Многие люди любят немного рисовать, тратя на это свободное время. Однако не у всех есть желание возиться с настоящими красками, кистями и холстами. Вместо этого они используют программы для рисования. В них можно создавать как простые рисунки, так и настоящие шедевры. При этом, благодаря самой сути цифрового изображения, удобство такого рисования значительно выше.

Бесплатные программы для рисования

GIMP - полностью бесплатная программа, которая способна заменить Adobe Photoshop. В ней есть весь необходимый функционал для создания любых растровых изображений. Помимо обработки фотографий, в Gimp можно и рисовать. Для этого есть специальные кисти, наборы текстур и удобная палитра цветов.

Работать с Gimp можно используя мышку, сенсор и даже графический планшет. Благодаря тому, что интерфейс программы переведён на русский язык, им можно воспользоваться сразу после установки, не изучая мануалов.

Многие отмечают, что Gimp более удобен и прост в освоении, его интерфейс не перегружен лишними и ненужными функциями. Если же вам не хватает его возможностей - можно установить дополнительные плагины. Они помогут открыть какие-то особые форматы, ускорят обработку изображений или добавят новые инструменты.

Gimp - одна из наиболее популярных программ для обработки графики, а среди свободно распространяемых, она - лучшая программа.

Был создан группой студентов, он очень удобен и функционален. Его интерфейс аналогичен стандартному редактору Windows Паинт, он переведён на ряд языков, в том числе и русский, и это позволяет облегчить переход с одной программы на другую. Paint.Net работает очень быстро, не требует наличия мощного процессора и графической карты.

Пользователи выбирают его из-за простоты, достаточно широких функциональных возможностей и, конечно, бесплатной лицензии. Эта программа не сравнится с дорогими аналогами, её сложно использовать в профессиональной деятельности, но для домашнего использования Paint.Net - неплохой вариант.

Интересно то, что сразу после установки он может открывать весьма специфические форматы файлов, такие как DDS, которые используются для создания игр. Это сделало его популярным среди начинающих разработчиков. Тем более для нужд текстурирования и рисования его функционала хватает.

Pixia - уникальная в своём роде программа для рисования на компьютере. Она создавалась не для простого редактирования графики. Её первоначальная задача - создание аниме. Для этого в каталоге инструментов есть все необходимые кисти, подобранные палитры.

Несмотря на то, что официально программа переведена лишь на японский язык, её пользователи создали ряд локализаций, среди которых есть и русский. Это, в совокупности с простым и понятным интуитивно интерфейсом, снижает порог вхождения в программу. Каждый, кто имеет хоть зачаток художественного таланта, может попробовать себя в рисовании мультиков и комиксов, используя Pixia.

Особо интересно то, что программа поддерживает множество форматов графики, среди которых закрытый.psd и собственный.pxa. Эта особенность позволяет использовать макеты, сделанные в Фотошопе.

Inkscape - прекрасный редактор векторной графики, поддерживающий русский язык, который вы можете скачать бесплатно. Использовать его можно для создания схем и чертежей, web-графики и настоящих произведений художественного искусства. Ближайший аналог этой программы - распространяемый платно Adobe Illustrator. При этом, их функционал примерно одинаков.

Inkscape, в отличии от других бесплатных приложений, является конкурентноспособным. Используя его, можно создавать произведения любого уровня сложности, сохранять их в любые векторные и растровые форматы.

Стоит заметить, что рисование в Inkscape сильно отличается от классического. Все изображения состоят из ряда шаблонных элементов - прямых, кривых линий, кругов и других геометрических фигур. Такой подход к рисованию позволяет добиться того, что даже увеличенный в тысячу раз фрагмент не будет расплываться, превращаясь в набор огромных пикселей.

Это простая «рисовалка», которая работает прямо из браузера. Она позволяет создавать простейшие, но достаточно красивые рисунки. Для этого в ней есть палитра, набор различных кистей и ряд настроек, таких как прозрачность, толщина линии и так далее.

