Visualización científica

Una visión general de la Visualización Científica: Revisiones conceptuales a partir del curso SciVis – PASI’2010

Ricardo Villegas A.

La visualización científica es un área de la informática que permite representar gráficamente conjuntos de datos provenientes de diferentes campos de la ciencia, para su mejor comprensión y entendimiento. Estos conjuntos pueden ser de gran tamaño y lacomplejidad de los datos contenidos puede requerir gran cantidad de recursos computacionales y tiempo para poder ser analizados y procesados. Así mismo, es probable que el entendimiento que este tipo de datos requiere para proporcionar un significado útil, requiera de un tipo adecuado de manejo y presentación. Es precisamente en ese contexto cuando la visualización científica cobra gran importanciay auge como herramienta auxiliar de soporte para la ciencia, debido a que a través de un conjunto de técnicas permite obtener representaciones visuales adecuadas de los datos para ayudar a su mejor análisis y compresión. La visualización científica recurre a otras sub-áreas de la informática, principalmente a la computación gráfica, procesamiento de imágenes y cómputo de alto rendimiento, y puedeser aplicada en áreas científicas tales como medicina, ingeniería, geología, matemática, química, bioinformática, etc. Es importante notar que la visualización científica difiere de la visualización de información en que no se aplica para representar resultados o información procesada mediante gráficos de presentación.
Para que los datos puedan ser presentados al usuario, deben atravesar unproceso de transformación que se inicia desde la adquisición de los datos y finaliza en la imagen que será desplegada al usuario, quien podría interactuar o no con el sistema de visualización durante el proceso. Las etapas principales del proceso de visualización son la adquisición, pre-procesamiento, aplicación de la técnica de visualización y finalmente la presentación de la imagen. Los datosse pueden originar a partir de procesos de simulación, modelado matemático o físico, o adquiridos a mediante aparatos especializados tales como scanners 3D o dispositivos de adquisición de imágenes médicas. Con respecto a la etapa de pre-procesamiento, consiste normalmente en la aplicación de técnicas de procesamiento de imágenes para eliminar ruido, normalizar, resaltar o extraer regiones ocaracterísticas de interés, o combinar datos provenientes de diferentes fuentes.
Las técnicas aplicadas para obtener las imágenes a visualizar comprenden la simulación, animación, rendering de superficies (aplicado a mallados y funciones paramétricas) y volúmenes (para datos volumétricos). Debido a que existe una única técnica perfecta para visualizar cualquier tipo de dato, debe utilizarse latécnica más apropiada para el tipo de dato a manejar, lo cual puede incluir combinar o modificar técnicas existentes o crear técnicas específicas a una aplicación particular. Lo relevante a nivel de usuario, es que la visualización científica facilita la exploración interactiva de los datos y permite la manipulación de datos gran cantidad de datos, tanto estáticos como dinámicos. Pero más interesanteaún, es el hecho de que permite mostrar múltiples vistas de los datos, proporcionando al usuario diferentes apreciaciones para un mismo conjunto de datos. La interacción con el sistema de visualización, comúnmente se relaciona con la manipulación de objetos o escenas, el cambio de valores de parámetros o atributos, y la definición de regiones o características de interés. Esta interacción selleva a cabo a través de dispositivos de entrada (ratón, teclado, joysticks, dispositivos hápticos) y dispositivos de salida para desplegar la información, usualmente pantallas y HMD.
Es a partir del conocimiento de los datos que se van a manejar y las características que estos exhiben que se puede determinar cual es la técnica de visualización más apropiada para su manejo y presentación....