А можно ли непосрдсвенно отобразить воксели?

Спросил на форуме игроделов, как визуализипровать воксели, они предложили алгоритм шагающих кубов. Но этот алгоритм выполняет полигонолизацию вокселей, а потом полигоны всё равно подлежат тесселяции и уже тексели проецируются в квад. А можно ли непосредственно с вокселей получить тот же квад? Без относительно применимости готовых 3D библиотек и оптимизации алгоритма под существующее железо и железа под полигоны. Пусть прога в итоге тормозит. Возможно ли это вообще? И если возможно, то как это сделать? И как отсечь то, что не попадает в пирамиду видимости?

0

Возможно вам поможет эта статья.
http://habrahabr.ru/blogs/algorithm/133769/

1

За статью спасибо, но мне чего то не хочется начинать с оптимизации. Поэтому пока не дерево, а просто массив без какой либо рекурсии, все воксели имеют одинаковые размеры. Задача отрисовать только этот массив. Как это сделать? И правильно ли я понял, что все воксели будут именно кубами, а нормали параллельны координатным осям?

0

Все зависит от вашей задачи. Наиболее простым случаем будет следующая структура вокселя:
1. Координата левого нижнего угла
2. Линейные размеры (если куб, то один размер)
3. Вектор ориентации

По данным такой структуры рассчитываем 12 образующих полигонов с нормалями или используем команду создания примитива параллелепипеда (BOX).
Если не использовать вектор ориентации, то задача упрощается.
Из таких структур можно собрать матрицу для вывода. В таком случае координаты угла можно заменить на индексы в массиве.

В свое время я пробовал в лоб выводить воксельный объем по такому принципу средствами огра. К сожалению исходники уже не сохранились.

В вашем случае вы правильно поняли - это будет вывод кубов с фиксированными размерами и нормалями параллельными координатным осям

0

Все воксели имеют один размер, то есть этот размер - характеристика всего растра. И если сцену собирать из кубов в притык, то у всех кубов будет одна ориентация, так что этот параметр вообще теряет всякий смысл. Координата угла или центра вокселя регулярно зависит от его индексов. Но сам воксель теряет всякий смысл без цвета и прозрачности.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от XAHOK По данным такой структуры рассчитываем 12 образующих полигонов

Опять полигоны, в связи с чем вопрос: ты первый пост читал?

0

Сообщение от taras atavin Все воксели имеют один размер, то есть этот размер - характеристика всего растра. И если сцену собирать из кубов в притык, то у всех кубов будет одна ориентация, так что этот параметр вообще теряет всякий смысл. Координата угла или центра вокселя регулярно зависит от его индексов. Но сам воксель теряет всякий смысл без цвета и прозрачности.

Я привел обобщенную структуру без привязки к конкретно вашей реализации с потенциальной возможностью масштабирования. Цвет и прозрачность в геометрическом смысле имеет важное значение в вашей задаче, но с точки вывода геометрии их значение вторично.

Сообщение от taras atavin Добавлено через 1 минуту Опять полигоны, в связи с чем вопрос: ты первый пост читал?

При трехмерной визуализации все равно в итоге сводится к выводу полигонов на экран (если конечно у вас не софтварный рендер). Количество выводимых полигонов служит для оценки веса выводимой картинки. Это уже устоявшаяся практика, так что я поневоле привык оперировать именно ими, но в той же Опенгле, д'иксе или более высокоуровневом визуализаторе можно создать куб одной командой с указанием координат угла и линейных размеров. Просто в любом случае для каждого куба создается 12 полигонов и именно это я и имел ввиду.

0

Сообщение от XAHOK Я привел обобщенную структуру без привязки к конкретно вашей реализации с потенциальной возможностью масштабирования. Цвет и прозрачность в геометрическом смысле имеет важное значение в вашей задаче, но с точки вывода геометрии их значение вторично.

При чём здесь задача? Идея растровой графики: "Форма передаётся цветом". А воксельная графика - это трёхмерный вариант растровой.

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от XAHOK При трехмерной визуализации все равно в итоге сводится к выводу полигонов на экран (если конечно у вас не софтварный рендер)

Зачем мне вообще полигоны? И какой ещё сейчас может быть воксельный рендер?

Добавлено через 6 минут

Сообщение от XAHOK Я привел обобщенную структуру без привязки к конкретно вашей реализации с потенциальной возможностью масштабирования.

Наоборот массив - наиболее общий вариант, а дерево предназначено для блочного сжатия: если куб 16*16*16 вокселей однороден, то его объявляют одним большим вокселем, что весит на много меньше байт, но если в то же самое октодерево добавить воксели до полного октодерева, то приходим к вокселям одного размера. Размер конкретного вокселя нужен только для отличения таких объединённых вокселей от листов полного октодерева, а ориентация в принципе лишена смысла.