Использовать Яндекс.Краски в профессиональной сфере практически невозможно, разве что для создания какой-то необычной, стилизованной графики. Однако для развлечения эта flash-программа подойдёт отлично. В ней можно провести несколько часов, создавая весёлый рисунок.

Благодаря тому, что эта программа поддерживает анимацию, в ней есть «мигающие» кисти. Наиболее популярная из них - «кисть-сердечко». Проведя ей линию, вы увидите, что она состоит из небольших анимированных фигурок. Это открывает настоящий простор для творчества. Программа может быть как на русском языке, так и на ряде зарубежных.

Artweaver - очень универсальная программа. В ней можно сделать практически всё, что касается графики. Удобный инструментарий для обрезки, заливки изображений, работа со слоями и градиентами поможет вам в обработке существующих изображений, а продвинутые кисти станут настоящим открытием для тех, кто любит рисовать.

Помимо стандартных карандашей и цифровых кистей, программа содержит набор художественных. Они отображают не только цвет, но и текстуру краски. Работая таким инструментом, вы сможете регулировать количество виртуальной краски и её влажность, чтобы достигнуть максимально точного эффекта.

Хороша программа не только руссифицированным интерфейсом, который очень похож на Adobe Photoshop, но и широким набором дополнительных функций. Например, Artweaver умеет воспроизводить действия пользователя автоматически (чтобы создавать обучающие видео), работать над изображением командой, используя облачное хранилище.

Платные программы (Демо версия)

Наиболее популярная программа на русском языке, которая предназначена исключительно для рисования. В ней невозможно обрабатывать существующую графику, но для её создания есть всё необходимое. Купившие программу, получают доступ к огромному выбору кистей, настраиваемых по ряду параметров, палитре, состоящей не только из цветов, но и разных типов красок.

Подойдёт эта студия творчества тем, кто предпочитает рисунки «виртуальным маслом», ведь эффекты отображения поражают - они выполнены невероятно качественно. Сделав штрих, вы сможете оценить на нём небольшие полоски от ворсинок кисти. Это позволяет живописцам создавать не простые рисунки, а целые шедевры.

ArtRage - отличный выбор для тех, кто хочет научиться реальному, а не цифровому рисованию, не тратя огромные суммы на расходные материалы. Подключив программу к графическому планшету вы получите великолепный холст, с огромным функционалом и массой настроек.

Может не только скрасить досуг, но и помочь в профессиональной деятельности, особенно если последняя связана с графикой и творчеством. Все зависит от её функциональных особенностей. Рассмотрим несколько интересных приложений, которые помогут самостоятельно создать графический шедевр любому пользователю.

Стандартный Paint

Эта программа для рисования предустановлена на каждом компьютере с . Она не оснащена особыми функциональными возможностями, но имеет стандартный необходимый набор функций. Пользователь может внести изменения в изображения любого формата. Именно с этой программы начинается знакомство пользователя с разработками подобного направления.

Основное преимущество софта в том, что искать программу и устанавливать её на ПК не придётся. Достаточно просто открыть меню «пуск» и в разделе стандартных программ найти Paint. Софт довольно простой и даже начинающий пользователь сможет изменить размеры исходного изображения, вырезать нужную часть, и нанести несложные рисунки карандашом, кистью или используя стандартные геометрические фигуры.

Графический редактор Gimp

Одна из самых функциональных программ, способных работать с графическими планшетами. Программа очень гибкая в управлении и поддерживает создание плагинов, упрощающих процесс. Простой интерфейс интуитивно понятен даже начинающему пользователю. Софт позволяет улучшить цветопередачу и сделать изображение ярче. Быстро удаляет со снимка ненужные детали.

Программа пригодится веб-дизайнерам, так как позволяет резать макеты сайтов. Как уже упоминалось выше имеется возможность рисовать картины с помощью графического планшета. Имеет собственный формат, в котором можно хранить текстуры слои и тексты. Отличается быстрой работой с буфером обмена, изображение вставляется в рабочую зону мгновенно. Позволяет архивировать изображения и открывает файлы.psd.

