Интерактивная Компьютерная Графика Часть 5 -1 воксели

Интерактивная Компьютерная Графика Часть 5 -1 (воксели)

Что такое воксель Воксель (voxel - volumetric pixel) – объемный (трехмерный) пиксель Доксель (doxel - dynamic voxel) – меняющейся во времени воксель Двумерная пиксельная Решетка 3 х3 Трехмерная воксельная Решетка 3 х3 х3

Воксельная и полигональная графика Объекты представлены в виде набора многоугольников (обычно треугольников) Объекты представлены в виде набора кубиков (точек трёхмерной матрицы)

Воксельная и полигональная графика Полигональная модель ~ 5 тыс Воксельная модель 20 * 32 * 16 ~ 1 тыс 49 * 79 * 39 = 1, 5 млн

Воксельная и полигональная графика Сравнение Полигональная графика Воксельная графика программное развитие хорошее слабое аппаратная поддержка высокая отсутствует требования к памяти нормальные чрезмерные уровень детализации варьируется фиксирован внутренняя структура (заполнение объема) отсутствует присутствует возможности изменения объекта низкие высокие

Разреженное воксельное октодерево ( Sparse Voxel Octree ) Разреженное воксельное октодерево – структура данных, в основе которой лежит регулярная трёхмерная сетка Первый узел дерева (корень), является кубом, содержащим весь объект целиком Каждый узел или имеет 8 потомков или не имеет никаких потомков Эти 8 потомков формируют куб 2× 2× 2 Компактное хранения однородных пространств: (+) уменьшает объём данных (+) увеличивает скорость рендеринга (–) затрудняет прямой доступ (–) сильно усложняет модификацию объекта

Разреженное октодерево

Визуализация воксельной графики 1. Marching cubes Алгоритм просматривает 8 соседних позиций для каждой точки и на их основании выбирает представляющий её полигон

Визуализация воксельной графики 2. Volume ray tracing Алгоритм отслеживает обратную траекторию распространения луча (от экрана к источнику)

Визуализация воксельной графики 3. Maximum intensity projection Алгоритм отслеживает обратную траекторию распространения луча, но луч проходит сквозь объект и выбирается воксель с максимальным значением

Визуализация воксельной графики 3. Maximum intensity projection

Пример воксельной графики Естественная ступенчатость Принудительное сглаживание + примеры деформации фигур

Пример воксельной графики Voxatron 0. 2. 10 Trailer