Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Во́ксель (від англ. Volume та англ. pixel) — елемент простору, позначає значення певної величини в клітинках рівномірної просторової ґратки. Аналогічний пікселю, у двовимірних зображеннях (значенням величини в клітинах ґратки виступає колір). Вокселі традиційно використовуються для візуалізації та аналізу медичних та наукових даних. Окрім того, таку технологію використовують деякі прогресивні програми тривимірного моделювання, та комп'ютерні ігри, для генерації складного ландшафту (що містить арки та печери, які не можуть задаватись картою висот).
Подібно до пікселів, самі вокселі, як правило, не містять інформації про своє розміщення в просторі (координати), натомість координати обчислюються на основі розташування в структурі даних, яка утворює єдине просторове зображення.
Для опису роздільної здатності деяких 3D дисплеїв використовуються вокселі. Наприклад, дисплей може бути здатен відобразити 512x512x512 вокселів.
Відеоігри з воксельною графікою: , , [en], .
Подання до пам'яті
Як і у випадку з пікселями, самі по собі вокселі не містять інформації про свої координати в просторі. Їх координати обчислюються з їх позиції в тривимірній матриці — структурі, що моделює об'ємний об'єкт або поле значень параметра в тривимірному просторі.
Цим вокселі відрізняються від об'єктів векторної графіки, для яких відомі координати їх опорних точок (вершин) та інші параметри.
Воксельні моделі мають певну роздільність. Кожен воксель має певне значення, наприклад, колір.
Для зберігання воксельної моделі застосовують масив розмірами X×Y×Z. Нестислі воксельні моделі (порівняно з векторними) споживають набагато більше місця в пам'яті для обробки. Приміром, одна нестиснена модель розміром 256×256×256 вокселів займатиме пам'ять об'ємом від 32 Мб (256*256*256 = 16777216 вокселів і як мінімум 2 байти на воксель навіть в 256-ти градаціях сірого, оскільки до них треба додати 256 градацій прозорості, разом 16777216*2 = 33554432 байт = 33554432/1024 = 32768 Кб = 32768/1024 = 32 Мб), в той час як векторної моделі може знадобитися в десятки або навіть сотні разів менше.
Розріджене воксельне октодерево
Однією з новітніх перспективних технологій, що дозволяє робити ефективну деталізацію воксельних об'єктів, є розріджене воксельне октодерево (sparse voxel octree). У числі її переваг: значна економія пам'яті, природна генерація рівнів деталізації (аналога mipmap-карт), і висока швидкість обробки в .
Перший вузол дерева — корінь, є кубом, що містить весь об'єкт цілком. Кожен вузол або має 8 кубів — нащадків або не має жодних нащадків. У результаті всіх підрозбиттів виходить регулярна тривимірна сітка вокселів.
Докселі
Докселі — це вокселі, що змінюються в часі. Як ряд картинок становить анімацію, так і ряд воксельних моделей в часі можуть складати тривимірну анімацію.
Області застосування
Завдяки тому, що тривимірна матриця зберігає значення вокселів для кожного одиничного елемента об'ємного простору, воксельні моделі добре підходять для моделювання безперервних середовищ і полів значень (наприклад, розподіл чадного газу в атмосфері над містом), в той час як векторні більш призначені для моделювання дискретних об'єктів.
Медичні дані
Ряд медичних пристроїв, як, наприклад, сканери комп'ютерної томографії, тривимірне УЗД, МРТ видають пошарову інформацію при скануванні. По завершенні сканування будується воксельна модель. Значення вокселів в цьому випадку відображають дані з пристрою. У комп'ютерній томографії, наприклад, це прозорість тіла за шкалою Хаунсфілда, тобто прозорість для рентгенівських променів.
Для воксельних моделей (наприклад, медичних даних зі сканера МРТ) просто реалізується висновок будь-якого перетину моделі. Це дає можливість вивчити будь-який зріз даних.
