Vokselinių modelių vizualizacija

Vokselinis supratimas. Iš kur atsirado vokselis? Vokselinio modeliavimo ir vizualizacijos privalumai. Vokselinio modeliavimo ir vizualizacijos trūkumai. Kaip nupiešti vokselį? Struktūros tūrinėms duomenims aprašyti. Architektūros tūrinei grafikai.

Diskretizuosim dominančią mus modelio erdvę E3 į kubų rinkinį, t.y. į elementarius tūrius, vadinamus vokseliais. Taip mes galim suteikti jai trimatį masyvą cijk.. Masyvo elementas lygus 1, jeigu kubas cijk yra sritis, kurią užima koks nors objektas; atvyrkščiai masyvo elementas lygus 0. Kai kuriuose atvejuose patogu taikyti kai kurias tarpines reikšmes, tuo pačiu užduodant tankį duoto taško erdveje. Kaip matome, mes gauname trimatį modelį dominančio mus objekto(1 pav.)


Kai kurios charakteristikos tokio (vokselinio) supratimo:

• Toks supratimas duoda tik priartinimą realinio objekto. Paviršiai, nelygiagretūs koordinačių ašims, vaizduojami apytiksliai. Priartinimo kokybė priklauso nuo santykinio vokselio dydžio.
• Reikalauja didelės atminties saugumo išmeros, ir šitie reikalavimai staigiai didėja, kai didėja leidimai (auga kaip kubas nuo leidimo).
• Su tokiu pateikimu paprasčiausiai gerai dirba erdviniai algoritmai, tokie kaip objekto tūrio nagrinėjimas, masių centro skaičiavimas ir t.t.



Vokselinio supratimo charakteristikos duota tik apytikslį objekto supratimą, ir modelis duoda gerus rezultatus tik apribotose objektų rūšyse.

Vienas iš vokselinio modelio trūkumų yra didelis atminties tūris,kuris reikalingas informacijai apie erdvės pasiskirstimą saugojimui.

Iš kur atsirado vokselis?

Terminas "vokselis" (voxel) buvo pasiulytas kaip išvestinė nuo žodžio "volume" (tūris) ir žodžio "pixel" (Picture Element). Vokselių atsiradimas – istorinis dėsningumas, kurio šaltiniai atitinka Demokrito idėjas (400m. prieš k.g.), manančio teisingu galvoti apie materialinius objektus kaip apie elementariąsias nedalinamąsias daleles nulinės išmeros, ir Dekarto (1637) formuluojančio supratimus apie trimatį mūsų pasaulį koordinačių sistemos dėka.Duomenų struktūra ,kurią naudoja fizikinio kūno vokseliniam apybrėžimui,yra trimatis masyvas, kurio kiekviena cėlė gali nešti informaciją apie tankį, spalvą ir taip pat apie kitas jos lokalinias erdvines charakteristikas.

Vokselinio modeliavimo ir vizualizacijos privalumai

Išnagrinėsim kai kuriuos vokselinio modeliavimo ir vizualizacijos technikos privalumus, kurie gali pasirodyti mąstelio įdiegimo į taikomuosius grafinius paketus dėka:

• Galimybė adekvatinio supratimo pusiaumatomų objektų sudėtingos vidinės struktūros. Tokių objektų kasdieniniais pavyzdžiais gali būti debesis, dūmų kamuoliai, liepsna. Į daugelį šiuolaikinių trimačių paketų sudėtį įeina specializuoti moduliai, neakivaizdžiai naudojantys techniką vokseliniam moduliavimui dūmą ir ugnį pavaizduoti. ...