MVE (Modular Vizualisation Environment) je modulární nástroj pro manipulaci s rozsáhlými daty, určený především pro zpracování vizuální informace. Systém MVE byl vyvinut na základě zkušeností s touto problematikou v Centru počítačové grafiky a vizualizace dat na Západočeské univerzitě v Plzni. Je určený pro platformu Microsoft Windows NT/2000.

V modulárně vizualizačních systémech jsou úlohy vizualizace rozděleny do logických částí. Jednotlivé podúlohy jsou řešeny odděleně a tím tedy modulárně vizualizační systémy zjednodušují proces implementace dalších funkcí i samotné vizualizace. Například, existuje-li již modul pro zobrazení trojúhelníkové sítě, modul pro načítání trojúhelníkové sítě ze souboru (obvykle formátu STL, což je standardní formát pro takováto data) a potřebujeme provést redukci počtu trojúhelníků pro rychlejší zobrazení, pak je nutné implementovat pouze tuto funkci jako modul a není nutné se zabývat problémem načítání trojúhelníkových dat a jejich zobrazením.

Původně systém MVE vznikal jako cílová platforma pro studentské práce v oboru Počítačová grafika a vizualizace dat na Západočeské univerzitě. MVE se současné době používá i pro vědeckovýzkumnou práci. Implementace tohoto systému sestává z editoru a modulů. Editor, aplikace MS Windows, slouží k vytvoření a spouštění schémat, které popisují tok dat mezi moduly. Moduly jsou DLL knihovny postavené na systému MVE. Uživatelé se tedy mohou díky MVE plně zaměřit na svoji úlohu a nemusí se věnovat problémům, které s jejich úlohou přímo nesouvisí.

Editor (viz. obrázek 1) poskytuje uživatelské prostředí pro návrh výpočetního schématu, definujícího způsob předávání dat mezi moduly a spouštění modulů. Hlavní částí editoru je pracovní plocha, kde se vytváří schéma výpočtu. Moduly jsou na ploše schématu zobrazeny jako větší ikony obsahující název modulu, tlačítko Setup a dále vstupy a výstupy s jménem typu. Směr šipek označuje, zda se jedná o vstup či výstup.
Editor dále obsahuje seznam modulů. Z tohoto seznamu lze moduly metodou drag&drop umísťovat na pracovní plochu schématu. Metodou drag&drop se také spojují vstupy a výstupy modulů. Samozřejmě lze spojit pouze vstupy a výstupy se stejným typem, přičemž jeden výstup může být napojen na více vstupů. Vytvořené schéma určuje, které moduly a v jakém pořadí budou spuštěny.
Schéma může být vykonáváno sériově či paralelně, v závislosti na nastavení. Průběh výpočtu je vidět na stavové řádce editoru, kde se zobrazuje informace o právě běžícím modulu. Schéma je možné uložit na disk pro opětovné použití.
Bližší informace k použití modulů a editoru jsou v Uživatelské dokumentaci, která je dostupná na CD či na domácích stránkách. Dokument je v angličtině.

Tento systém je zaměřen na vizualizaci dat především z oblasti průmyslu a lékařství. Odtud plyne i hlavní použití MVE. Jedná se především o zpracování a vizualizaci trojúhelníkových sítí a volumetrických dat.
V tomto zaměření se využije především těchto operací: decimace, triangularizace, úprava dat ve frekvenční oblasti, rekonstrukce povrchů z řezů a naopak, rekonstrukce povrchů z implicitních funkcí.
Ve většině případech je nutné data v nějaké formě zobrazit na obrazovku, vizualizovat. Jedním z modulů, který je vhodný pro vizualizaci trojúhelníkové sítě, je modul renderer. Tento modul umožňuje přepínat mezi projekcemi, zobrazit body, hrany či celé trojúhelníky, dočasnou redukci trojúhelníků (pro rychlejší vykreslování při změně polohy dat) a uložit animaci pohybu dat na disk ve formě BMP souborů.
Na obrázku 2 je typické použití modulu renderer pro vizualizaci lidské lebky. Další možnost je použít modul VolumeSlicer, který vizualizuje volumetrická data řezáním dat rovinou.


Obr 2. Vizualizace lidské lebky

Celý systém je postaven na používání definovaných datových struktur a poskytnutí předepsaných funkcí v rámci modulů a editoru. Jelikož jsou tyto struktury a předepsané funkce dostupné jak v jazyce C, tak v jazyce Pascal, je možné k vývoji modulů použít například jeden z následujících prostředků: MS Visual C++, Borland C++ Builder či Borland Delphi.
Moduly mohou být trojího typu: vstupní, výpočetní a výstupní . Vstupním modulem může být například generátor bodů či modul na načítání trojúhelníkových sítí ze souboru. Výpočetním modulem pak může být například modul provádějící diskrétní transformaci. Výstupními moduly mohou být moduly pro uložení dat na disk či zobrazovací moduly.
Modul se skládá z několika funkcí, které provádějí spouštění výpočtu, nastavení jeho parametrů a uvolňování paměti v rámci tohoto modulu. Moduly jsou umístěny v DLL knihovně.
Při spuštění editoru jsou nejprve všechny funkce registrovány tak, že ze standardního adresáře (modules) jsou ode všech DLL knihoven vyžádány seznamy funkcí, které poskytují, z čehož editor usoudí, jaké moduly knihovna obsahuje. Jednotlivé moduly dostupné z těchto knihoven jsou pak zobrazeny v seznamu modulů.
Moduly jsou poté umisťovány na plochu schématu, kdy editor pouze dohlíží nad dodržováním typů spojovaných vstupů a výstupů a umožňuje nastavení modulů.
Po spuštění schématu se editor stará jak o spouštění jednotlivých modulů, tak i o předávání dat mezi nimi. Moduly jsou spouštěny sériově či paralelně (pokud je to možné). Data jsou z paměti uvolňována, pokud nejsou potřeba, nebo jsou ponechána v paměti do příštího spuštění schématu. To závisí na nastavení.
Bližší informace o implementaci modulů a MVE jsou popsány v Programátorské dokumentaci, která je dostupná na CD či na domácích stránkách. Dokument je opět v angličtině.

Systém byl navržen tak, aby byl snadno rozšiřitelný. Oproti ostatním modulárně vizualizačním prostředím je rozhraní modulu velmi jednoduché. Zájemci o tvorbu nových modulů jsou vítáni. Budeme rádi, pokud nás o svém zájmu o MVE informujete.

Instalaci provedete spuštěním souboru install.exe buďto ze stránek na CD nebo přímo z podadresáře install na CD. Tato instalace je ochuzena o některá ukázková data, jelikož pro kompletní instalaci nebyl na CD dostatek prostoru. Po instalaci zabere MVE cca 40 MB. Pro stažení ostatních ukázkových dat můžete navštívit "download" stránku MVE.
Ukázková data pocházejí z těchto data repository (viz. Uživatelská dokumentace):

Cyberware : http://www.cyberware.com

Gatech : http://www.cc.gatech.edu/projects/large_models/index.html

Avalon

University of North Carolina