Zobrazování objemových dat

Volume rendering

• Volumetrická data se skládají z voxelů (volumetric element)
• Možnost reprezentace materiálu, ne jen povrchu
• Využití: CT/MR, strojírenství, geologie, simulace

• Uniformní mřížka voxelů
  • Ortogonální
  • Polární
  • Sférická
  • Nestrukturovaná
• Hierarchické dělení prostoru
  • Quadtree
  • Octree
• Implicitní objemy

• 3D pole
• Hierarchické mřížky
• Komprese: RLE (Run length encoding)

• Procházení po krychlích
• 256 možných stavů; v praxi různé varianty 15 stavů a zrcadlení, otočení
• Vytváří orientovanou uzavřenou trojúhelníkovou plochu
• Je třeba definovat, který voxel je „uvnitř“, a který „vně“
• Slepý převod na velký počet trojúhelníků
• Možnost děr v síti a nejednoznačnost

• Vrhání paprsku do objemu (Ray-casting)
• Ovlivnění paprsku: Hustotou, Osvětlením, Vyzářené světlo, Útlum podél paprsku
• Pokud chceme stíny, nutno počítat normálu z objemu
• Pomalé, kvalitní, objemné na paměť
• Optimalizace
  • Snadná paralelizace
  • Empty space leaping – prázdný prostor přeskočíme
  • Early ray termination – Výpočet podél paprsku ukončíme, je-li příspěvek dalšího voxelu nepodstatný (např. prošel hustým materiálem).
  • Multiple and adaptive sampling – Podvzorkování objemu, adaptivní krok podél paprsku, rozlišení renderovaného obrazu, atd.

• Projekce voxelů na rovinu
• Zepředu dozadu
• Stopa s Gaussovým rozložením
• Barva podle hodnoty, segmentace a povrchu
• Překrývání a prolínání stop podle průhlednosti
• Horší kvalita, středně rychlé
• Nemusíme mít objem v paměti celý
• Snadná paralelizace

• Posun rovin modelu pro narovnání paprsků do směru mřížky
• Prostá projekce posunutých rovin na čelní stěnu
• Barva podle hodnoty, segmentace a povrchu
• Překrývání a prolínání podle průhlednosti
• Rychlé, dobrá kvalita
• Nemusíme mít objem v paměti celý
• Možnost změny vzorkování
• Existuje i HW implementace

• Zobrazení polygonů s texturami, jako řezy objemem
• Blending jednotlivých řezů, podle průhlednosti voxelů
• 2D texturování, řezy ve směru nejvíce přivrácené stěny
• 3D texturování, řezy kolmo ke směru pohledu
• Dobrá kvalita, při plné hardwarové implementaci velmi rychlé

Jak najdeme počátek a konec paprsku: Ray-casting pomocí GLSL