Программа распространяется на бесплатной основе. Чтобы загрузить софт достаточно перейти на сайт разработчиков www.gimp.org и нажать на соответствующую кнопку.

MyPaint для начинающих художников

Которая отлично подойдёт художникам, начинающим свой путь. Помимо невероятно простого интерфейса, понятного даже самому неопытному пользователю, софт порадует безразмерным холстом. Также стоит отметить набор кистей, который позволит создать настоящую картину с помощью редактора.

Особенности приложения:

  • возможность назначить горячие клавиши для отдельных команд;
  • большой выбор кистей и возможность их настройки;
  • идеальная поддержка графического планшета;
  • поддерживает любую операционную систему.

Скачать программу можно на официальном сайте разработчиков mypaint.org предварительно указав операционную систему, которая используется на ПК или планшете.

SmoothDraw

С обширными возможностями по обработке и созданию рисунков. Софт предназначен больше для создания изображений, а не для редактирования готовых. Пользователю предложено большое количество инструментов для рисования: ручки, перья, карандаши и кисти. Все это оформлено в удобном и понятном интерфейсе. Помимо хорошо знакомых карандашей, спреев, кистей и других инструментов, программа содержит и нестандартные возможности, такие как капли воды, граффити, звёзды, трава и многие другие эффекты, которые позволяют качественно обрабатывать многослойные изображения.

Более детально ознакомиться с возможностями и особенностями программы можно на сайте разработчиков www.smoothdraw.com .

Векторная графика Inkscape

Это бесплатный софт, который позволяет рисовать изображения при помощи векторной графики, то есть направленных отрезков. Векторная графика позволяет с лёгкостью изменить размер изображения, но при этом полностью сохранить его качество. Точечные картинки не позволяют такого. Приложение имеет русскоязычный интерфейс и не вызывает больших сложностей у пользователя.

Скачать графический редактор можно на официальном сайте inkscape.org/ru/download . Она совместима со всеми операционными системами, достаточно только выбрать нужную.

PixBuilder Studio

Отличный софт с не самым широким, но исправно выполняющим свои функции, набором инструментов. Можно использовать кисть и карандаш для рисования с нуля или загрузить изображение со сканера. При этом программа отличается минимальными системными требованиями к компьютеру, на который её устанавливают и поддержкой всех известных операционных систем.

Софт даёт возможность изменять цвет и яркость, применять маски и настраивать градиент. Есть многоступенчатая история внесённых изменений с возможностью отменить действие или откатиться к предыдущей версии. Также есть возможность повернуть или отразить изображение. Кадрировать или применить инструмент «Штамп». Исходя из заявленных функций, PixBuilder Studio похож на мини-версию всем известного «Фотошопа».

Скачать программу можно отсюда www.wnsoft.com . Здесь же можно уточнить особенности и возможности редактора.

Graffiti Studio

В стиле граффити, она придётся по вкусу всем любителям такого направления искусства. В распоряжении пользователя большое количество цветов и оттенков, несколько вариантов рисования, и регулировка толщины линий. В качестве холста используется изображение вагона, но есть возможность загрузить и другие «поверхности». Софт отлично подойдёт для создания эскизов граффити с полной визуализацией.

Программа для рисования на компьютере Affinity Designer

Ещё один графический редактор для рисования изображений с нуля. Пользователю доступны разнообразные цветовые схемы, наборы кистей и палитр с возможностью настройки. Кроме того, имеется инструмент для преобразования различных форм, трансформации или дублирования моделей. Пользователь может самостоятельно настроить интерфейс под свои нужды, при этом стандартное предложение будет интуитивно понятным для опытных пользователей, которые ранее сталкивались с подобными программами. Софт поддерживает как векторную, так и растровую графику.

К минусам приложения стоит отнести короткий тестовый период, бесплатно приложение работает только 10 дней, потом придётся заплатить за возможность дальнейшего пользования. Однако стоимость в сравнении с аналогами довольно низкая, поэтому мы решили внести софт в список условно бесплатных приложений. Ещё один минус - отсутствие русифицированного интерфейса. Скачать приложение на свой компьютер можно здесь affinity.serif.com .

