datový soubor voxelů pro makromolekulu
Voxel (portmanteau slov volumetric a pixel) je prvek hlasitosti, který představuje hodnotu na pravidelné mřížce v trojrozměrném prostoru. To je analogické s pixelem, který představuje 2D obrazová data. Voxely se často používají při vizualizaci a analýze lékařských a vědeckých dat. Některé volumetrické displeje používají voxely k popisu svého rozlišení. Například displej může být schopen zobrazit 512×512×512 voxelů.
Stejně jako u pixelů, voxely samy o sobě obvykle neobsahují svou pozici v prostoru (své souřadnice) – ale spíše se odvozuje na základě jejich pozice vzhledem k ostatním voxelům (tj. jejich pozice v datové struktuře, která tvoří jednohlasý obraz).
Voxel představuje podmnožinové pole s konstantní skalární/vektorovou hodnotou, uvnitř kterého je rovna skalární/vektorové hodnotě odpovídající mřížky/pixelu původní diskrétní reprezentace objemových dat. Hranice voxelu jsou přesně uprostřed mezi sousedními mřížkami. Voxelové datové sady mají omezené rozlišení, protože přesná data jsou k dispozici pouze ve středu
každé buňky. Za předpokladu, že voxelová data vzorkují vhodně pásmově omezený signál, lze přesných rekonstrukcí
datových bodů mezi vzorkovanými voxely dosáhnout low-pass filtrováním datové sady. Vizuálně přijatelných aproximací
k tomuto low pass filtru lze dosáhnout polynomiální interpolací, jako je tri-lineární nebo tri-kubická interpolace.
Hodnota voxelu může představovat různé vlastnosti. V CT skenech jsou hodnoty Hounsfieldovy jednotky, což dává neprůhlednost materiálu pro rentgenové záření. Různé typy hodnot se získávají z MRI nebo ultrazvuku.
Voxely mohou obsahovat více skalárních hodnot – v podstatě vektorová data; v případě ultrazvukových snímků s B-režimem a Dopplerovými daty jsou hustota a objemová průtoková rychlost zachyceny jako samostatné kanály dat vztahujících se ke stejným pozicím voxelů.
Jiné hodnoty mohou být užitečné pro okamžité 3D vykreslení, například povrchově normální vektor a barva.
Existují různé druhy voxelů, jedním z nich je vidět voxel jako způsob, jak reprezentovat objemové objekty jako 3D bitmapy místo vektorů (oproti tomu jsou polygonální objekty tvořeny vektory).
Dalším oblíbeným je voxelový terén, který se obecně používá ve hrách a simulacích.
Nejčastěji se voxelový terén používá místo výškové mapy kvůli jeho schopnosti reprezentovat převisy, jeskyně, oblouky a další 3D terénní prvky. Tyto konkávní prvky by ve výškové mapě nebyly možné kvůli vykreslování pouze horní ‚vrstvy‘ dat, takže spodní vrstva (tvořící vnitřek zmíněných jeskyní, nebo spodní strana oblouků nebo převisů) by nebyla zobrazena.
Objem obsahující voxely lze vizualizovat buď přímým vykreslením objemu, nebo extrakcí izo-povrchů polygonů, které kopírují obrysy daných prahových hodnot. Pro izo-povrchovou extrakci se často používá algoritmus pochodujících kostek, existují však i jiné metody.
Zobecnění voxelu je doxel, neboli dynamický voxel. Používá se v případě 4D datové sady, například sekvence obrazu, která představuje 3D prostor společně s další dimenzí, jako je čas. Tímto způsobem by obraz mohl obsahovat 100×100×100×100 doxelů, které by mohly být viděny jako série 100 snímků o 100×100×100 objemových obrazech. Ačkoli ukládání a manipulace s takovými daty využívá hodně počítačové paměti, umožňuje to studium prostoročasových systémů.