Воксельная модель

Воксельная модель – это трехмерный растр. Воксел это элемент объема. По аналогии с 2D растрами, состоящими из пикселов. Вокселы заполняют объем в трехмерном растре (рис.6.9)

Рис. 6.9. Пикселы и вокселы

Как мы знаем, любой пиксел должен иметь свой цвет. Любой воксел также имеет свой цвет, и, кроме того, прозрачность. Полная прозрачность воксела озна­чает пустоту соответствующей точки объема.

Поскольку вокселы располагаются в узлах равно­мерной сетки, то, обычно, чем меньше шаг сетки, тем большее количество вокселов помещается в опреде­ленном объеме, и тем меньший размер каждого от­дельного воксела. Основная характеристика вексель­ной модели — разрешающая способность — количест­во вокселов в определенном объеме. Она и определяет точность моделирования трехмер­ных объектов (рис. 6.10).

Для современной КГ вексельный метод считается одним из перспективных. Его исполь­зуют в компьютерных системах, предназначенных для медицинских целей.

Например, при сканировании томографом (computed tomography) получаются изображения срезов объекта, которые потом объединяются в виде объемной модели для дальнейшего анализа. Ве­ксельный метод используется в геологии, сейсмологии, в компьютерных играх. Во­кселы также используются для графических устройств отображения, которые создают дей­ствительно объемные изображения.

Положительные черты воксельной модели:

• достаточно простое описание сложных объектов и сцен;

• простая процедура отображения объемных сцен;

• простое выполнение топологических операций над отдельными объектами и сценой в целом. Например, просто выполняется показ разреза — для этого соответствующие вокселы можно сделать прозрачными.

Рис. 6.10.Воксельная модель шара и ее разрезы.

Недостатки воксельной модели:

· большое количество информации, необходимой для представления объемных данных. Например, объем 256x256x256 имеет небольшую разрешающую способность, но требует свыше 16 миллионов вокселов;

· значительные затраты памяти ограничивают разрешающую способность, точность моделирования;

· большое количество вокселов обуславливает маленькую скорость создания изображений объемных сцен;

• как и для любого растра, возникают проблемы при масштабировании — увеличении или уменьшении.