Это далеко не полный список программ для рисования на компьютере . Предложений от разработчиков масса, при этом каждое из них имеет отличный набор возможностей и инструментов. В зависимости от требований пользователя можно подобрать различные программы, отвечающие запросам. А какой софт для рисования используете вы, и пользуетесь ли, вообще, подобными программами? Если да, то в какие задачи решаете с их помощью? Приглашаем всех в обсуждения.

Программа для рисования на компьютере весьма необходимая вещь как для людей творческих, так и для тех, кто работает с изображениями по работе.

Мало кто задумывается о том, что помимо штатных графических редакторов Windows , а также , есть и другие рисовалки для компьютера, которые ничем не хуже, а местами даже выигрывают у именитых конкурентов.

Еще один интересный бесплатный представитель из разряда графических. Используя программу, можно менять и редактировать готовые файлы либо же рисовать собственные, благо, инструментов хватает.

Помимо стандартного инструментария, который имеется практически у всех, есть здесь и собственные особенности.

Неудивительно, почему в SmoothDraw так много полезных приспособлений с профессиональным уклоном. Дело в том, что этот проект изначально задумывался для создания файлов с нуля.

Этапрограмма для рисования на компьютере для детейподойдет в самый раз. Здесь нет сложных элементов, а меню интуитивно понятно даже для новичка.

Немного омрачает отсутствие русской поддержки пакетов с файлами, но сам интерфейс настолько прост, что на этот недостаток можно не обращать внимания.

К тому же SmoothDraw не имеет установочного файла, являя собой portable-версию. Иными словами, вы можете скинуть папку с редактором себе на флешку, а затем активировать продукт в любом месте.

Приложение с одинаковой легкостью открывается как на старых машинах с Win98, так и на Win8 .

Paint.NET

Рабочая область редактора вполне архаична, что не мешает ей быть максимально информативной.

Помимо классической панели, есть несколько плавающих окон, которые настраиваются в меню и несут информативную и вспомогательную функции.

К тому же они полупрозрачны, что не будет мешать при рисовании, или редактировании какого-либо объекта.

Этот редактор, к слову, имеет неплохую поддержку слоев, а также возможность импортирования внешних файлов.

При этом вы можете варьировать прозрачность, смешивание данных, а также менять имена этим слоям. Полезная особенность, не так ли?

Работа с горячими клавишами присутствует. Чтобы просмотреть полный список поддерживаемых команд, достаточно нажать на меню «Окно».

В большинстве случаев, все функции активируются посредством нажатия на F1-F12, хотя возможны и альтернативы.

Главное достоинство редактора кроется в доступности и приятном внешнем виде. А «в глубине» таится неплохая функциональность, которая придется по душе многим.

ArtWeaver

Неплохая программка, призвана посоперничать с именитым конкурентом от Adobe. Конечно же, полноценной заменой Photoshop ее назвать нельзя, но функционал здесь не менее интересен.

К тому же продукция выпускается по Open Sourse лицензии, т.е. совершенно бесплатно (некоммерческая версия). Она чем-то напоминает Corel PhotoPaint по своим возможностям.

Если взглянуть на интерфейс рабочей области, можно заметить множество схожих черт все с тем же конкурентом версии 7 и ниже.

При этом имеются все нужные окна, требуемые для растрового редактора, будь то инструментарий, навигация, список слоев, или же последовательность выполняемых действий.

Главным инструментом является, как ни странно, кисть. Во-первых, это самый популярный инструмент, а во-вторых, разработчики наделили эту функцию обилием настроек и доводок «под себя».

Даже кадрированию уделили внимание, снабдив его пропорциями горизонтали и вертикали.

Как для бесплатной программы, работа со слоями реализована отлично.

Вы вольны группировать их, задавать прозрачность, типы смешивания и даже заняться фиксацией масштабирования и перемещения. А вот что действительно полезно – дублирование отдельного слоя.

