Voksel

Voksel (inglise keeles "", lühend sõnadest "volumetric pixel") on kolmemõõtmeline element, analoogne kahemõõtmelisele pikslile. Voksleid kasutatakse sageli meditsiinilise ja teaduslike andmete visualiseerimiseks ja analüüsimiseks. Neid kasutatakse näiteks kompuutertomograafis (KT) ja magnetresonantstomograafias (MRT), kus vokslid aitavad kujutada inimese keha ruumilisi struktuure, ning videomängudes graafilise stiilina nagu Minecraftis ja tehnilisteks funktsioonideks nagu .
Erinevalt pikslitest ja vokslitest esitatakse polügoonid sageli nende tippude koordinaate (punktidena). Selle erinevuse tagajärg on see, et polügoonid suudavad tõhusalt esindada lihtsaid kolmemõõtmelisi struktuure, mis sisaldavad palju tühja või ühtlaselt täidetud ruumi, samas vokslid on suurepärased tavapäraste näidispindade esindamisel, mis on mitteühtlaselt täidetud.
Üks definitsioonidest on järgmine:Voksel on kolmemõõtmelise ruumipiirkonna kujutis, mis on piiratud antud mõõtmetega, omades oma sõlmpunkti koordinaate aktsepteeritud koordinaatsüsteemis, oma kuju, oma olekuparameetrit, mis näitab selle kuuluvust mõnele modelleeritud objektile, ning modelleeritud piirkonna omadusi.Selle definitsiooni kohaselt, kui kogu mudelis kasutatakse kindlaksmääratud vokslikuju, on voksli sõlmpunktidega (st selle punkti kolme koordinaadiga) lihtsam opereerida. Lisaks on olemas lihtne salvestusvorm: mudelikomplekti elementide indeksid (st täisarvulised koordinaadid). Mudelikomplekti elementideks on selles kontekstis olekuparameetrid, mis näitavad voksli kuuluvust modelleeritud objektile või selle eraldiseisvatele osadele, sealhulgas nende pindadele.
Renderdamine.
Vokslitena kirjeldatud mahtu saab visualiseerida kas otsese mahulise renderdamise meetodil või polügooniliste iso-pindade ekstraheerimise teel, mis järgivad määratud läviväärtuste kontuure. Iso-pindade ekstraheerimiseks kasutatakse sageli "" algoritmi, kuid on olemas ka teisi meetodeid.
Nii kiirtejälitust ("ray tracing") kui kiirte väljasaatmist ("ray casting"), samuti rasteriseerimist, saab rakendada vokselandmete töötlemiseks, et genereerida kahemõõtmelisi rastergraafikaid kuvamiseks monitoril.
Inkrementaalse vea rasteriseerimine
Teine vokslitega seotud tehnika on rastergraafika, kus igat ekraani pikslit kiirtejälitatakse, et määrata selle positsioon stseenis, jälgides viga, mis määrab, millal edasi liikuda. Tüüpilises rakenduses toimub kiirtejälitus ekraani iga pikslil, alustades ekraani alumisest osast, kasutades nn "y-puhvrit". Kui jõutakse vokslini, millel on ekraanil kõrgem y-väärtus, lisatakse see y-puhvrisse, asendades eelmise väärtuse, ja see ühendatakse ekraanil eelmise y-väärtusega, interpoleerides värviväärtusi.
Vokselrasteriseerimisel on suur puudus, kui rakendatakse teisendusi, mis põhjustavad tõsist diskreetmoonutust. Selle meetodi eeliseks on aga rasteriseerimine, kasutades odavaid täisarvulisi arvutusi CPU-l ilma riistvaralise kiirenduseta.
Videomängudes, näiteks '-is, kasutati seda graafikatehnikat efektide, nagu ' ja ', ning tavaliselt maastiku renderdamiseks. "Outcast"-i graafikamootor oli peamiselt kiirte väljasaatmise ("ray casting") mootor, mida kasutati maastiku renderdamiseks, ja ' polügoonmootor, mida kasutati objektide renderdamiseks. Mängu manuaalis nimetatakse graafikaprogrammeerimise jaotistes mootoreid, nagu "Maastikumootor", "Polügoonimootor", "Vee- ja varjumootor" ja "Eriefektide mootor". Kuigi "Outcast"-i peetakse tihti vokseltehnoloogia teerajajaks, on see mõnevõrra eksitav. Mäng ei modelleeri tegelikult kolmemõõtmelisi vokslimahtusid, vaid kujutab maapinda sellise pinnana, mis võib tunduda koosnevat vokslitest. Maapinda kaunistatakse objektidega, mis on modelleeritud tekstuuriga polügoonide abil. Kui "Outcast" loodi, viitas "vokselmootor" termin sageli kiirte väljasaatmise mootorile (näiteks "-i mootorile).
John Carmack eksperimenteeris vokslitega ka " mootori arendamisel. Üheks probleemiks, mida Carmack esile tõi, oli spetsiaalselt selliseks renderdamiseks mõeldud graafikakaartide puudumine, mistõttu tuli renderdamine teha tarkvarapõhiselt.
' oli esimene kommertslik lennusimulaator, mis põhines vokseltehnoloogial. kasutas ettevõtte jaoks Kyle Freemani poolt loodud patenteeritud ' mootori (kirjutatud Assembly keeles) abil avatud maastike loomiseks. See renderdamistehnika võimaldas palju detailsemaid ja realistlikumaid maastikke võrreldes sel ajal kasutatud vektorgraafikapõhiste simulatsioonidega.
Arvutimängud.
Alljärgnevas loetelus on arvutimängud, kus kasutatakse voksleid, tuginedes SteamPeek ja GiantBomb loeteludele ning erinevatele netipõhistele artiklitele :