Kötetmegjelenítés

Ha még csak most ismerkedik a kötetmegjelenítéssel, javasoljuk, hogy olvassa el az áttekintést.

Térhatású textúrák ábrázolása

A CPU-n:

public struct Int3 { public int X, Y, Z; /* ... */ }
 public class VolumeHeader  {
   public readonly Int3 Size;
   public VolumeHeader(Int3 size) { this.Size = size;  }
   public int CubicToLinearIndex(Int3 index) {
     return index.X + (index.Y * (Size.X)) + (index.Z * (Size.X * Size.Y));
   }
   public Int3 LinearToCubicIndex(int linearIndex)
   {
     return new Int3((linearIndex / 1) % Size.X,
       (linearIndex / Size.X) % Size.Y,
       (linearIndex / (Size.X * Size.Y)) % Size.Z);
   }
   /* ... */
 }
 public class VolumeBuffer<T> {
   public readonly VolumeHeader Header;
   public readonly T[] DataArray;
   public T GetVoxel(Int3 pos)        {
     return this.DataArray[this.Header.CubicToLinearIndex(pos)];
   }
   public void SetVoxel(Int3 pos, T val)        {
     this.DataArray[this.Header.CubicToLinearIndex(pos)] = val;
   }
   public T this[Int3 pos] {
     get { return this.GetVoxel(pos); }
     set { this.SetVoxel(pos, value); }
   }
   /* ... */
 }

A GPU-n:

float3 _VolBufferSize;
 int3 UnitVolumeToIntVolume(float3 coord) {
   return (int3)( coord * _VolBufferSize.xyz );
 }
 int IntVolumeToLinearIndex(int3 coord, int3 size) {
   return coord.x + ( coord.y * size.x ) + ( coord.z * ( size.x * size.y ) );
 }
 uniform StructuredBuffer<float> _VolBuffer;
 float SampleVol(float3 coord3 ) {
   int3 intIndex3 = UnitVolumeToIntVolume( coord3 );
   int index1D = IntVolumeToLinearIndex( intIndex3, _VolBufferSize.xyz);
   return __VolBuffer[index1D];
 }

Árnyékolás és színátmenetek

Kötet árnyékolása, például MRI a hasznos vizualizációkhoz. Az elsődleges módszer az, hogy legyen egy "intenzitási ablak" (min és max), amelyet belül szeretne látni, és egyszerűen skálázza be a térbe a fekete-fehér intenzitás megtekintéséhez. A "színrámpa" ezután alkalmazható az adott tartományon belüli értékekre, és textúraként tárolható, hogy az intenzitásspektrum különböző részei különböző színeket árnyékoljanak:

float4 ShadeVol( float intensity ) {
   float unitIntensity = saturate( intensity - IntensityMin / ( IntensityMax - IntensityMin ) );
   // Simple two point black and white intensity:
   color.rgba = unitIntensity;
   // Color ramp method:
   color.rgba = tex2d( ColorRampTexture, float2( unitIntensity, 0 ) );
}

Számos alkalmazásunkban nyers intenzitási értéket és "szegmentálási indexet" is tárolunk a kötetünkben (a különböző részek, például a bőr és a csont szegmentálására; ezeket a szegmenseket dedikált eszközök szakértői hozzák létre). Ez kombinálható a fenti megközelítéssel, hogy egy másik színt vagy akár különböző színrámpát helyezzen el az egyes szegmensindexekhez:

// Change color to match segment index (fade each segment towards black):
 color.rgb = SegmentColors[ segment_index ] * color.a; // brighter alpha gives brighter color

Kötet szeletelése árnyékolóban

Első lépésként hozzon létre egy "szeletelősíkot", amely képes átmozdulni a köteten, "szeleteli", és hogy a vizsgálati értékek hogyan változnak az egyes pontokon. Ez feltételezi, hogy van egy "VolumeSpace" kocka, amely azt jelzi, hogy a kötet a világűrben hol található, és amely referenciaként használható a pontok elhelyezéséhez:

// In the vertex shader:
 float4 worldPos = mul(_Object2World, float4(input.vertex.xyz, 1));
 float4 volSpace = mul(_WorldToVolume, float4(worldPos, 1));

// In the pixel shader:
 float4 color = ShadeVol( SampleVol( volSpace ) );

Kötetkövetés a Shaderekben

Hogyan használhatja a GPU-t a subvolume-nyomkövetéshez (néhány voxelt mélyen, majd rétegeket követ az adatokon hátulról elölre):

float4 AlphaBlend(float4 dst, float4 src) {
   float4 res = (src * src.a) + (dst - dst * src.a);
   res.a = src.a + (dst.a - dst.a*src.a);
   return res;
 }
 float4 volTraceSubVolume(float3 objPosStart, float3 cameraPosVolSpace) {
   float maxDepth = 0.15; // depth in volume space, customize!!!
   float numLoops = 10; // can be 400 on nice PC
   float4 curColor = float4(0, 0, 0, 0);
   // Figure out front and back volume coords to walk through:
   float3 frontCoord = objPosStart;
   float3 backCoord = frontPos + (normalize(cameraPosVolSpace - objPosStart) * maxDepth);
   float3 stepCoord = (frontCoord - backCoord) / numLoops;
   float3 curCoord = backCoord;
   // Add per-pixel random offset, avoids layer aliasing:
   curCoord += stepCoord * RandomFromPositionFast(objPosStart);
   // Walk from back to front (to make front appear in-front of back):
   for (float i = 0; i < numLoops; i++) {
     float intensity = SampleVol(curCoord);
     float4 shaded = ShadeVol(intensity);
     curColor = AlphaBlend(curColor, shaded);
     curCoord += stepCoord;
   }
   return curColor;
 }

// In the vertex shader:
 float4 worldPos = mul(_Object2World, float4(input.vertex.xyz, 1));
 float4 volSpace = mul(_WorldToVolume, float4(worldPos.xyz, 1));
 float4 cameraInVolSpace = mul(_WorldToVolume, float4(_WorldSpaceCameraPos.xyz, 1));

// In the pixel shader:
 float4 color = volTraceSubVolume( volSpace, cameraInVolSpace );

Teljes kötet renderelése

A fenti alvolume-kód módosításával a következőt kapjuk:

float4 volTraceSubVolume(float3 objPosStart, float3 cameraPosVolSpace) {
   float maxDepth = 1.73; // sqrt(3), max distance from point on cube to any other point on cube
   int maxSamples = 400; // just in case, keep this value within bounds
   // not shown: trim front and back positions to both be within the cube
   int distanceInVoxels = length(UnitVolumeToIntVolume(frontPos - backPos)); // measure distance in voxels
   int numLoops = min( distanceInVoxels, maxSamples ); // put a min on the voxels to sample

Vegyes felbontású jelenet renderelése

Hogyan jelenítheti meg a jelenet egy részét alacsony felbontással, és hogyan helyezheti vissza a helyére:

  1. Állíts be két képernyőn kívüli kamerát, egyet, hogy minden egyes szemet követve frissítse az egyes kereteket
  2. Állíts be két alacsony felbontású renderelési célt (azaz egyenként 200x200-t), amelyekbe a kamerák
  3. A felhasználó előtt mozgó quad beállítása

Minden keret:

  1. Rajzolja meg a renderelési célokat minden szem számára alacsony felbontással (kötetadatok, drága árnyékolók stb.)
  2. Rajzolja meg a jelenetet általában teljes felbontásként (hálók, felhasználói felület stb.)
  3. Rajzoljon egy quadot a felhasználó elé, a jelenet fölé, és kivetítse az alacsony res renderelést erre
  4. Eredmény: teljes felbontású elemek vizuális kombinációja alacsony felbontású, de nagy sűrűségű kötetadatokkal
  • Last updated on