Здесь имеется даже собственный формат – awd. Слои можно сохранить только в нем, а вот в списке поддерживаемых значатся jpg, png, psd, tiff и не только. Полный набор.

Неплохой выбор для тех, кто только решил освоиться.

Вы получили результаты обследования (КТ, МРТ или УЗИ), записанные на диск, и не знаете, как открыть снимки? Не волнуйтесь, это очень просто! Формат, в котором записываются результаты сканирования, называется DICOM (*.dcm). DICOM или Digital Imaging and Communications in Medicine был придуман компанией Nema (National Electrical Manufacturers Association) для просмотра медицинских изображений, их редактирования и обмена между врачами и пациентами.

На сегодняшний день существует несколько программ, которые позволяют открыть и просматривать снимки в формате DICOM. Но какой программой пользоваться максимально удобнее? Давайте рассмотрим преимущества и недостатки самых популярных программ.

Sante Dicom Viewer

1. Sante Dicom Viewer 4.0 – отличная программа для просмотра DICOM файлов. Работает со снимками, полученными на КТ, МРТ и УЗИ. Программу можно скачать бесплатно на официальном сайте , но доступ ко многим важным функциям открывается только после покупки лицензии.

RadiAnt DICOM Viewer

2. Программа RadiAnt DICOM Viewer также позволяет просматривать и редактировать снимки формата DICOM. Программа доступна для персонального использования в ознакомительных целях.


Преимущества программы:

Недостатки:
  • поддержка различных типов формата DICOM, в том числе МГ (маммография), ЦР (цифровая рентгенография) и пр.;
  • возможность открытия снимков без запуска программы;
  • возможность масштабирования снимков, корректировка яркости и контрастности, поворота изображений и пр.;
  • программа доступна на русском языке;
  • возможность просмотра различных серий и исследований.
  • возможность создания 3D модели области исследования доступна только после приобретения платной версии;
  • программа не является медицинским продуктом , не предназначена для диагностических целей и не имеет знаков качества, подтвержденных государственными органами.

Efilm Lite

Обратите внимание, что мы подготовили и выложили на наш сайт подробную инструкцию о том, .

Преимущества программы:

Недостатки:
  • бесплатный доступ в течение 30 дней (пробная версия программы);
  • совместимость с Windows XP, Windows 7 и Vista;
  • просмотр снимков по сериям и группам;
  • возможность сравнения различных серий и исследований;
  • экспорт группы снимков в формат JPG и видео;
  • возможность масштабирования снимков, корректировка яркости и контрастности, инверсии, поворота изображений и пр.;
  • отображение снимков в полном разрешении без интерполяции;
  • возможность изменения снимков (создание подписей, обрезки изображений);
  • печать снимков с поддержкой большинства принтеров;
  • возможность создания 3D модели области исследования;
  • сохранение пользовательских настроек и пр.
  • программа платная, если не поставляется вместе с диском от центра МРТ;
  • интерфейс программы доступен на английском языке.

Какой программой открыть МРТ снимки?

В зависимости от Ваших потребностей Вы можете воспользоваться любой из предложенных программ. Также Вы можете отдать предпочтение другой утилите, найденной в Интернете, ведь мы перечислили только те программы для просмотра снимков DICOM, которые, на наш взгляд, являются самыми востребованными.

Читайте также: .

Томограф экспертного класса

  • Программирование

    • Добрый день, уважаемое хабра-сообщество!

    Сегодня мне бы хотелось пролить свет на одну из самых неосвещённых тематик на хабре. Речь пойдёт о визуализаторе медицинских радиологических изображений или DICOM Viewer"е. Планируется написать несколько статей, в которых поговорим об основных возможностях DICOM Viewer"а - в том числе возможности воксельного рендера, 3D, 4D, рассмотрим его устройство, поддержку протокола DICOM и др. В этой статье я расскажу о воксельном рендере и его устройстве. Всем заинтересовавшимся добро пожаловать под кат.

