Voxel Voxel je ve své podstatě 3D pixel. Slovo „Voxel“ se skládá z anglických termínů „volumetric“ a „element“, v překladu objemový prvek. Stejně jako pixel je perfektní čtverec, voxel je perfektní krychle. Je to nejmenší rozlišitelná část 3D obrazu. Vlastnosti voxeluVoxely jsou používány v 3D modelech. Nachází se na trojrozměrné mřížce – každý voxel má X, Y, a Z souřadnici, která určuje jeho konkrétní polohu. Všechny voxely v jednom modelu mají stejnou velikost. Stejně jako pixely, nemají ale žádnou fyzickou velikost ani rozměry. Mřížka může například nabývat rozměrů 128x128x128, 256x256x256 nebo 512x512x512. Každý voxel má také přiřazenou hodnotu barvy. Shluky voxelů vytváří gradient, který vytváří iluzi obrazu. Čím vyšší hustota voxelů (rozlišení), tím realističtější obraz. Modelování s voxely je skvělá technika pro replikování reality. Voxely jsou nejpřesnějším stavebním prvkem v modelování, protože napodobují částice (atomy, molekuly).[1] VyužitíVoxely mají mnoho využití a díky rychle se vyvíjejícím technologiím využití stále nabývají. V současnosti se často používají k vizualizaci a analýze prostorových dat v různých vědeckých disciplínách. Simulace a Počítačové hryZnámým využitím je zobrazení terénů, prostředí, postav, i objektů v simulacích a počítačových hrách. Mezi nejznámější příklady voxel-based herních světů patří Minecraft, Trove, nebo Cube World. MedicínaVyužívají se také například v zobrazovacích metodách v medicíně, například ve výpočetní tomografii (CT), či MRI. Pomáhají lékařům vizualizovat anatomické struktury a patologické změny. Geografické informační systémyVoxely mohou také pomoct v analýze a vizualizaci geografických dat – terénů, topografických map a jiných prostorových informací. Voxel artVelice populární je také „voxel art“[2] – forma digitálního umění využívající voxely. To se vytváří ve specializovaných softwarech. Mezi nejznámější voxel editory patří:[3]
RenderováníSoučasný hardware není optimalizován pro vykreslování voxelů nýbrž polygonů. Proto může renderování voxelových modelů s vysokým rozlišením hardware značně zatížit. Ray CastingMetoda renderování využívá geometrický algoritmus Ray Tracingu (sledování paprsků). Umožňuje vytváření dynamických 3D scén na 2D mapě. Využíval se zejména když počítačový hardware byl ještě pomalejší a nezvládal zobrazit reálnou 3D scénu. Tato metoda analyzuje světelné paprsky a jejich interakce s objekty ve scéně (voxelovými daty) a určuje tím jak bude paprsek zobrazen a vypočítává barvu a osvětlení každého jednotlivého voxelu.[4] Marching cubesAlgoritmus, který dělí voxelová data na geometrické elementy a vykresluje je pomocí geometrických tvarů, trojúhelníků a jiných polygonů. Tato metoda analyzuje hustotu voxelů a identifikuje přechody mezi hodnotami voxelů a vytváří geometrické plochy, které odpovídají těmto přechodům.[5] Sparse Voxel OctreeMetoda, která využívá hierarchické, „stromové“ datové struktury oktomy k efektivnímu ukládání a vykreslování voxelových dat. Scéna je rozdělena do stromů s faktorem větvení 8, kde každý uzel reprezentuje voxel.[6] OdkazyReference
Související článkyExterní odkazy |