Вокселі використовуються при створенні 3D-моделей для 3D-друку.
Візуалізація
Для воксельних моделей існує безліч алгоритмів візуалізації. Один з найшвидших способів називається «киданням сніжків» (англ. splatting). Вокселі «кидаються» на поверхню перегляду в порядку віддаленості від неї, від далеких до близьких. Утворені «сліди від сніжок» (сплети) рендеряться як диски, колір і прозорість яких змінюється в залежності від діаметра відповідно до нормального (гаусового) розподілу. У різних реалізаціях можуть використовуватися інші елементи або ж інші розподіли.
Для поліпшення якості зображення використовуються більш складні алгоритми відображення: алгоритм Marching cubes та інші. Алгоритм «Marching Cubes» (біжать кубики) будує , спираючись на дані вокселів. Звичайна реалізація алгоритму використовує значення 8-и сусідніх вокселів, щоб намалювати полігон всередині куба утвореного їх координатами. Оскільки існує всього 256 можливих комбінацій, можна заздалегідь їх підготувати, і використовувати типові «цеглинки» (уже в екранних координатах) для малювання великих обсягів даних в хорошій якості.
Існують і інші алгоритми, наприклад , яка добре відображає положення в тривимірному просторі найбільш яскравих ділянок тривимірного об'єкту.
Об'ємні дисплеї
(Об'ємні дисплеї) можуть виводити моделі в тривимірному обсязі. Такі дисплеї використовують різні фізичні механізми для показу точок, що світяться в межах деякого об'єму. Наприклад, можуть складатися з безлічі площин, що формують зображення, які розташовані одна над іншою, або плоских панелей, що створюють ефект об'ємності за рахунок свого обертання в просторі.
Іноді для таких дисплеїв вказується їх роздільність у вокселях, наприклад 128×128×128.
Вокселі у відеоіграх
Вокселі давно використовуються в відеоіграх, проте їх використання обмежено через серйозні вимоги до апаратної частини. Найчастіше в іграх вокселі використовуються для малювання моделей. Іноді використовуються воксельні ландшафти замість звичайної карти висот — це дозволяє створювати складніші простори з печерами і мостами. Однією з найважливіших можливостей воксельних ландшафтів, інтер'єрів і об'єктів є можливість їх динамічної в реальному часі.
Воксельні рушії зустрічалися в іграх:
- Компанія використовувала воксельні графічні рушії в серіях ігор , і .
- Ігри і від компанії використовували воксельні моделі транспортних засобів.
- Гра .
- Гра використовувала вокселі для промальовування об'єктів.
- Гра .
- Гра Вангери використовувала великі багаторівневі безперервні воксельні простори з мінливими «живими» ландшафтами, а також воксельний інтерфейс. Пов'язана з нею Периметр використовувала воксельні ландшафти, здатні динамічно змінювати рельєф.
- У рушії Build Engine є можливість використання воксельних об'єктів. Такі об'єкти використовуються в шутерах і , побудованих на цьому рушії, а також у переробленому Duke Nukem 3D High Resolution Pack.
- Гра .
- використовує воксельну графіку для відображення космічних битв і сонячних систем.
- В ігровому рушії CryEngine 2, який використовувався в іграх Crysis, Crysis Warhead і , вокселі використовувалися для побудови порожніх просторів під поверхнею ландшафту рівня.
- Ігри і використовували «покселі» (англ. poxel, утворено від voxel (воксель) + polygon (полігон)) для динамічно руйнованого тривимірного ландшафту, подібного ландшафту в двомірних версіях.
- Гра .
- Гра Minecraft використовує подобу воксельної графіки для створення випадкового ландшафту, що генерується, але рендеринг виробляє за допомогою полігонів.
- Гра використовує воксельний рушій «Voxlap», завдяки якому вся геометрія гри побудована на вокселях і повністю знищенна.