    Одним из наших продуктов является DICOM Viewer - просмотрщик медицинских изображений формата DICOM. Он умеет рендерить 2D изображения, строить 3D модели на основе 2D слайсов, а также поддерживает операции как для 2D изображений, так и для 3D моделей. Об операциях и возможностях Viewer"а я напишу в следующей статье. В конце статьи будут указаны ссылки на сам DICOM Viewer с полным функционалом, который описан в статье и на данные для проб. Но всё по порядку.

    Представление изображений в медицине

    Чтобы представлять как построить 3D-модель, например, головного мозга, из 2D DICOM-файлов, нужно понимать как представлены изображения в медицине. Начнём с того, что все современные томографы (МРТ, КТ, ПЭТ) не производят готовых изображений. Вместо этого формируется файл в специальном формате DICOM, который содержит информацию о пациенте, исследовании, а также информацию для отрисовки изображения. Фактически каждый файл представляет срез (slice) произвольной части тела, в какой-либо плоскости, чаще всего в горизонтальной. Так вот каждый такой DICOM-файл содержит информацию об интенсивности или плотности тканей в конкретном срезе, на основе которой строится итоговое изображение. На самом деле интенсивность и плотность - это разные понятия. Компьютерная томография сохраняет в файлах рентгеновскую плотность, которая зависит от физической плотности тканей. Кости имеют большую физическую плотность, кровь меньшую и т.д. А магнитно-резонансный томограф сохраняет интенсивность обратного сигнала. Мы же будем применять термин плотности, обобщая таким образом выше описанные понятия.

    Информацию о плотности в DICOM-файле можно представить в виде обычного изображения, у которого есть разрешение, размер пикселя, формат и другие данные. Только вместо информации о цвете в пикселе храниться информация о плотности тканей.

    Диагностическая станция производит не один файл, а сразу несколько для одного исследования. Эти фалы имеют логическую структуру. Файлы объединяются в серии и представляют собой набор последовательных срезов какого-либо органа. Серии объединяются в стадии. Стадия определяет всё исследование. Последовательность серий в стадии определяется протоколом исследования.

    2D-рендер

    Информация о плотности тканей в DICOM-файле является основой для его отрисовки. Чтобы отрисовать изображение нужно значениям плотности сопоставить цвет. Это делает передаточная функция, которую в нашем viewer"е можно редактировать. Кроме того есть множество готовых пресетов для отрисовки разных по плотности тканей разными цветами. Вот пример передаточной функции и результат отрисовки:

    На графике обозначены две точки белого цвета на концах белой линии, что говорит о том, что будет рисоваться только белый цвет. Линия, соединяющие точки, обозначает непрозрачность (opacity), т.е. менее плотные ткани отрисовываются более прозрачными пикселями. Таким образом белый цвет плюс соответствующее значение непрозрачности даёт градации белого, что и видно на картинке. В данном примере показана относительная передаточная функция, поэтому по оси абсцисс отложены проценты. Синим цветом на графике показано распределение плотностей тканей, где каждому значению плотности соответствует количество пикселей (вокселей), приходящихся на данную плотность.

    В нашем рендере происходит отрисовка белого цвета с соответствующей прозрачностью на чёрном фоне, чёрный цвет никогда не отрисовывается. Такая схема удобна при отрисовке 3D-модели - воздух имеет небольшую плотность, следовательно отрисовывается прозрачным, поэтому при наложении слайсов через воздух наложенного изображения будет видно нижнее. К тому же, если бы цвет имел не константную характеристику, а линейную (чем характеризуется переход от чёрного цвета к белому), то при перемножении цвета на прозрачность (которая также имеет линейную характеристику) получилась бы квадратичная характеристика, которая отражала бы цвет иначе, что не является верным.

    Передаточные функции разделяются по типу на абсолютные и относительные. Абсолютная передаточная функция строится для всех возможных плотностей. Для КТ это шкала Хаунсфилда (от -1000 до ~3000). Плотность равная -1000 соответствует воздуху, плотность, равная 400, соответствует костям, нулевая плотность соответствует воде. Для плотностей по шкале Хаунсфилда верно следующее утверждение: каждая плотность соответствует определённому типу ткани. Однако для МРТ это утверждение не верно, поскольку МР-томограф для каждой серии генерирует собственный набор плотностей. То есть для двух серий одна и та же плотность может соответствовать разным тканям тела. В абсолютной передаточной функции аргументы соответствуют абсолютным значениям плотности.