Добавлено через 4 минуты

Сообщение от XAHOK Это уже устоявшаяся практика,

Ты первый пост читал? Фокус в том, что сцена вообще не рисованная, а процедурная на дискретной аппроксимации дифура в частных производных, а в этом классе неизбежно первично именно воксельное, а не полигональное представление. Тогда всякая полигонализация есть дополнительное преобразование. Поэтому я и хочу рендерить воксели непосредственно в пиксели квада.

0

Сообщение от taras atavin При чём здесь задача? Идея растровой графики: "Форма передаётся цветом". А воксельная графика - это трёхмерный вариант растровой. Добавлено через 2 минуты Зачем мне вообще полигоны? И какой ещё сейчас может быть воксельный рендер? Добавлено через 6 минут Наоборот массив - наиболее общий вариант, а дерево предназначено для блочного сжатия: если куб 16*16*16 вокселей однороден, то его объявляют одним большим вокселем, что весит на много меньше байт, но если в то же самое октодерево добавить воксели до полного октодерева, то приходим к вокселям одного размера. Размер конкретного вокселя нужен только для отличения таких объединённых вокселей от листов полного октодерева, а ориентация в принципе лишена смысла. Добавлено через 4 минуты Ты первый пост читал? Фокус в том, что сцена вообще не рисованная, а процедурная на дискретной аппроксимации дифура в частных производных, а в этом классе неизбежно первично именно воксельное, а не полигональное представление. Тогда всякая полигонализация есть дополнительное преобразование. Поэтому я и хочу рендерить воксели непосредственно в пиксели квада.

Честно говоря я уже плохо понимаю что именно вы хотите получить в результате. Я предполагал, что вы под визуализацией вокселей понимаете вывод трехмерной модели, состоящей из отдельных вокселей. Похоже я вас не правильно понял.

0

Визуализация = вывод на экран. Но сделать это можно различно. Экран у нас растровый, то есть состоит из отдельных 2D пикслей. Тогда задача визуализации вокслей стоит так: дан массив вокселей, надо получить пиксели. Как это сделать? Можно преобразовать в полигоны и сказать: а из полигонов пиксели мы получать уже умеем. И как минимум можно даже это сделать различно: выделить грани вокселей, или пустить по ним шагающие кубы. Но это поступок математика, вылившего кипяток, чтоб свести задачу к уже решенной. А можно ли получить пиксели без полигонов? В принипе можно. Как минимум на воксельном дисплее (есть и такие) можно воксели отобразить непосредственно, а полигоны подлежат вокселизации, а потом можно сфоткать дисплей на плёнку, проявить и отсканировать. Разумеется, этот вариант меня не устраивает. А можно ли цвета всех пикслей вычилить полностью в системнике и на обычный растровый, а не воксельный дисплей вывести уже готовый RGB, но при этом вообще не связываться с полигонами?

0

Сообщение от taras atavin Визуализация = вывод на экран. Но сделать это можно различно. Экран у нас растровый, то есть состоит из отдельных 2D пикслей. Тогда задача визуализации вокслей стоит так: дан массив вокселей, надо получить пиксели. Как это сделать? Можно преобразовать в полигоны и сказать: а из полигонов пиксели мы получать уже умеем. И как минимум можно даже это сделать различно: выделить грани вокселей, или пустить по ним шагающие кубы. Но это поступок математика, вылившего кипяток, чтоб свести задачу к уже решенной. А можно ли получить пиксели без полигонов? В принипе можно. Как минимум на воксельном дисплее (есть и такие) можно воксели отобразить непосредственно, а полигоны подлежат вокселизации, а потом можно сфоткать дисплей на плёнку, проявить и отсканировать. Разумеется, этот вариант меня не устраивает. А можно ли цвета всех пикслей вычилить полностью в системнике и на обычный растровый, а не воксельный дисплей вывести уже готовый RGB, но при этом вообще не связываться с полигонами?

Теперь понятно. Я думал вас интересует именно трехмерный вывод. В вашем же случае достаточно спроецировать каждый воксель на плоскость вида, причем выводить их от дальних к ближним с заданной прозрачностью используя ARGB цвета. В итоге будет простое аффинное преобразование для поворота системы координат вдоль плоскости проекции вида и обычный вывод. Каждый воксель будет представлять собой или 6-ти угольник (если не выводить ребра) или 3 четырехугольника (для каждой видимой стороны с ребрами).

0

Сообщение от XAHOK Я думал вас интересует именно трехмерный вывод.

