[pt] Foi desenvolvido neste trabalho um conjunto de procedimentos computacionais com o objetivo de estudar o comportamento da dinâmica de veículos terrestres. Utilizando recursos de armazenamento em banco de dados, programas de simulação de modelos dinâmicos e geração de animações gráficas são possível analisar o comportamento dos veículos, representados por modelos matemáticos consagrados ou que estejam sendo desenvolvidos. A característica mais importante da estrutura computacional implementada neste trabalho é o conceito de modularidade, ou seja, diversos modelos dinâmicos podem ser empregados e simulados, a partir da alteração ou adaptação de alguns módulos, sem que seja necessário modificar a estrutura computacional desenvolvida. O ambiente de banco de dados pode armazenar os parâmetros de veículos e pneus, além da descrição da pista e da trajetória a ser percorrida. O objetivo é que todas as inofrmações pertinentes ao estudo da dinâmica de veículos estejam contidas neste banco de dados, e que futuramente ele s torne um ponto de referencia para consultas diversas nesta área. Já o ambiente de animação gráfica permite representar a trajetória real percorrida pelo veículo, que depende de suas características dinâmicas, e os seus movimentos típicos, como as rotações em torno do eixo lateral e longitudinal, além de possibilitar a visualização do contexto no qual o veículo está inserido e o acompanhamento do percurso através de câmeras localizadas em posições escolhidas pelo usuário. / [en] It has been developed a set of computacional procedures with the objective of studying the synamic behavior of ground vehicles. By using database resources, dynamic simulation models and graphic animation generation it is possible to abnalyze vehicles behavior, represented by well known mathematical models or new ones. The most important charateristic about the developed computacional enviromment it is modulatity, which means that many different dynamics models can be employed and simulated with the daptation of some modules, without beng necessary to modify the main structure. The database environment can store the vehicles and tires parameters, and the track and tragetory description. The main obejective is to store on the database all the concerned information necessary to the study of vehicles dynamic. The graphical animation environment displays the simulated vehicle trajectory, which depends on vehicle dynamic characteristics and is typical movements, as the rotation around the lateral (pitch) and longitudinal axis. The graphical animation environment is also important to allow the visualization od the context where the vehicles are inserted, not mentioning the path tracking through video cameras pre configured by the user.

[pt] Uma câmera de alta velocidade foi utilizada para visualizar o processo de quebra de gota em um misturador rotor - estator e através de um orifício em um duto em condições de escoamento turbulento. Dois casos especiais foram considerados: quebra de emulsões diluídas e quebra de gotículas de óleo individuais. Dois óleos minerais de viscosidade moderada foram dispersos em duas fases continuas diferentes, água da torneira e uma fase contínua formada por uma mistura de água do mar padrão e o surfactante aniônico STEOL CS-330 (Stepan Company). No caso de quebra no misturador rotor - estator, dois mecanismos foram identificados. Uma fragmentação inicial é causada pela combinação do vórtice (gerado pelo movimento circular do rotor) e a região de jato emergente dos furos do estator. O segundo mecanismo é uma quebra mecânica causada pelas altas taxas de cisalhamento que as gotas sofrem na abertura entre o rotor e o estator. No caso de quebra através do orifício, foi mostrado que a ruptura das gotículas ocorre somente a jusante da restrição, após percorrida certa distancia a partir da borda do orifício. Nesse comprimento de quebra, o gradiente radial de velocidade axial no escoamento é suficientemente grande para superar as tensões resistivas (exercidas pelas gotículas) e produzir a ruptura da gota. Esses resultados estão em concordância com as observações previas feitas por Galinat et al. (2005) para o caso de quebra de gota através de uma placa de orificio. No entanto, a partir das observações feitas neste trabalho, foi possível concluir que o comprimento do orifício não influencia os mecanismos de quebra. Também, a visualização permitiu analisar a influencia relativa da tensão interfacial e da viscosidade da fase dispersa para os dois casos considerados. Dados experimentais do tamanho de gota máximo estável foram obtidos para o caso de quebra de gota de emulsões de óleo em água diluídas nos dois casos estudados. A análise dos dados revelou que os tamanhos de gota máximos estáveis encontravam-se dentro da sub-faixa inercial, caracterizada exclusivamente pela taxa de dissipação de energia por unidade de massa, Épsilon. Um modelo mecanístico linear para a sub-faixa inercial, baseado na teoria de turbulência isotrópica de Kolmogorov, foi desenvolvido para ajudar na interpretação dos dados e suprir uma base para correlação. O modelo foi ajustado aos dados experimentais utilizando uma ferramenta de otimização não linear baseada no código GRG2 (Generalized Reduced Gradient), e sua precisão calculada a partir da raiz quadrada media das diferenças entre os dados experimentais e os previstos. Boas previsões foram obtidas para o rompimento no misturador, no entanto, este não foi o caso da quebra através do orifício. A baixa precisão relativa do modelo utilizado para correlacionar a quebra através do orifício reside na falta de consideração da escala de tempo requerida para a ruptura. Além disso, uma regressão linear baseada em um modelo Power Law mostrou que os efeitos