    Относительная передаточная функция строится на основе так называемого окна, которое указывает какой именно диапазон плотностей нужно отрисовывать. Окно определяется параметрами Window Width (W) и Window Center (L), рекомендуемые значения которых задаются томографом и сохраняются в файлы-снимки в соответствующих DICOM-тэгах. Значения W и L могут быть изменены в любой момент. Таким образом, окно ограничивает область определения передаточной функции. В относительной передаточной функции аргументы соответствуют относительным значениям, заданным в процентах. Пример передаточной функции показан на рисунке выше со шкалой в процентах от 0 до 100.

    Как в случае абсолютной, так и в случае относительной передаточной функции возможны случаи, когда передаточная функция покрывает не все плотности, содержащиеся в файле-снимке. В этом случае все плотности, которые попадают справа от передаточной функции принимают значения самого правого значения передаточной функции, а плотности слева - самого левого значения передаточной функции соответственно.
    Пример абсолютной передаточной функции, в которой плотность задана в абсолютных значениях по шкале Хаунсфилда:

    Вот пример более сложной передаточной линейной функции, окрашивающей плотности в несколько цветов:

    Как и на предыдущем рисунке прозрачность имеет линейную характеристику. Однако для конкретных плотностей заданы цвета. Помимо цвета каждая из этих точек определяет прозрачность (в соответствии с белой линией на графике). В случае 3D-модели каждая из точек также хранит отражательные компоненты. Между конкретных точек производится интерполяция отдельно для каждой компоненты, включая прозрачность, RGB, отражательные компоненты, получая таким образом значения для остальных плотностей.

    Прозрачность в передаточной функции не обязательно должна быть линейной. Она может быть любого порядка. Пример передаточной функции с произвольной прозрачностью:

    Помимо прочего, на каждом 2D-изображении отрисовывается информация об изображении. В правом нижнем углу рисуется куб ориентации, по которому можно понять как расположен пациент в данном изображении. H – head (голова), F – foot(ноги), A – anterior (анфас), P – posterior(спина), L – left(левый бок), R – right(правый бок). Эти же буквы дублируются в середине каждой из сторон. В левом нижнем и правом верхнем углах для врачей-ренгенологов отображается информация о параметрах томографа, с которыми было получено данное изображение. Также справа рисуется линейка и масштаб одного деления соответственно.

    Воксельный рендер

    Что это?
    Посколько воксельный рендер является основой для нескольких наших проектов, он представлен в виде отдельной библиотеки. Она называется VVL(анг. Volume Visualization Library). Она написана на чистом С без использования каких-либо сторонних библиотек. VVL предназначена для рендеринга трёхмерных моделей, построенных из данных DICOM-сканеров (МРТ, КТ, PET). VVL использует все преимущества современных многоядерных процессоров для realtime-отрисовки, поэтому может работать на обычной машине, а также имеет реализацию на CUDA, что даёт гораздо более высокую производительность, чем на CPU. Вот пара изображений, полученного рендером на основе данных компьютерной томографии.

    В VVL реализован весь процесс отрисовки, начиная с построения модели и заканчивая генерированием 2D изображения. Есть такие фишки как ресэмплинг, антиалиасинг, полупрозрачность.

    Воксельная модель изнутри
    Воксель - это элемент объёмного изображения, содержащего значение элемента в трёхмерном пространстве. В качестве значения вокселя в общем случае может выступать что угодно, включая цвет. В нашем случае в качестве значения вокселя выступает плотность. Что касается формы вокселя, то в общем случае воксели могут быть кубическими, или представлять собой параллелепипед. У нас воксели представлены в виде кубов для упрощения и удобства работы. Координат воксели не хранят, они вычисляются из относительного расположения вокселя.