Тогда бы я точно знал, что непосредственно можно отобразить только воксели и нельзя полигоны и не спрашивал бы. Все дисплеи делятся на воксельные, плоские и имитирующие объём с помощью нескольких ракурсов (например, двух ракурсов, образующих стереопару). Имитация - это плоские изображения, предъявляемые каждое своему глазу. И ни какие полигоны в действительном 3D не отображаются, полигоны отображаются или в перспективе, или в группе растров, каждый из которых есть перспектива. Меня интересует такое же псевдо 3D, как в DirectX, но для вокселей.

0

Сообщение от taras atavin Тогда бы я точно знал, что непосредственно можно отобразить только воксели и нельзя полигоны и не спрашивал бы. Все дисплеи делятся на воксельные, плоские и имитирующие объём с помощью нескольких ракурсов (например, двух ракурсов, образующих стереопару). Имитация - это плоские изображения, предъявляемые каждое своему глазу. И ни какие полигоны в действительном 3D не отображаются, полигоны отображаются или в перспективе, или в группе растров, каждый из которых есть перспектива. Меня интересует такое же псевдо 3D, как в DirectX, но для вокселей.

Понятно. Если вы хотите спроецировать ваш воксельный объем на плоскость вида, образованной двумя перпендикулярными векторами и одним вектором по нормали к плоскости для задания направления взгляда, то вам нужно преобразовать все координаты узлов вокселей к новой системе координат, образованной этими тремя базис-векторами. Удобнее всего это сделать в матричной форме:

http://webmath.exponenta.ru/s/pyartli1/node72.htm

Потом все воксели в новой системе координать сортируем по убыванию по расстоянию до плоскости проекции (если использовать классическую левостороннюю систему координат, где вектор z направлен по направлению взгляда, то отсортировать их по Z координате). Самые дальние воксели будут проецироваться первыми и так до самых близких. Вам нужно будет выводить 3 видимые грани каждого вокселя замкнутыми залитыми полилиниями (если вы хотите отображать все ребра). Этого будет достаточно для вывода в аксонометрической проекции.

Если вы хотите вывести в перспективе, то вам стоит почитать по внутренней реализации стандартных камер (например как реализована проекция в DX или OpenGL)

http://www.mirgames.ru/articles/opengl/camera.html

Это будет самый простой способ спроецировать все воксели на экран.

0

Сообщение от XAHOK то вам нужно преобразовать все координаты узлов вокселей к новой системе координат, образованной этими тремя базис-векторами.

И получить ортогональную проекцию вместо перспективной. Чертить я умею и даже писал свои аксономеризаторы. Но это то как раз и не решение, нужна именно перспектива.

0

Сообщение от taras atavin И получить ортогональную проекцию вместо перспективной. Чертить я умею и даже писал свои аксономеризаторы. Но это то как раз и не решение, нужна именно перспектива.

По старым ссылкам нашел подробное математическое описание проекции в перспективе. Это должно быть то, что вам нужно.

http://shatalov.su/ru/articles... tion_2.php

0

Спроецировать я могу, проблема в отсечениях. Причём, отсечение по расстоянию не проблема. А как отсекать по боковым граням пирамиды видимости? И как определить цвет пиксела, в который наложились сразу несколько частично прозраных вокселей и максимум один совсем не прозрачный? И ещё. Я хочу сделать хроматическую прозрачность. То есть чтоб прозрачный воксел мог по разному пропускать красный, синий и зелёный свет от дальних вокселей. Ещё аспект проблемы. Прозрачный воксел находится между источником света и дальним вокселом. Например, свет проходит через стекло, падает на предмет и отражается в камеру, возможно опять через то же стекло. Как учесть такое освещение? И тритий аспект. Как считать рассеяние?

0

Сообщение от taras atavin Спроецировать я могу, проблема в отсечениях. Причём, отсечение по расстоянию не проблема. А как отсекать по боковым граням пирамиды видимости? И как определить цвет пиксела, в который наложились сразу несколько частично прозраных вокселей и максимум один совсем не прозрачный? И ещё. Я хочу сделать хроматическую прозрачность. То есть чтоб прозрачный воксел мог по разному пропускать красный, синий и зелёный свет от дальних вокселей. Ещё аспект проблемы. Прозрачный воксел находится между источником света и дальним вокселом. Например, свет проходит через стекло, падает на предмет и отражается в камеру, возможно опять через то же стекло. Как учесть такое освещение? И тритий аспект. Как считать рассеяние?

По боковым граням пирамиды видимости отсекают по следующему принципу: если хоть одна точка находится внутри пирамиды, то весь воксель считается видимым.

