Multi Metric for Optical Property

XYZ 의 위치에 Scalar value 로 정의되는 4차원 데이터를 샘플하고 이를 광학 이론에 적용하여 가시화 하는 것을 Direct Volume Rendering (DVR)이라고 한다.

짧은 문구지만 여기에는 물리적으로 검증된 광학 모델, 대용량 데이터의 Sampling Theorem, 다차원 데이터를 효과적으로 보이기 위한 Information Visualization (외의 HCI 기술), 삼차원 가시화 조작과 관련된 CAD 기술 등... 많은 내용을 함축하고 있다.

전통적으로 삼차원 공간에 정의된 Scalar filed 에서 "의미 있는" 영역을 보기 위해 Scalar value 를 RGBA 의 광학적 속성으로 바꿔 주는 1D Optical Transfer Function (OTF) 을 사용해 왔다.

[옆의 그림에서 하단에 있는 것이 Gaussian Kernel 기반의 1D Color OTF 이다.]

그러나 DVR은 볼륨데이터에 직접적으로 정의되어 있는 Scalar value 와 같은 Metric 외에 간접적으로 정의된 Metric (예. Scalar Field 가 정의하는 Gradient Magnitude Field) 을 이용하여 정의된 볼륨의광학적 속성을 가시화로 연결할 수 있다.

그리고 이것은 불투명한 표면의 삼차원 가시화가 갖는 근본적 한계인 "가려진 중요 부분"의 직관적 파악을 위한 효과적 가시화의 핵심 기술로 활용될 수 있다.

이 경우 추가적인 볼륨 정보 (위에서 언급한 간접적으로 정의된 Metric )는 1. Modulation, 2. Multi Dimension OTF 를 통해 볼륨의 광학적 속성 정의에 사용되며, 이것은 DVR 을 통해 전체적인 Context 및 내부의 숨겨진 Context를 삼차원으로 가시화 하는 데에 사용된다.

위의 그림은 Gradient Magnitude, Shading을 위해 쉽게 구할 수 있는 몇몇 factor를 기반으로 1D OTF 결과(왼쪽)의 Alpha 에 modulation을 적용한 결과(오른쪽)이다.

위의 그림은 2D OTF 를 기반으로 가시화한 결과이며,  Volume 의 Scalar value 와 이것이 정의하는 Gradient Magnitude 를, 3개의 Colored Widget 을 통해 볼륨에 광학적 속성을 부여한 결과이다.

이외에도 내/외부 구조를 한번에 직관적으로 볼 수 있는 몇몇 방법이 있지만 사용자 컨트롤에 대한 한계, 가시화 속도에 대한 한계 등으로 잘 사용하지 않고 위의 두 방법을 가장 많이 이용한다.

Thx for Victory