Volumetrinen renderöinti tarkoittaa tietokonegrafiikassa visualisointia, jossa kaksiulotteinen kuva luodaan näytteistämällä kolmiulotteisesta tiedosta. Tekniikkaa on käytetty esimerkiksi magneettikuvauksella (MRI) saatujen tietojen esittämiseen sekä tietokoneavusteisessa suunnittelussa (CAD) ja lentosimulaattoreissa. Tekniikka pyrkii näyttämään enemmän informaatiota, mutta vaatii enemmän ja monimutkaisempia algoritmeja (kompleksisuus).[1]
Volumetrinen valaistus Blender 3D -ohjelmalla.
Volumetrisia tekniikoita voidaan yhdistää polygonipohjaisien algoritmien kanssa renderöintivaiheissa. Eräät visuaaliset tehosteet ovat vaikeita mallintaa geomtrisilla primitiiveillä kuten nesteet, pilvet, savu, sumu ja pöly, mutta volumetriset tekniikat soveltuvat näihin. Oletuksena malleissa on, että valoa lähetetään, absorboidaan ja hajautetaan suurella määrällä partikkeleita.[2] Usein valoa käsitellään vain pinnalta kameraan kulkevana eikä väliaineessa olevien hiukkasten vaikutusta huomioida. Näiden käsittelyn yhteydessä usein puhutaan volumetrisesta valaistuksesta tai volumetrisesta renderöinnistä.[3] Volumetrisessa renderöinnissä valo saapuu kolmiulotteisessa avaruudessa sijaitsevaan alueeseen, josta se saapuu kameraan. Renderöintitekniikan on pääteltävä miten paljon materiaa on välissä ja miten valo on käyttäytynyt.[4]
Volumetrisia varjoja ehdotti Franklin Crow vuonna 1977. Tekniikassa lasketaan kolmiulotteinen alue, jossa olevat pinnat jäävät varjoon.[5] Tim Heidmann esitti vuonna 1991 artikkelissa "Real shadows, real time" IRIS Universe -lehdessä Crow'n menetelmään perustuvan tekniikan, jossa käytetään stencil-puskuria.[6] Varjojen laskemisessa voidaan hyödyntää stencil-puskuriin (ei väri- tai syvyyspuskuriin) kirjoittamista. Kun kamera on varjossa voidaan käyttää käänteistä tulosta menetelmässä, jota kutsutaan nimellä z-fail (tai "Carmackin käännös" John Carmackin mukaan).[7] Carmackin tekniikka oli samankaltainen kuin Creative Labsin, joka patentoi sen.[8][9]
Lähteet
↑Arie Kaufman & Klaus Mueller: Overview of Volume Rendering.cs.stonybrook.edu. 2005. Viitattu 26.1.2024. (englanniksi)
↑Akenine-Möller, Tomas & Haines, Eric & Hoffman, Naty: Real-Time Rendering, s. 340. (Third Edition) CRC Press, 2008. ISBN 978-1-56881-424-7(englanniksi)
↑GPU Gems 3: Chapter 11. Efficient and Robust Shadow Volumes Using Hierarchical Occlusion Culling and Geometry Shaders Arkistoitu Viitattu 27.1.2024. (englanniksi)
