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Volumen-Rendering ist die Anzeige von volumetrischen Informationen auf dem Bildschirm. Mit anderen Worten: Daten über ein 3D-Objekt werden in Werte übersetzt, die als Farbe auf dem Bildschirm dargestellt werden können. Das Besondere am Volumenrendering ist, dass alle Daten des 3D-Objekts zum endgültigen Erscheinungsbild auf dem Bildschirm beitragen, nicht nur die Daten auf der Außenseite des Objekts. Da Daten auch innerhalb des 3D-Objekts bekannt sind, ist es nun auch möglich, in das Objekt hineinzuschauen. Der Begriff stammt aus dem Bereich „Computergrafik und Datenvisualisierung".
Volumetrische Daten
Volumetrische Daten liefern Informationen über ein dreidimensionales Objekt (z. B. einen Würfel). Die Daten sind volumetrisch, da die Datenmenge nicht nur etwas über das Äußere des Objekts aussagt, sondern auch Informationen über das Innere des Objekts enthält. Ein Bereich, in dem volumetrische Daten gemessen werden, liegt im medizinischen Bereich. Beim Ausführen von a CTscannen oder a MRTscannen, sind gerade die Informationen über das Innere des menschlichen Körpers wichtig.
Die volumetrischen Daten werden normalerweise als 3D-Gitter dargestellt, das aus vielen Zellen besteht. Diese Zellen enthalten einen oder mehrere gemessene Datenpunkte.
Konvertieren von Daten in Bilder
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die volumetrischen Daten in ein Bild umzuwandeln:
- 2D "Volume-Slicing"
- Methoden "Oberflächenanpassung" (Marschwürfel-Algorithmus)
- "Direct Volume Rendering" (Volumenstrahlcasting, spritzen)
2D-Volumen-Slicing
Beim 2D-Volumen-Slicing nimmt man sozusagen immer einen "Slice" aus den volumetrischen Daten. Durch interpolieren anhand der umgebenden Daten wird bestimmt, welchen Wert (Farbe) die Datenpunkte im "Slice" bekommen. Alle Schichten zusammen bilden ein 3D-Grafikobjekt, das auf dem Bildschirm angezeigt werden kann.
Oberflächenanpassungsmethoden (SF)
Die Oberflächenanpassungsverfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass zunächst volumetrische Daten in 2D-Oberflächen, wie beispielsweise Dreiecke, verarbeitet werden. Diese können dann mit handelsüblicher Grafikhardware dargestellt werden (Polygon-Rendering). Der Vorteil derartiger Verfahren besteht darin, dass die Komplexität des Renderings reduziert wird und die Grafikhardware schnell eingesetzt werden kann. Das Volumenrendering kann dann relativ schnell durchgeführt werden Außerdem gehen einige Daten verloren, wenn ein 3D-Objekt mit 2D-Primitiven zusammengesetzt wird. Dies ist für eine schnelle Anzeige von Vorteil, macht aber auch bestimmte Volumendaten nicht verfügbar.
Bekannte SF-Methoden sind:
- Verbinden von 2D-Konturen
- Cuberille-Methode
- Marschwürfel-Algorithmus
Sofortiges Volumen-Rendering (DVR)
Beim direkten Volumenrendering werden die volumetrischen Daten nicht zuerst in geometrische Primitive übersetzt, sondern die Informationen über das 3D-Objekt werden direkt verwendet, um das Objekt zu rendern. Dies hat den Vorteil, dass die 3D-Daten nicht verloren gehen, sondern vollständig genutzt werden.
Bekannte DVR-Methoden sind:
- Volumenstrahlcasting (Rückprojektion)
- spritzen oder Voxel-Projektion (Vorwärtsprojektion)