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Voxel
Anzeige von Voxeln als Würfel. Ein einzelnes Voxel wird hervorgehoben
Ein Makromolekül, dargestellt durch Voxel.

Ein Voxel ist ein 'Volumenelement'. Es ist das dreidimensionale (3D) Äquivalent eines Pixels (oder: Bildelements) und das kleinste unterscheidbare Element eines 3D-Objekts. Der Begriff Voxel wird normalerweise in der verwendet 3D-Computergrafik findet aber auch seine Anwendung in der Visualisierung und Analyse medizinischer und wissenschaftlicher Daten. Zum Beispiel wird der Begriff in der verwendet Radiologie, Biene Magnetresonanztomographie, Computertomographie, SPECT-Scan oder Ultraschall.

Technische Erklärung

Bei 2D-Grafiken kennen wir Vektorgrafiken und Bitmaps (Pixel). EIN Vektorgrafik ist ein Grafik Präsentation bestehend aus Geometer Objekte. 3D-Grafiken bestehen aus einem 3D-Vektor und einem Voxel. Ein Voxel gibt einen Wert an, der an eine Volumenzelle im dreidimensionalen Raum gebunden ist. Voxel enthalten jedoch wie Pixel keine Informationen über ihre Position im 3D-Raum. Es ist ein Volumenkörperelement, das einen bestimmten Rasterwert im 3D-Raum darstellt.[1]

Etymologie

Das Wort voxel ist ein porte-manteau; eine Kontraktion von zwei Wörtern. Laut der englischen Wikipedia ist dies eine Verkürzung von voLume und ElElement,[2] bei dem die X wird zur besseren Lesbarkeit hinzugefügt. Voxel und Pixel sind beide porte-manteu und haben einen gemeinsamen Wortursprung.[3]

Spiel-Engine

Da die meisten Spiele mit Vektoren arbeiten, ist die Voxel-Technik noch sehr unterentwickelt, aber es gibt vielversprechende Projekte, die versuchen, dies zu ändern. Es gibt sogar ein Unternehmen, das behauptet, auf günstigen Geräten extrem realistische 3D-Welten darstellen zu können. Dies geschieht durch einen Suchalgorithmus, der sehr effizient herausfindet, welche Farbe bei jedem Pixel angezeigt werden soll. Diese Suchmaschine kann von jedem Ort aus einen Blick werfen, sodass Sie auf einem alten Laptop noch durch realistische Landschaften schweben können. Älteres Material zeigt, dass diese Welt keine Bewegung enthält, was die Spieleindustrie unmöglich macht. Möglicherweise können sie diese Methode in Zukunft anwenden: Nehmen Sie eine Voxel-Welt mit einem Pfeil, entfernen Sie den Pfeil von dieser Welt. Platzieren Sie dies in einer leeren Welt, überlagern Sie diese beiden Welten und nichts hat sich geändert. Wenn sich das Bild des Pfeils jedoch bewegt, scheint es sich durch die Welt zu bewegen, obwohl in Wirklichkeit nur einige der Voxel einem anderen Suchalgorithmus zugeordnet sind.

Computerspiele

In Computerspielen wird dieser Begriff verwendet, um anzuzeigen, dass das Spiel nur Würfelobjekte verwendet, die jeweils aus mehreren Würfelzellen bestehen, und jede dieser Zellen ist mit einem Bitwert definiert. Dies stellt sicher, dass komplexe Objekte sehr kostengünstig (in Bezug auf Speicher und Geschwindigkeit) gebildet werden können. Das Wort wird jedoch auch verwendet, um Spiele zu beschreiben, die dies überhaupt nicht verwenden. Prinzipiell ist es beispielsweise nicht möglich, mit Voxeln in einer 3D-Umgebung schräge Linien zu bilden (Ausnahmen bestehen durch geschickten Einsatz von Shadern und/oder einer Abweichung in den Zellen). In diesen Fällen sagt der Begriff Voxel nichts über das Detail (die Anzahl der Zellen) innerhalb des Objekts aus.

Anzeigen

Etwas 3D-Anzeigen Verwenden Sie Voxel, um ihre Auflösung zu beschreiben. Ein Display kann beispielsweise 512 x 512 x 512 Voxel anzeigen.

Je nach Verwendung kann der Wert eines Voxels auf zwei Arten interpretiert werden:

  • Ein kleiner Würfel mit bestimmten Eigenschaften (XYZ-Koordinaten) in einem größeren Volumen mit a Kartesisches Koordinatensystem. Hier ist es eine Analogie von a Pixel, die Daten in zwei Dimensionen darstellen kann.
  • EIN balkenförmig Zelle in einem regelmäßig geteilten Rahmen oder einem unbegrenzten Raum. Diese Bedeutung wird oft mit bestimmten Techniken verwendet, die in verwendet werden Raytracing.

Siehe auch