Vóxel
La unidad mínima (elemento de volumen) cuando el espacio 3D se divide en una cuadrícula regular. El equivalente 3D de un píxel, usado para representar datos espaciales de forma discreta en imágenes médicas, modelado 3D y videojuegos.
Un vóxel (abreviatura de "volume element") es una celda individual en una cuadrícula 3D regular que divide el espacio en intervalos iguales. Así como un píxel es la unidad mínima de una imagen 2D, un vóxel es la unidad mínima de un volumen 3D. Cada vóxel puede almacenar atributos como densidad, color, tipo de material o probabilidad de ocupación.
La resolución del vóxel está determinada por la subdivisión de la cuadrícula. Una cuadrícula de 256x256x256 vóxeles contiene aproximadamente 16.7 millones de celdas. Aumentar la resolución mejora la precisión representacional pero el consumo de memoria crece cúbicamente (duplicar la resolución requiere 8x de memoria). Una forma de abordarlo son las representaciones dispersas usando Octrees (subdivisión recursiva solo donde existe detalle).
- Imágenes médicas: Los datos volumétricos de CT y MRI son inherentemente basados en vóxeles, con cortes 2D apilados formando una cuadrícula 3D. En CT, cada vóxel almacena la densidad del tejido (valores CT en unidades Hounsfield), permitiendo renderizado 3D, segmentación de órganos y planificación quirúrgica
- Voxelización de nubes de puntos: Conversión de nubes de puntos irregulares en cuadrículas de vóxeles regulares. El filtro de cuadrícula de vóxeles reemplaza todos los puntos dentro de cada vóxel con su centroide, reduciendo uniformemente el volumen de datos
- Aprendizaje profundo: Las redes convolucionales 3D (3D CNN) procesan entradas voxelizadas directamente. VoxNet realiza reconocimiento de objetos 3D en cuadrículas de 32x32x32. Algunas variantes de los Campos de Radiancia Neural (NeRF) almacenan valores de radiancia en cuadrículas de vóxeles para acelerar la optimización
Las representaciones de vóxeles se usan en la construcción de mundos de videojuegos y en aplicaciones como BIM arquitectónico, modelado geológico y dinámica de fluidos computacional. Más allá de los Octrees, también se estudian estructuras de vóxeles dispersos basadas en hash para mejorar la eficiencia de memoria.