voxelgebied

Een voxelgebied is een driedimensionale ruimte die is opgedeeld in voxels, volume-eenheden die een klein, homogeen volume in de ruimte vertegenwoordigen. Elk voxel bevat eigenschappen zoals dichtheid, kleur of emissie, waardoor een discrete representatie van een object of scène ontstaat. De structuur wordt bepaald door de afmetingen in voxels (X, Y, Z) en de zijde van elk voxel (de voxelgrootte). De oorsprong (x0, y0, z0) geeft een referentiepunt in de ruimte. De waarden per voxel kunnen een scalar zijn (bijv. dichtheid of intensiteit), kleurcomponenten of vectorvelden, afhankelijk van het doel.

Een voxelgebied kan volledig dicht zijn, maar voor grote gebieden is opslag vaak onpraktisch. Daarom worden sparsere representaties gebruikt, zoals octrees of voxel-velden op basis van hashmaps (bijv. OpenVDB). Medische beeldvorming gebruikt volumetrische datasets uit CT- of MRI-scans met metadata over voxelafstand.

Toepassingen zijn onder meer volume rendering (ray casting), isovlakextractie met marching cubes, voxel-gebaseerde modellering en simulaties van vloeistoffen of diffusie. In games worden voxelgebieden gebruikt voor volumetrische verlichting, destructie en voxel-terreinen.

Verwerkingstechnieken omvatten sampling en interpolatie (nearest-neighbor en trilineaire interpolatie), resampling en filtering. Opslag en verwerking zijn vaak geheugenintensief; formaten en frameworks zoals DICOM en NIfTI worden in de medische context gebruikt, terwijl OpenVDB vaak wordt toegepast voor sparsere voxelvelden.

Een voxelgebied biedt een duidelijke, uniforme manier om ruimtelijke eigenschappen te modelleren, maar discretisatie kan detailverlies en artefacten veroorzaken bij lage resoluties. Desondanks is het een fundamenteel concept in beeldvorming, modellering en simulatie.