interfaciais dominam o processo de quebra de gota na restrição. / [en] A high-speed camera has been used to visualize the drop breakup process at turbulent conditions in a rotor - stator mixer and through an orifice in a pipe. Two special cases were considered: the breakup of diluted emulsions and the breakup of single oil droplets. Two mineral oils of moderate viscosity were dispersed in two different continuous phases, tap water and a continuous phase formed by a mixture of substitute ocean water and the anionic surfactant STEOL CS-330 (Stepan Company). For the case of breakup in the rotor - stator mixer, two mechanisms were identified. An initial fragmentation is caused by the combination of the vortex (generated by the circular motion of the rotor) and the jet zone emerging from the stator holes. The second mechanism is a mechanical breakup caused by the high shear stresses that droplets suffer in the rotor - stator gap. In the case of breakup through an orifice in a pipe, it was shown that breakage only occurs downstream of the restriction and takes place at a certain distance from the edge of the orifice. At this breakup length, the radial velocity gradient in the flow is large enough to overcome the resistance stresses (exerted by the droplet) and produce the rupture of the droplet. These results were in agreement with previous observations made Galinat et al. (2005) for the case of drop breakup through an orifice plate. However, from the observations made in this work, it was possible to conclude that the orifice length does not influence the breakup mechanisms. In addition, visualization has allowed to analyze the relative influence of interfacial tension and dispersed phase viscosity for both cases. Experimental values for the maximum stable drop diameter were obtained for the breakup of diluted oil-in-water emulsions in both studied cases. Analysis of the data revealed that maximum stable drop sizes were in the inertial sub range, characterized exclusively by the energy dissipation rate per unit mass, Epsilon. A linear mechanistic model for the inertial sub-range, based in Kolmogorov s theory of isotropic turbulence, was developed to aid in data interpretation and to provide a basis for correlation. The model was adjusted to experimental data using a nonlinear optimization tool based in the generalized reduced gradient code (GRG2), and its precision was calculated from the root mean squared difference between experimental and predicted data. Good predictions were obtained for the breakup in the mixer; however, this was not the case for the breakup through the orifice. The relative low precision of the model used to correlate the breakup through the restriction lied in the lack of consideration of the time scale required for the breakup. In addition, a linear curve fitting based in a power law model, showed that interfacial effects drive the breakup process in the restriction.

[pt] A utilização de visualizadores 3D é algo cada vez mais comum em diversos ramos de atividades. O surgimento de novas tecnologias, com o resultante aumento do poder de processamento dos computadores atuais, tornou possível a criação de ambientes virtuais 3D maiores e mais ricos em detalhes. No entanto, a navegação em ambientes 3D, especialmente os ambientes multiescala, ainda é um problema para muitos usuários. O objetivo deste trabalho é propor soluções para alguns problemas de navegação 3D, a fim de melhorar a experiência de uso nesse tipo de aplicação. Nesse sentido, são apresentadas técnicas que permitem ajustar automaticamente a velocidade de navegação, os planos de corte e o ponto de centro de rotação. É proposta também uma solução para a detecção e tratamento de colisão entre a câmera e os modelos da cena, além de uma técnica que visa impedir que os usuários fiquem perdidos quando nenhum objeto da cena é visualizado. Essas soluções são baseadas na construção e manutenção de uma estrutura chamada de cubo de distâncias (cube map, no original em inglês), que fornece informações sobre a localização espacial dos pontos da cena em relação à câmera. Atualmente em desenvolvimento no Tecgraf/PUC-Rio, o SiVIEP (Sistema de Visualização Integrado de Exploração e Produção) é um visualizador voltado para profissionais da área de exploração e produção de petróleo, que serviu para a detecção e entendimento dos problemas mencionados e para a validação das soluções implementadas. / [en] The use of 3D viewers is becoming common in several activities. The appearance of new technologies, with the resulting increase in processing power, made possible the creation of larger and richer 3D virtual environments. However, the navigation in 3D environments, especially the multiscale ones, is still a problem for many users. The goal of this work is to propose solutions to some 3D navigation problems in order to improve the user experience with this kind of application. In this sense, techniques to automatically adjust the navigation speed, the clipping planes and the rotation center are presented. It is also proposed a solution for the detection and treatment of collision between the camera and the scene, and a technique that aims to prevent users from getting lost when no scene object is visualized. These solutions are based on the construction and maintenance of a structure called cube map, which provides information about the spatial location of the scene points relative to the camera. Currently in development at Tecgraf/PUCRio, the SiVIEP (Integrated Visualization System for Exploration and Production) is a viewer aimed at professionals in the area of oil exploration and production that was used to detect and understand the mentioned problems, and also for validating the implemented solutions.