- Рушій id Tech 6 компанії id Software буде використовувати інноваційну технологію «Sparse Voxel Octree» для візуалізації статичних об'єктів (ландшафту, масивних будівель тощо) ігрового рівня.
- (Графічний рушій OTOY), орієнтований на серверне виконання, буде використовувати вокселі для побудови геометрії рівня і трасування променів для освітлення.
- Гра [en] використовує воксельний рушій Voxlap.
- Гра Cube World використовує воксельну графіку для створення випадкового ігрового світу моделей гравців і NPC.
Див. також
Посилання
| Ця стаття не містить . (лютий 2018) |
 | Це незавершена стаття про інформаційні технології. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Vo ksel vid angl Volume ta angl pixel element prostoru poznachaye znachennya pevnoyi velichini v klitinkah rivnomirnoyi prostorovoyi gratki Analogichnij pikselyu u dvovimirnih zobrazhennyah znachennyam velichini v klitinah gratki vistupaye kolir Vokseli tradicijno vikoristovuyutsya dlya vizualizaciyi ta analizu medichnih ta naukovih danih Okrim togo taku tehnologiyu vikoristovuyut deyaki progresivni programi trivimirnogo modelyuvannya ta komp yuterni igri dlya generaciyi skladnogo landshaftu sho mistit arki ta pecheri yaki ne mozhut zadavatis kartoyu visot Seriyi vokseliv v stosah Chervonim kolorom vidilenij odinichnij voksel Makromolekula viznachena z dopomogoyu vokseliv Podibno do pikseliv sami vokseli yak pravilo ne mistyat informaciyi pro svoye rozmishennya v prostori koordinati natomist koordinati obchislyuyutsya na osnovi roztashuvannya v strukturi danih yaka utvoryuye yedine prostorove zobrazhennya Dlya opisu rozdilnoyi zdatnosti deyakih 3D displeyiv vikoristovuyutsya vokseli Napriklad displej mozhe buti zdaten vidobraziti 512x512x512 vokseliv Videoigri z vokselnoyu grafikoyu en Podannya do pam yatiVokselna model kishki livoruch poruch z poligonalnoyu vektorna grafika modellyu kota pravoruch Yak i u vipadku z pikselyami sami po sobi vokseli ne mistyat informaciyi pro svoyi koordinati v prostori Yih koordinati obchislyuyutsya z yih poziciyi v trivimirnij matrici strukturi sho modelyuye ob yemnij ob yekt abo pole znachen parametra v trivimirnomu prostori Cim vokseli vidriznyayutsya vid ob yektiv vektornoyi grafiki dlya yakih vidomi koordinati yih opornih tochok vershin ta inshi parametri Vokselni modeli mayut pevnu rozdilnist Kozhen voksel maye pevne znachennya napriklad kolir Dlya zberigannya vokselnoyi modeli zastosovuyut masiv rozmirami X Y Z Nestisli vokselni modeli porivnyano z vektornimi spozhivayut nabagato bilshe miscya v pam yati dlya obrobki Primirom odna nestisnena model rozmirom 256 256 256 vokseliv zajmatime pam yat ob yemom vid 32 Mb 256 256 256 16777216 vokseliv i yak minimum 2 bajti na voksel navit v 256 ti gradaciyah sirogo oskilki do nih treba dodati 256 gradacij prozorosti razom 16777216 2 33554432 bajt 33554432 1024 32768 Kb 32768 1024 32 Mb v toj chas yak vektornoyi modeli mozhe znadobitisya v desyatki abo navit sotni raziv menshe Pobudova vokselnogo oktodereva Rozridzhene vokselne oktoderevo Odniyeyu z novitnih perspektivnih tehnologij sho dozvolyaye robiti efektivnu detalizaciyu vokselnih ob yektiv ye