправильно.  огда американска€ аэрокосмическа€ корпораци€ Lockheed разработала знаменитую CADAM - одну из первых в мире коммерческих систем автоматизации черчени€ с помощью компьютера Ц она заключила соглашение с компанией IBM о ее продаже по всему миру. Ёта часть истории всем хорошо известна: в 1989 г. IBM получила права на разработку CADAM, а в 1992 г. продала соответствующее подразделение в Dassault Systemes (что позволило последней основать Dassault Systemes of America Corp. и выпустить CATIA-CADAM V4, систему, котора€ до сих пор находит широкое применение в авиакосмической и автомобильной промышленности и поддерживаетс€ Dassault).

Ќо была и втора€, менее известна€ часть этой истории: тогда же в 1970-х Lockheed заключила соглашение с Fujitsu о продажах CADAM в японии. Ѕолее того, когда Lockheed решила избавитьс€ от непрофильного CADAM-бизнеса, основным кандидатом в покупатели рассматривалась именно Fujitsu, т.к. в то врем€ она занималась сборкой IBM-совместимых мейнфреймов и успешно продавала работающую на них систему CADAM в японии. ќднако, в последний момент сделка между Lockheed и Fujitsu сорвалась, и CADAM отошла к IBM. ѕередав права на разработку CADAM в Dassault, IBM оставила себе р€д смежных активов (MICRO CADAM, IBM CAD и P-CAD), преобразовав их в компанию ALTIUM (позднее переименованную в Microcadam).

ѕродажей MICRO CADAM в японии по-прежнему занималась компани€ Fujitsu, и когда в 1995 г. на этой платформе была выпущена система твердотельного моделировани€ Helix, Fujitsu стала продавать и ее. Helix была инновационной дл€ своего времени системой: сделанна€ на основе геометрического движка Designbase от Ricoh и параметрического движка DCM от D-Cubed, она обладала способностью распознавать конструктивную концепцию модели в процессе ее построени€ и автоматически конвертировать ее в набор геометрических и размерных ограничений. ѕричем двумерные чертежи в этой системе ассоциативны в обе стороны с трехмерной моделью: править можно и то, и другое, а система автоматически будет поддерживать целостность данных. ярко сверкнув на небосклоне —јѕ– трехмерной звездой, Helix набрала базу из 90 тыс. пользователей по всему миру к 2000 г., после чего IBM решила свернуть Microcadam-бизнес в ≈вропе и јмерике, где он мешал ей продавать CATIA. ј в јзии эта система живет до сих пор, доказательством чему служит ее присутствие в списке продуктов на €понском сайте Fujitsu.

“аким образом, Fujitsu имеет за плечами более чем 30-летнюю историю продажи разных —јѕ– в японии, что позвол€ет ей проводить меропри€ти€ типа Fujitsu PLM User Forum 2010 и оставатьс€ одним из ведущих поставщиков —јѕ–/PLM на €понском рынке, который так отличаетс€ от мирового.

 стати, взаимоотношени€ Fujitsu и —јѕ– напоминают аналогичный роман немецкого концерна Siemens (который вышел на —јѕ–/PLM рынок в 2007 г. после поглощени€ UGS Corp.), но никакой св€зи между €понской и немецкой корпораци€ми нет: образованна€ в 1999 г. на паритетных началах компани€ по выпуску компьютерной техники Fujitsu-Siemens дес€ть лет спуст€ перешла под 100% контроль Fujitsu.

 омментариев: 2
id 320     10 окт€бр€ 2010, 2:38
 argon3
“акие разработки ведутс€ не так давно.Ќо это станет реальностью в будущем.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 323     20 окт€бр€ 2010, 2:05
 SergiuS-edin
Ѕудущее приходит быстро, думаю пока мы будем довольствоватьс€ теми верси€ми —јѕ– iCAD систем которые имеютс€ сейчас, компани€ Fujitsu сделает новые шаги вперед, что несомненно не может не радовать.

ќтветить   ÷итировать выделенное


ѕол€, помеченные * об€зательны дл€ заполнени€

  »м€ *

  e-mail

  web

¬ы можете ввести не более 3000 символов, осталось:

¬ведите
первые 3 символа:

 *

ќбновить



    

„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ƒл€ реального внедрени€ »», облаков, BIM и любых инноваций требуетс€ посто€нна€ всеобща€ коррекци€ менталитета
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

—оздание архитектурно-строительной 3D-модели здани€ в Autodesk Revit дл€ [...] — ћихаил √ордеев, BIM-эксперт –усской ѕромышленной  омпании (21 августа 2019)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2019 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.