[pt] Compósitos são materiais tipicamente não homogêneos e anisotrópicos,tanto do ponto de vista microestrutural quanto de suas propriedadesmecânicas. Os mecanismos de falha são afetados pela distribuição espacial e pela qualidade da adesão na interface reforço-matriz. As técnicas tradicionais de caracterização microscópica são bastante limitadas para caracterizar este tipo de material, já que seções ou projeções bidimensionais podem não revelar completamente a microestrutura anisotrópica. Quando se busca entender a origem de mecanismos de falha, estas limitações são ainda mais importantes. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia de caracterização tridimensional baseada em microtomografia de raios-x. O material avaliado foi um compósito de matriz epóxi reforçado com fibras de vidro alinhadas unidirecionalmente. Corpos de prova (CP) foram tomografados antes e depois de ensaios de flexão em diferentes níveis de tensão. As imagens 3D foram analisadas para visualizar e quantificar vazios e trincas, tanto originados no processo de fabricação como gerados durante o ensaio mecânico. Para visualizar a evolução de defeitos com a tensão/deformação, foi estabelecido um procedimento de registro 3D entre as imagens dos CP´s como recebidos, após ensaio no regime elástico e após a falha. Uma avaliação da incerteza do procedimento foi realizada tomografando mais do que uma vez o CP, registrando e comparando as imagens 3D. Os resultados indicaram um crescimento do volume de defeitos após a falha do material. A visualização 3D de regiões específicas das tomografias permitiram identificar a formação e o crescimento de defeitos gerados pelo esforço mecânico. / [en] Composites are typically no homogeneous and anisotropic materials, both from the point of microstructural view as well mechanical properties. The failure mechanisms are affected by the spatial distribution and quality of the adhesion the interface matrix-reinforcement. The traditional techniques of microscopic characterization are enough limited to characterize this type of material since sections or two-dimensional projections may not fully reveal the anisotropic microstructure. When search to understand the origin of failure mechanisms, these limitations are even more important. In the present work, a three-dimensional characterization methodology based on X-ray microtomography was developed. The material evaluated was an epoxy matrix composite reinforced with glass fibers unidirectionally aligned. The samples (CP) were tomographed before and after the bending tests at different loads. The 3D images were analyzed to identify and quantify voids and cracks, both defects were originated in the process of manufacturing as were generated during the mechanical tests. A 3D registration procedure was developed between the sample images obtained before and after the bending tests, in the elastic range and after the failure. An assessment of the uncertainty of the procedure was performed doing more than one tomography of the samples as received, registering and comparing the resulting 3D images. The results showed a clear increase in the volume of the defects after material failure. The 3D visualization of specific regions of the tomographies allowed the identification of the formation and the growth of these defects generated by the mechanical stress.

[pt] Técnicas de visualização científica criam imagens na tentativa de revelar estruturas e fenômenos complexos. Técnicas ilustrativas têm sido incorporadas aos sistemas de visualizacão científica para melhorar a expressividade de tais imagens. A visualização de linhas caracteríticas é uma técnica importante para transmitir uma melhor informacão sobre a forma das superfícies. Neste trabalho, propomos combinar visualização volumétrica de malhas não estruturadas com isosuperfícies ilustradas. Isto é feito estendendo um algoritmo de traçado de raio em GPU para incorporar ilustração com linhas de variação extrema da iluminação(photic extremum lines), um tipo de linha característica que captura mudanças bruscas de luminância, revelando formas de um jeito perceptualmente correto. / [en] Scientic visualization techniques create images attempting to reveal complex structures and phenomena. Illustrative techniques have been incorporated to scientic visualization systems in order to improve the expressiveness of such images. The rendering of feature lines is an important technique for better depicting surface shapes and features. In this thesis, we propose to combine volume visualization of unstructured meshes with illustrative isosurfaces. This is accomplished by extending a GPU-based ray-casting algorithm to incorporate illustration with photic extremum lines, a type of feature lines able to capture sudden changes of luminance, conveying shapes in a perceptually correct way.