rozridzhene vokselne oktoderevo sparse voxel octree U chisli yiyi perevag znachna ekonomiya pam yati prirodna generaciya rivniv detalizaciyi analoga mipmap kart i visoka shvidkist obrobki v Pershij vuzol dereva korin ye kubom sho mistit ves ob yekt cilkom Kozhen vuzol abo maye 8 kubiv nashadkiv abo ne maye zhodnih nashadkiv U rezultati vsih pidrozbittiv vihodit regulyarna trivimirna sitka vokseliv Dokseli Dokseli ce vokseli sho zminyuyutsya v chasi Yak ryad kartinok stanovit animaciyu tak i ryad vokselnih modelej v chasi mozhut skladati trivimirnu animaciyu Oblasti zastosuvannyaZavdyaki tomu sho trivimirna matricya zberigaye znachennya vokseliv dlya kozhnogo odinichnogo elementa ob yemnogo prostoru vokselni modeli dobre pidhodyat dlya modelyuvannya bezperervnih seredovish i poliv znachen napriklad rozpodil chadnogo gazu v atmosferi nad mistom v toj chas yak vektorni bilsh priznacheni dlya modelyuvannya diskretnih ob yektiv Medichni dani Model pobudovana z 150 shariv z MRT z vikoristannyam algoritmu marching cubes Rozmir sitki 64x64x150 Ryad medichnih pristroyiv yak napriklad skaneri komp yuternoyi tomografiyi trivimirne UZD MRT vidayut posharovu informaciyu pri skanuvanni Po zavershenni skanuvannya buduyetsya vokselna model Znachennya vokseliv v comu vipadku vidobrazhayut dani z pristroyu U komp yuternij tomografiyi napriklad ce prozorist tila za shkaloyu Haunsfilda tobto prozorist dlya rentgenivskih promeniv Dlya vokselnih modelej napriklad medichnih danih zi skanera MRT prosto realizuyetsya visnovok bud yakogo peretinu modeli Ce daye mozhlivist vivchiti bud yakij zriz danih 3D druk Vokseli vikoristovuyutsya pri stvorenni 3D modelej dlya 3D druku VizualizaciyaVizualizaciya vokselnoyi modeli na trivimirnomu displeyi Perspecta volumetric Dlya vokselnih modelej isnuye bezlich algoritmiv vizualizaciyi Odin z najshvidshih sposobiv nazivayetsya kidannyam snizhkiv angl splatting Vokseli kidayutsya na poverhnyu pereglyadu v poryadku viddalenosti vid neyi vid dalekih do blizkih Utvoreni slidi vid snizhok spleti renderyatsya yak diski kolir i prozorist yakih zminyuyetsya v zalezhnosti vid diametra vidpovidno do normalnogo gausovogo rozpodilu U riznih realizaciyah mozhut vikoristovuvatisya inshi elementi abo zh inshi rozpodili Dlya polipshennya yakosti zobrazhennya vikoristovuyutsya bilsh skladni algoritmi vidobrazhennya algoritm Marching cubes ta inshi Algoritm Marching Cubes bizhat kubiki buduye spirayuchis na dani vokseliv Zvichajna realizaciya algoritmu vikoristovuye znachennya 8 i susidnih vokseliv shob namalyuvati poligon vseredini kuba utvorenogo yih koordinatami Oskilki isnuye vsogo 256 mozhlivih kombinacij mozhna zazdalegid yih pidgotuvati i vikoristovuvati tipovi ceglinki uzhe v ekrannih koordinatah dlya malyuvannya velikih obsyagiv danih v horoshij yakosti Isnuyut i inshi algoritmi napriklad yaka dobre vidobrazhaye polozhennya v trivimirnomu prostori najbilsh yaskravih dilyanok trivimirnogo ob yektu Ob yemni displeyi Ob yemni displeyi mozhut vivoditi modeli v trivimirnomu obsyazi Taki displeyi vikoristovuyut rizni fizichni mehanizmi dlya pokazu tochok sho svityatsya v mezhah deyakogo ob yemu Napriklad mozhut