Hierarchical and Geometrical Methods in Scientific Visualization

ماهیت جهان فیزیکی در سال های اخیر به طور فزاینده ای بهتر درک شده است، و مفاهیم کیهان شناسی دستخوش یک تکامل سریع شده اند (به عنوان مثال، [11]، [2]، یا [5] مراجعه کنید). اگرچه نظریه‌های جایگزینی وجود دارد، اما عموماً اعتقاد بر این است که روابط و همگونی‌هایی که در مقیاس بزرگ مشاهده می‌کنیم، تنها با گسترش ناگهانی جهان در یک دوره بسیار اولیه «در دوران حیات» قابل توضیح هستند. تکامل بعدی کیهان با انبساط هابل توصیف شده است، مشاهده ای که کهکشان ها از یکدیگر دور می شوند. ما می‌توانیم نرخ‌های متفاوتی از این گسترش را به تسلط فرآیندهای کیهانی مختلف، که با تشعشع شروع می‌شود، به تسلط ماده، و نسبتاً اخیراً به تسلط خلاء (اصطلاح ثابت کیهانی) نسبت دهیم[4]. ما فرض می‌کنیم که تا حد امکان به داده‌های رصدی تکیه می‌کنیم، با شبیه‌سازی‌هایی که فقط برای مقاصد محدود استفاده می‌شوند، به عنوان مثال، ظاهر راه شیری از دیدگاه‌های بین کهکشانی نزدیک. تجسم مجموعه داده‌های نجومی در مقیاس بزرگ با استفاده از انیمیشن‌های غیرتعاملی xed سابقه طولانی دارد. چندین کتاب و ?lm وجود دارد، از "نمای کیهانی: جهان در چهل پرش" [3] نوشته کیس بوکه تا "قدرت های 10" [6،13] توسط چارلز و ری ایمز، و Imax ?lm اخیر "کیهانی" سفر» [15]. ما سهم خود را [9] اضافه کرده‌ایم، "ساعت کیهانی"، که یک انیمیشن است که کاملاً بر اساس مفاهیم و پیاده‌سازی شرح داده شده در این مقاله است.

The nature of the physical Universe has been increasingly better understood in recent years, and cosmological concepts have undergone a rapid evolution (see, e.g., [11], [2],or [5]). Although there are alternate theories, it is generally believed that the large-scale relationships and homogeneities that we see can only be explainedby having the universe expand suddenlyin a very early “in?ationary” period. Subsequent evolution of the Universe is described by the Hubble expansion, the observation that the galaxies are ?ying away from each other. We can attribute di?erent rates of this expansion to domination of di?erent cosmological processes, beginning with radiation, evolving to matter domination, and, relatively recently, to vacuum domination (the Cosmological Constant term)[4]. We assume throughout that we will be relying as much as possible on observational data, with simulations used only for limited purposes, e.g., the appearance of the Milky Wayfrom nearbyintergalactic viewpoints. The visualization of large-scale astronomical data sets using?xed, non-interactive animations has a long history. Several books and ?lms exist, ranging from “Cosmic View: The Universe in Forty Jumps” [3] by Kees Boeke to “Powers of 10” [6,13] by Charles and Ray Eames, and the recent Imax ?lm “Cosmic Voyage” [15]. We have added our own contribution [9], “Cosmic Clock,” which is an animation based entirely on the concepts and implementation described in this paper.