[pt] Este trabalho trata do uso de estruturas hierárquicas para a visualização interativa de terrenos. A partir de informações geográficas extraídas diretamente de um terreno, pretende-se visualizá-lo tridimensionalmente no computador, permitindo também a troca do ponto de vista do observador em tempo real. Freqüentemente o volume de dados é grande, uma vez que o terreno pode corresponder a uma área extensa e suas informações podem ser bastante detalhadas, havendo então a necessidade de uso de uma estrutura compatível para armazenamento e consulta desses dados. Uma nova proposta de estrutura é elaborada nesta dissertação, unindo, com vantagens, características de estruturas distintas já conhecidas na literatura. Essa estrutura é implementada e alguns testes são realizados, sendo tiradas diversas conclusões.

[pt] Um dos principais desafios em algoritmos de visualização volumétrica é calcular a integral volumétrica de maneira eficiente, mantendo uma precisão mínima adequada. Geralmente, métodos de integração numérica utilizam passos de tamanho constante, não incluindo nenhuma estratégia de controle numérico. Como uma possível solução, métodos numéricos adaptativos podem ser utilizados, pois conseguem adaptar o tamanho do passo de integração dada uma tolerância de erro pré-definida. Em CPU, os algoritmos adaptativos de integração numérica são, normalmente, implementados recursivamente. Já em GPU, é desejável eliminar implementações recursivas. O presente trabalho propõe um algoritmo adaptativo e iterativo para a avaliação da integral volumétrica em malhas regulares, apresentando soluções para manter o controle do passo da integral interna e externa. Os resultados do trabalho buscaram comparar a precisão e eficiência do método proposto com o modelo de integração com passo de tamanho constante, utilizando a soma de Riemann. Verificou-se que o algoritmo proposto gerou resultados precisos, com desempenho competitivo. As comparações foram feitas em CPU e GPU. / [en] One of the main challenges in volume rendering algorithms is how to compute the Volume Rendering Integral accurately, while maintaining good performance. Commonly, numerical methods use equidistant samples to approximate the integral and do not include any error estimation strategy to control accuracy. As a solution, adaptive numerical methods can be used, because they can adapt the step size of the integration according to an estimated numerical error. On CPU, adaptive integration algorithms are usually implemented recursively. On GPU, however, it is desirable to eliminate recursive algorithms. In this work, an adaptive and iterative integration strategy is presented to evaluate the volume rendering integral for regular volumes, maintaining the control of the step size for both internal and external integrals. A set of computational experiments were made comparing both accuracy and efficiency against the Riemann summation with uniform step size. The proposed algorithm generates accurate results, with competitive performance. The comparisons were made using both CPU and GPU implementations.

