Изучение проблемы: перенос Си++ библиотек для работы с облаками точек итриангулированными сетками на 64-битную платформу
- 1. Изучение проблемы: перенос Си++ библиотек для работы с облаками точек итриангулированными сетками на 64-битную платформу Автор: Евгений Рыжков Дата: 15.01.2009 Аннотация Итальянская компания E.G.S. S.r.l. занимается разработкой решений в области моделирования трехмерных объектов на базе триангулированных сеток. Введение Итальянская компания E.G.S. S.r.l. занимается разработкой решений в области моделирования трехмерных объектов на базе триангулированных сеток. Для этой цели она использует собственную библиотеку компонентов Leios Components. Когда компании E.G.S. S.r.l. понадобилось выпустить 64-битную версию своих компонентов, она обратилась к ООО "СиПроВер" как к компании, специализирующейся на разработке анализаторов кода для 64-битных и параллельных приложений.
- 2. Библиотека компонентов Leios Components Библиотека компонентов Leios Components представляет собой набор различных библиотек: 1. Программный интерфейс для работы с облаками точек и триангулированными сетками. 2. Библиотека подгонки поверхностей. 3. Библиотека для обработки граней и ребер. Общий объем исходного кода составляет 13 мегабайт (440 000 строк кода), решение состоит из нескольких десятков проектов. Очевидно, что перенос такого объема кода на 64-битную систему вручную представляется затруднительным, особенно учитывая сложность математических алгоритмов. Для того чтобы представить себе тип кода, который содержится в библиотеке, достаточно посмотреть основные возможности трех указанных компонентов. Программный интерфейс для работы с облаками точек и триангулированными сетками • Библиотека содержит процедуры импорта/экспорта облаков точек и триангулированных поверхностей (форматы ASCII, STL, PLY, OBJ, VRML и собственный формат Leios RVE). • Сбор данных о сетки • Элементарные операции редактирования сетки. • Операции выбора облаков точек и триангулированных поверхностей. • Фильтрация облаков точек, подавление шума, сглаживание, офсет.
- 3. • Триангуляция облаков точек. • Восстановление триангулированной сетки, заполнение отверстий, сглаживание. • Прореживание и перестройка триангулированной сетки.
- 4. • Построение сечений и разбиение триангулированной поверхности с использование плоскости. • Создание плоских, цилиндрических или сферических поверхностей из частей сетки. • Соединение нескольких облаков точек или триангулированных сеток в единый объект. • Визуализация облака точек и триангулированной поверхности с помощью библиотеки OpenGL. • Регистрация триангулированных поверхностей или облаков точек. • Процедуры псевдо трехмерной триангуляции (2.5D). • Триангуляция облаков точек внутри заданного внешнего контура.
- 5. • Использование временных файлов для осуществления редактирования больших облаков точек в 32 битной среде. • Триангуляция между двумя ломаными линиями. • Процедура пластической деформации самопересечений сетки. • Процедура пластической деформации пересечения ломаных линий двух сеток. • Процедура сглаживания ломаных линий и уменьшения размера. • Процедура пластической деформации поперечного сечения сетки через две точки на сетке. • Процедуры импорта-экспорта с поддержкой координат центра масс с двойной точностью. • Процедура автоматического объединения объектов. Библиотека подгонки деталей Это расширение библиотеки для управления необработанными NURBS поверхностями при использовании подгонки. • Спецификация четырехгранных конфигураций на триангулированной сетке. • Автоматическая подгонка поверхностей с автоматической коррекцией NURBS кривыми.
- 6. Библиотека обработки граней и ребер Эта библиотека расширения осуществляет: • Автоматическое выделение линий скруглений (кривых граней, центральной кривой сетки, кривых ребер). • Разбиение сетки на участки без участия скруглений, которые могут быть подогнаны к необработанным NURBS поверхностям.
- 7. Необходимость миграции библиотеки компонентов на 64-битную платформу Компания E.G.S. S.r.l. занимается разработкой своих решений с 2002 года, когда в Италии был открыт ее офис. С самых ранних этапов разработки компании были ориентированы на высокопроизводительные настольные системы. Минимальный компьютер, на котором работает решение E.G.S. S.r.l. имеет следующую конфигурацию (по данным на начало 2008 года): • Процессор: Intel Core Duo T2300 or higher, AMD X2 3800+ or higher. • Оперативная память: 2GB • Графическая карта: Nvidia Quadro / 6x series or higher, ATI/AMD "x" series / FireGL or higher. • Операционная система: Windows XP Professional SP2 or higher, Windows Vista В связи с ростом обрабатываемых объемов данных, разумеется, ограничения на оперативную память 32-битной версии (не более 3 гигабайт) оказались недостаточными для серьезных проектов. Поэтому необходимость выпуска 64-битной версии не вызывала вопросов у руководства E.G.S. S.r.l.. Однако под вопросом была возможность быстрого выпуска подобной версии. Вручную просмотреть указанный объем кода практически невозможно. Участие компании ООО "СиПроВер" в миграции библиотеки компонентов На помощь пришли специалисты компании ООО "СиПроВер", которые использовали для миграции кода на 64-битную платформу анализатор кода Viva64. Программный продукт Viva64 обеспечивает диагностику ошибок, специфичных для 64-битных Windows-приложений. Viva64 представляет собой lint-подобный статический анализатор Си/Си++ кода. Области применения Viva64: проверка новых 64-битных программных решений, помощь в
- 8. переносе 32-битного программного кода на 64-битную систему, оптимизация кода с учетом особенностей 64-битной архитектуры. Используя Viva64 специалисты ООО "СиПроВер" обеспечили быструю миграцию библиотеки компонентов, обнаружив и исправив проблемные места в исходном коде библиотеки. В результате в процессе миграции такой большой и сложной библиотеки были задействованы всего лишь несколько человек. Миграция кода с использованием Viva64 позволила сэкономить много времени, которое бы пришлось затратить на ручной просмотр кода. А главное не допустить новых программных ошибок, которые возможны в процессе миграции на новую платформу. Основные проблемные моменты, выявленные в процессе анализа кода: • особенности вычислительных алгоритмов при обработке больших объемов данных; • работа с файлами большого размера; • обработка 3d-моделей, содержащих большое количество треугольников (чем больше треугольников, тем точнее модели); • работа подсистемы лицензирования; Все обнаруженные с помощью анализатора Viva64 проблемы были исправлены, в результате чего 64-битная версия Leios Studio была выпущена в срок с высоким качеством. E.G.S. S.r.l. - частная компания, миссией которой является разработка программ и решений для развитой обработки результатов 3D сканирования. Офисы компании были открыты в Италии и в Москве в 2002 году. Сайт: http://www.egsolutions.com.