Цвет определяют средневзвешенным от смешиваемых цветов. В простейшем случае это среднеарифметическое по каждой составляющей РГБ. В вашем случае можно использовать взвешенную модель смешивания, причем смешать по следующему принципу:
1. Сортируем все накладываемые воксели по увеличению расстояния.
2. Для каждого вокселя вычисляем коэффициент видимости (КВ) и вес:
КВ(i)=КВ(i-1) * (1 - КП(i)), где КП - коэффициент прозрачности i-го вокселя (от 0 до 1).
вес=КВ(i-1) * КП(i);
Коэффициент видимости отражает весовой вклад дальшележащих вокселей. Таким образом воксель с КП=1 является непрозрачным и КВ будет равен 0.

После вычисления весов проверяем их. Их сумма должна быть равна 1.
Далее просто суммируем цвета всех вокселей по каждой составляющей цвета с рассчитанными весами.

С освещением тяжелее, но думаю можно пройтись от каждого источника света по аналогичной методике для смешивания цветов и рассчитывать цвет луча после прохождения через воксель и изменение цвета вокселя. Правда до конца не уверен в результате.

Рассеивание света от источника можно посчитать исходя из расстояния от объекта до источника света, причем оно обратнопропорционально квадрату расстояния (исходя из формулы площади сферы).

0

Сообщение от XAHOK По боковым граням пирамиды видимости отсекают по следующему принципу: если хоть одна точка находится внутри пирамиды,

А как определить, находится ли она внутри пирамиды?

Добавлено через 17 минут

Сообщение от XAHOK Рассеивание света от источника можно посчитать исходя из расстояния от объекта до источника света, причем оно обратнопропорционально квадрату расстояния (исходя из формулы площади сферы).

Ты не понял, мне надо не тупо ослабить свет, а именно рассеять. Есть источник, есть слегка мутноватый объект, надо посчитать, куда выйдут лучи из этого объекта. Резкий конус света, как на Луне, тоже ослабляется с расстоянием, просто из-за расширения сечения с расстоянием, но зашёл ты за выступ скалы и сразу стал невидим в суперконтрастной тени. На Земле так не бывает, здесь можно стоять в центре тени всей Луны и различать предметы вокруг дневным зрением. Здесь есть рассеянный свет. Комната у северной стены дома в северном полушарии, полдень, в стене окно. Как именно свет из этого окна освещает предметы в комнате? Безлунная полночь, на кухне включен свет. Как он осветит комнату? В лаборатории кто то экспериментировал со сжатием и последующим разрежением влажных газов и очень быстро сбросил давление, в стеклянной камере образовался туман, свет лампы прошел через этот туман. Как именно он ляжет на стену за камерой? Свет падает на матовую поверхность и отражается. Как отражённый свет осветит предметы? Известно, что в тёмной комнате от карманного фонаря будет светлей, если направить его в потолок, чем в пол. Но потолок то мы не разглядываем, это отражённый свет освещает предметы в комнате. Как рассчитать этот случай?

0

Сообщение от taras atavin А как определить, находится ли она внутри пирамиды?

Угловое отклонение вектора от камеры до точки вокселя от вектора обзора. Естественно нужно знать угол обзора камеры.

Сообщение от taras atavin Добавлено через 17 минут Ты не понял, мне надо не тупо ослабить свет, а именно рассеять. Есть источник, есть слегка мутноватый объект, надо посчитать, куда выйдут лучи из этого объекта. Резкий конус света, как на Луне, тоже ослабляется с расстоянием, просто из-за расширения сечения с расстоянием, но зашёл ты за выступ скалы и сразу стал невидим в суперконтрастной тени. На Земле так не бывает, здесь можно стоять в центре тени всей Луны и различать предметы вокруг дневным зрением. Здесь есть рассеянный свет. Комната у северной стены дома в северном полушарии, полдень, в стене окно. Как именно свет из этого окна освещает предметы в комнате? Безлунная полночь, на кухне включен свет. Как он осветит комнату? В лаборатории кто то экспериментировал со сжатием и последующим разрежением влажных газов и очень быстро сбросил давление, в стеклянной камере образовался туман, свет лампы прошел через этот туман. Как именно он ляжет на стену за камерой? Свет падает на матовую поверхность и отражается. Как отражённый свет осветит предметы? Известно, что в тёмной комнате от карманного фонаря будет светлей, если направить его в потолок, чем в пол. Но потолок то мы не разглядываем, это отражённый свет освещает предметы в комнате. Как рассчитать этот случай?

Тут вам курить Global Illumination. Гемороя с ними будет очень много.
http://cgm.computergraphics.ru... lobalillum
Забыл добавить, что еще желателен GPU для ускорения
http://gpgpu.org/2005/06/14/ra... -algorithm

0

Сообщение от XAHOK Угловое отклонение вектора от камеры до точки вокселя от вектора обзора. Естественно нужно знать угол обзора камеры.

А где его взять?

0

Сообщение от taras atavin А где его взять?

Задавать самому.

0