[pt] O crescimento cada vez mais acelerado da produção de dados e a decorrente necessidade de explorá-los a fim de se obter respostas para as mais variadas perguntas têm promovido o desenvolvimento de ferramentas que visam a facilitar a manipulação e a construção de gráficos. Essas visualizações devem permitir explorar os dados de maneira efetiva, comunicando as informações com precisão e possibilitando um maior ganho de conhecimento. No entanto, construir boas visualizações de dados não é uma tarefa trivial, uma vez que pode requerer um grande número de decisões que, em muitos casos, exigem certa experiência por parte de seu projetista. Visando a facilitar o processo de exploração de conjuntos de dados através da construção de visualizações, nós desenvolvemos a ferramenta VisMaker, que utiliza um conjunto de regras para construir as visualizações consideradas mais apropriadas para um determinado conjunto de variáveis. Além de permitir que o usuário defina visualizações através do mapeamento entre variáveis e dimensões visuais, o VisMaker apresenta recomendações de visualizações organizadas através de perguntas construídas com base nas variáveis selecionadas pelo usuário, objetivando facilitar a compreensão das visualizações recomendadas e auxiliando o processo exploratório. Para a avaliação do Vis- Maker, nós realizamos dois estudos comparando-o com o Voyager 2, uma ferramenta de propósito similar existente na literatura. O primeiro estudo teve foco na resolução de perguntas enquanto que o segundo esteve voltado para a exploração de dados em si. Nós analisamos alguns aspectos da utilização das ferramentas e coletamos os comentários dos participantes, através dos quais pudemos identificar vantagens e desvantagens da abordagem de recomendação que propusemos, levantando possíveis melhorias para esse tipo de ferramenta. / [en] The increasingly rapid growth of data production and the consequent need to explore them to obtain answers to a wide range of questions have promoted the development of tools to facilitate the manipulation and construction of data visualizations. These tools should allow users to effectively explore data, communicate information accurately, and enable more significant knowledge gain through data. However, building useful data visualizations is not a trivial task: it may involve a large number of decisions that often require experience from their designer. To facilitate the process of exploring datasets through the construction of visualizations, we developed VisMaker, a software tool which uses a set of rules to determine appropriate visualizations for a certain selection of variables. In addition to allowing the user to define visualizations by mapping variables onto visualization channels, VisMaker presents visualization recommendations organized through questions constructed based on the variables selected by the user, trying to facilitate the understanding of the visualization recommendations and assisting the exploratory process. To evaluate VisMaker, we carried out two studies comparing it with another tool that exists in the literature, one aimed at solving questions and the other at data exploration. We analyzed some aspects of the use of the tools. We collected feedback from the participants, through which we were able to identify the advantages and disadvantages of the recommendation approach we proposed, raising possible improvements for this type of tool.

[pt] Atualmente algoritmos de aprendizado de máquina (ML) estão incrivelmente presentes no nosso cotidiano, desde sistemas de recomendação de filmes e músicas até áreas de alto risco como saúde, justiça criminal, finanças e assim por diante, auxiliando na tomada de decisões. Mas a complexidade de criação desses algoritmos de ML também está aumentando, enquanto sua interpretabilidade está diminuindo. Muitos algoritmos e suas decisões não podem ser facilmente explicados por desenvolvedores ou usuários, e os algoritmos também não são autoexplicáveis. Com isso, erros e vieses podem acabar ficando ocultos, o que pode impactar profundamente a vida das pessoas. Devido a isso, iniciativas relacionadas a transparência, explicabilidade e interpretabilidade estão se tornando cada vez mais relevantes, como podemos ver no novo regulamento sobre proteção e tratamento de dados pessoais (GDPR, do inglês General Data Protection Regulation), aprovado em 2016 para a União Europeia, e também na Lei Geral de Proteção de Dados (LGPD) aprovada em 2020 no Brasil. Além de leis e regulamentações tratando sobre o tema, diversos autores consideram necessário o uso de algoritmos inerentemente interpretáveis; outros mostram alternativas para se explicar algoritmos caixa-preta usando explicações locais, tomando a vizinhança de um determinado ponto e então analisando a fronteira de decisão dessa região; enquanto ainda outros estudam o uso de explicações contrafactuais. Seguindo essa linha dos contrafactuais, nos propomos a desenvolver uma interface com usuário para o sistema Optimal Counterfactual Explanations in Tree Ensembles (OCEAN), denominada OceanUI, através do qual o usuário gera explicações contrafactuais plausíveis usando Programação Inteira Mista e Isolation Forest. O propósito desta interface é facilitar a geração de contrafactuais e permitir ao usuário obter um contrafactual personalizado e mais aplicável individualmente, por meio da utilização de restrições e gráficos interativos. / [en] Machine learning algorithms (ML) are becoming incredibly present in our daily lives, from movie and song recommendation systems to high-risk areas like health care, criminal justice, finance, and so on, supporting decision making. But the complexity of those algorithms is increasing while their interpretability is decreasing. Many algorithms and their decisions cannot be easily explained by either developers or users, and the algorithms are also not self-explanatory. As a result, mistakes and biases can end up being hidden, which can profoundly impact people s lives. So, initiatives concerning transparency, explainability, and interpretability are becoming increasingly more relevant, as we can see in the General Data Protection Regulation (GDPR), approved in 2016 for the European Union, and in the General Data Protection Law (LGPD) approved in 2020 in Brazil. In addition to laws and regulations, several authors consider necessary the use of inherently interpretable algorithms; others show alternatives to explain black-box algorithms using local explanations, taking the neighborhood of a given point and then analyzing the decision boundary in that region; while yet others study the use of counterfactual explanations. Following the path of counterfactuals, we propose to develop a user interface for the system Optimal Counterfactual Explanations in Tree Ensembles (OCEAN), which we call OceanUI, through which the user generates plausible counterfactual explanations using Mixed Integer Programming and Isolation Forest. The purpose of this user interface is to facilitate the counterfactual generation and to allow the user to obtain a personal and more individually applicable counterfactual, by means ofrestrictions and interactive graphics.