    По сути, воксель является полным аналогом пикселя в 3D. Pixel (англ. picture element) - элемент изображения,Voxel (англ. volume element) – элемент объёма. Практически все характеристики пикселя переносятся на воксель, поэтому можно смело проводить аналогии, учитывая размерность. Таким образом, воксели используются для представления трёхмерных объектов:

    На скриншоте можно разглядеть маленькие кубические воксели. Для хранения плотности в вокселе используется 2х байтовое число. Поэтому можно вычислить размер модели: 2 байта на плотность * количество вокселей. Некоторые воксельные рендеры, помимо сказанного, хранят в вокселе информацию для рендеринга, что требует дополнительной памяти. Практически нами было установлено, что это нецелесообразно и нужные данные выгоднее вычислять «на лету», чем хранить лишние байты.

    Представление модели в памяти
    Входными данными для воксельного рендера является DICOM-серия, т.е. несколько изображений, представляющих какую-либо область тела. Если изображения одной серии наложить друг на друга в той последовательности и в той плоскости, в которых они были сделаны, можно получить 3D-модель. Представить это можно как-то так:

    Поскольку протоколом DICOM чётко не декларируется, в каком тэге хранится величина расстояния между изображениями в серии, приходится вычислять расстояние между изображениями по другим данным. Так, каждое изображение имеет координаты в пространстве и ориентацию. Этих данных достаточно, чтобы определить расстояние между изображениями. Таким образом имея разрешение изображения и расстояние между ними в серии, можно определить размер вокселя. Разрешение изображения по X и Y, как правило, одинаковое, т.е. пиксель имеет квадратную форму. А вот расстояние между изображениями может отличаться от этого значения. Поэтому воксель может иметь форму произвольного параллелепипеда.

    Для простоты реализации и удобства работы мы делаем ресемплинг для величины плотности, используя бикубическую фильтрацию (фильтр Митчелла), и получаем кубическую форму вокселя. В случае, если размер пикселя меньше расстояния между слайсами, то мы добавляем слайсы (supersampling), а если размер пикселя больше, то убираем слайсы (downsampling). Таким образом размер пикселя становится равным расстоянию между слайсами и мы можем построить 3D-модель с кубической формой вокселя. Проще говоря, мы подгоняем расстояние между изображениями к разрешению изображения.

    Полученные воксели хранятся в структуре, представляющей собой массив, оптимизированный под доступ в произвольном направлении движения, в случае отрисовки на процессоре. Массив разбит логически на параллелепипеды, хранящиеся в памяти непрерывным куском размером ~1,5кб при размере вокселя 2 байта, что позволяет поместить несколько близко расположенных параллелепипедов в кэш процессора первого уровня. Каждый параллелепипед хранит 5х9х17 вокселей. Исходя из размера такого параллелепипеда рассчитываются координаты смещений в общем массиве вокселей и сохраняются в 3 отдельные массива xOffset, yOffset, zOffset. Поэтому обращение к массиву происходит так: m + yOffset[y] + zOffset[z]]. Таким образом, начиная читать данные в параллелепипеде, мы заставляем процессор положить весь параллелепипед в кэш процессора первого уровня, что ускоряет время доступа к данным.

    В случае рендеринга на GPU используется специальная трёхмерная структура в графической памяти видеокарты, называемая 3D-текстурой, доступ к вокселям в которой оптимизируется средствами видеоадаптера.

    Рендеринг
    Рейтрейсинг - как способ рендеринга. Перемещаемся по лучу с некоторым шагом и ищем пересечение с вокселем и на каждом шаге проводим трилинейную интерполяцию, где 8 вершин представляют середины соседних вокселей. На CPU используется окто-дерево в качестве оптимальной структуры для быстрого пропуска прозрачных вокселей. На GPU для 3D-текстуры трилинейная интерполяция выполняется автоматически средствами видеокарты. На GPU не используется окто-дерево для пропуска прозрачных пикселей, поскольку в случае 3D-текстуры иногда оказывается, что быстрее учитывать все воксели, чем тратить время на поиск и пропуск прозрачных.

    В качестве модели освещения используется