Voxel

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Das Voxel ( durch Kontraktion von „ Volumen  “ und „  Element  “ erzeugtes  Portmanteau ) ist für 3D das, was das Pixel für 2D ist . Es speichert physikalische Informationen (Farbe, Dichte, Intensität usw.) eines Punkts eines Volumens auf einem regelmäßigen Netz. Seine räumlichen oder auch zeitlichen Koordinaten, sowie seine Größe oder andere Informationen wie ein Material werden mal mit seinem Wert, mal parallel gespeichert. Das Voxel passt allgemeiner in Matrixräume, obwohl Vektorräume dafür günstig sind. Seine Raumkoordinaten können polar sein .

Der Schwachpunkt des Voxel-Formats (im Vergleich zu Vector 3D) besteht darin, dass es viele Ressourcen benötigt, sowohl für die Speicherung als auch für das Rendering, das nicht von der Hardwarebeschleunigung profitiert . Es können jedoch auch herkömmliche digitale Bildgebungs- oder Computerkompressionsalgorithmen verwendet werden.

Medizinische Bildgebung

Das Voxel eignet sich insbesondere zur Darstellung eines Körpervolumens aus Schnittbildern eines Patienten. Aus diesem Grund wird es häufig in der medizinischen 3D- Bildgebung ( Scanner , MRT , PET ) verwendet, wo es schnelle und ausreichende Ergebnisse liefert. Der DICOM-Standard spezifiziert die Methoden zur Darstellung, Speicherung und Kommunikation einer Vielzahl von medizinischen Bildgebungsformaten, die in Krankenhäusern verwendet werden, darunter das Image Plane Module und das Image Pixel Module .

Gerendert von voxel

Das Voxel wird hauptsächlich zum Rendern von Terrain in Videospielen, insbesondere Outcast , verwendet, wobei eine Heightmap in Kombination mit einem Y-Buffer verwendet wird. Die Technik besteht darin, das Gelände spaltenweise anzuzeigen, wobei nur die Voxel berücksichtigt werden, deren Höhe größer als der Y-Puffer ist, wobei letzterer die Höhe der zuletzt angezeigten Spalte als Wert nimmt. Die nicht sichtbaren Teile der Szene werden also beim Rendern ganz einfach ignoriert, was eine erhebliche Ressourceneinsparung bietet.

Eine der bemerkenswertesten Optimierungen, die das Voxel bietet, tritt auf, wenn wir von der Verwendung einer Voxelmatrix zur Verwendung eines Baums übergehen, der jedes Voxel als Wurzel hat und von dem jeder Elternknoten ein durchschnittliches Voxel seiner Fäden (Farbe, Textur) ist ). Es erscheinen dann mehrere Optimierungen:

Diese beiden Optimierungen ermöglichen eine Einsparung von Speicher, vor allem aber eine konstante Anzeigegeschwindigkeit unabhängig vom Detaillierungsgrad des Objekts, wobei ihr großer Nachteil die Kosten bei der Modifikation des Baumes sind, die dann enorm werden, wenn eine Matrix dies problemlos handhaben würde. Das Zeichnen von Dreiecken bleibt daher in 3D-Engines am häufigsten.

Einige 3D-Engines mit Voxel-Rendering:

Videospiele, die das gesamte oder einen Teil des Voxel-Rendering verwenden

Es gibt nur wenige Videospiele, die eine 3D-Rendering-Engine von Voxels verwenden. Wir können zitieren:

Siehe auch

Externer Link

Hinweise und Referenzen

  1. (in) Foley, James D. , Computergrafik: Prinzipien und Praxis , Addison-Wesley ,1 st Januar 1996( ISBN  0-201-12110-7 , OCLC  475787187 ).
  2. Fedy Abi-Chahla, „  3D-Rendering: Voxel-Raycasting  “ , auf www.tomshardware.fr ,31. August 2009(Zugriff am 21. April 2015 ) .
  3. (de) http://voxelstein3d.sourceforge.net/ .
  4. (in) "  Voxel Quest Isometric Small  " .