[pt] Os avanços recentes na tecnologia de simulação paralela de reservatórios de petróleo têm permitido a simulação numérica de domínios cada vez mais discretizados. Essas simulações produzem um volume de dados sem precedentes, que precisam ser visualizados em ambientes 3D, possibilitando assim a análise e inspeção cuidadosa do modelo. Tais modelos tornam as técnicas convencionais de visualização inviáveis, criando a necessidade de se desenvolver soluções escaláveis de visualização. A necessidade de se visualizar dados tão complexos introduz diversos problemas computacionais que precisam ser tratados para visualizar o modelo com taxas de renderização interativas, como a impossibilidade de armazenar o dado todo em memória principal. Existem duas linhas principais para o tratamento de modelos de tal magnitude: renderização distribuída e técnicas de multi-resolução. Nesse trabalho são propostas soluções para a visualização de modelos massivos de reservatório de petróleo em cada uma dessas frentes de pesquisa, e é feita uma discussão acerca das vantagens e limitações de cada solução. Na primeira parte do trabalho, é proposto um sistema distribuído com ordenação no fim para a renderização de tais modelos em agrupamentos de PCs, onde cada PC é equipado com múltiplas GPUs. Dado o uso eficiente de cada GPU e de um estágio de composição parcial, nossa proposta trata dos problemas de escalabilidade que surgem em todo sistema com ordenação no fim em clusters de médio a grande porte. Na segunda parte do trabalho, é proposta uma estrutura hierárquica de multi-resolução de malhas de reservatórios de petróleo, com um novo algoritmo de simplificação feito especificamente para tais malhas. A estrutura hierárquica traz novidades em relação a trabalhos relacionados, fazendo uma estimativa de erro projetado menos conservadora. É feita uma proposta para a renderização com multi-resolução com garantia de uma taxa mínima de renderização, que é o objetivo principal de tais sistemas. Além disso, é feita uma proposta para odesenho do wireframe e das propriedades associadas à malha original do modelo de reservatório mapeados sobre as malhas simplificadas, o que torna a estrutura de multi-resolução independente das propriedades geradas pela simulação, garantindo o seu reuso ao longo de múltiplas simulações do mesmo modelo. Nossos experimentos computacionais demonstram a eficiência das soluções propostas. / [en] Recent advances in parallel architectures for the numerical simulation of natural black oil reservoirs have allowed the simulation of very discretized domains. As a consequence, these simulations produce an unprecedented volume of data, which must be visualized in 3D environments for careful analysis and inspection of the model. Conventional scientific visualization techniques of such very large models are not viable, creating a demand for the development of scalable visualization solutions. The need for the visualization of such complex data introduces several computational issues which must be addressed in order to achieve interactive rendering rates, such as the impossibility of storing the entire data in main memory. There are two main research areas which propose solutions for the visualization of models with such magnitude: distributed rendering and multi-resolution techniques. This work proposes solutions for the visualization of massively complex reservoir models in each of these research areas, and a discussion over the advantages and limitations of each solution is made. In the first part of the work, we propose a distributed system based on a sort-last approach for the rendering of such models in PC clusters, where each PC is equipped with multiple GPUs. Given an efficient use of the available GPUs, combined with a pipelined implementation and the use of partial image compositions on the cluster nodes, our proposal tackles the scalability issues that arise when using mid-to-large GPU clusters. The second part of the work brings the proposal of a hierarchical multi-resolution structure of black oil reservoir meshes, with a new simplification algorithm designed specifically for such meshes. The hierarchical structure brings some new approaches in relation to related work, doing a much less conservative projected error estimation. We propose a minimum refresh rate guarantee strategy for our multiresolution rendering, which is the main goal for such systems. Afterwards, we introduce a proposal for the rendering of data associated with the original reservoir mesh mapped over the simplified meshes, such as the original model grid wireframe and reservoir properties. This proposal guarantees an independence between the multi-resolution structure and the properties generated by a simulation, which guarantees the reuse of the structure among several simulations of the same model. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed solutions.