skladatisya z bezlichi ploshin sho formuyut zobrazhennya yaki roztashovani odna nad inshoyu abo ploskih panelej sho stvoryuyut efekt ob yemnosti za rahunok svogo obertannya v prostori Inodi dlya takih displeyiv vkazuyetsya yih rozdilnist u vokselyah napriklad 128 128 128 Vokseli u videoigrahVokselna grafika u Vangerah Vokseli davno vikoristovuyutsya v videoigrah prote yih vikoristannya obmezheno cherez serjozni vimogi do aparatnoyi chastini Najchastishe v igrah vokseli vikoristovuyutsya dlya malyuvannya modelej Inodi vikoristovuyutsya vokselni landshafti zamist zvichajnoyi karti visot ce dozvolyaye stvoryuvati skladnishi prostori z pecherami i mostami Odniyeyu z najvazhlivishih mozhlivostej vokselnih landshaftiv inter yeriv i ob yektiv ye mozhlivist yih dinamichnoyi v realnomu chasi Vokselni rushiyi zustrichalisya v igrah Kompaniya vikoristovuvala vokselni grafichni rushiyi v seriyah igor i Igri Command amp Conquer Tiberian Sun i Command amp Conquer Red Alert 2 vid kompaniyi vikoristovuvali vokselni modeli transportnih zasobiv Gra Gra vikoristovuvala vokseli dlya promalovuvannya ob yektiv Gra Gra Vangeri vikoristovuvala veliki bagatorivnevi bezperervni vokselni prostori z minlivimi zhivimi landshaftami a takozh vokselnij interfejs Pov yazana z neyu Perimetr vikoristovuvala vokselni landshafti zdatni dinamichno zminyuvati relyef U rushiyi Build Engine ye mozhlivist vikoristannya vokselnih ob yektiv Taki ob yekti vikoristovuyutsya v shuterah i pobudovanih na comu rushiyi a takozh u pereroblenomu Duke Nukem 3D High Resolution Pack Gra vikoristovuye vokselnu grafiku dlya vidobrazhennya kosmichnih bitv i sonyachnih sistem V igrovomu rushiyi CryEngine 2 yakij vikoristovuvavsya v igrah Crysis Crysis Warhead i vokseli vikoristovuvalisya dlya pobudovi porozhnih prostoriv pid poverhneyu landshaftu rivnya Igri i vikoristovuvali pokseli angl poxel utvoreno vid voxel voksel polygon poligon dlya dinamichno rujnovanogo trivimirnogo landshaftu podibnogo landshaftu v dvomirnih versiyah Gra Gra Minecraft vikoristovuye podobu vokselnoyi grafiki dlya stvorennya vipadkovogo landshaftu sho generuyetsya ale rendering viroblyaye za dopomogoyu poligoniv Gra vikoristovuye vokselnij rushij Voxlap zavdyaki yakomu vsya geometriya gri pobudovana na vokselyah i povnistyu znishenna Rushij id Tech 6 kompaniyi id Software bude vikoristovuvati innovacijnu tehnologiyu Sparse Voxel Octree dlya vizualizaciyi statichnih ob yektiv landshaftu masivnih budivel tosho igrovogo rivnya Grafichnij rushij OTOY oriyentovanij na serverne vikonannya bude vikoristovuvati vokseli dlya pobudovi geometriyi rivnya i trasuvannya promeniv dlya osvitlennya Gra en vikoristovuye vokselnij rushij Voxlap Gra Cube World vikoristovuye vokselnu grafiku dlya stvorennya vipadkovogo igrovogo svitu modelej gravciv i NPC Div takozhPiksel Hmara tochokPosilannyaCya stattya ne mistit posilan na dzherela Vi mozhete dopomogti polipshiti cyu stattyu dodavshi posilannya na nadijni avtoritetni dzherela Material bez dzherel mozhe buti piddano sumnivu ta vilucheno lyutij 2018 Ce nezavershena stattya pro informacijni tehnologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi