Volume Render 是 CUDA 2.0 Beta 版新加入的一個範例，主要是直接透過 3D Texture 來做 Volume 的 Ray marching。
關於 Volume Rendering 這項技術，可以先去參考維基百科的說明：「立體渲染」。不過還是大概提一下，Volume Rendering 實際上在醫學方面其實相當普遍；主要是一般的斷層掃描都是一張一張的平面影像，把這些平面影像按照順序堆疊起來，就會變成一個 3D 的影像資料（也就是所謂的 Volume data）。Volume Rendering 就是一種用來繪製這種 3D 影像資料的技術。（應用參考）
而由於傳統的電腦圖學都是以多邊形的方式來建構、繪製 3D 場景；這點和呈現 Volume 所需要的技術是不同的！所以 Volume Rendering 沒辦法直接使用傳統的電腦圖學方法來呈現。
而一般來說，常見的 Volume Rendering 有兩種概念：第一種是將 Volume data 建立出多邊形的資料，然後再用這些資料還繪圖；第二種則是直接拿整個 Volume 資料去畫，這種方法一般叫做 Direct Volume Render。
在 Direct Volume Rendering 又有數種不同的技術，下面列舉常見的兩種：
| Ray casting | Slice base |
|---|---|
由觀測點（eye）往 volume 看，每一條「視線」，都根據某個固定的間距在 Volume 中取樣，然後依此累算出這條視線最後會呈現的顏色。 實際上，每一條線會對應到最後呈現的圖上的一個點；所以最後要呈現的解析度要多高，就得做幾次這樣的運算。 |
根據和視線的垂直方向，把 Vloume data 重新取樣，產生出多張和視線垂直的 slice；接著再由後而前，依序把這些 Slice 用傳統的多邊形方法來繪製。 |
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上圖資料來源：Volume Rendering For Games |
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而在 CUDA 2.0 的 SDK 中所提供的 Volume Rendering 範例（專案名稱就是 volumeRender，檔案在 C:Program FilesNVIDIA CorporationNVIDIA CUDA SDKprojectsvolumeRender），就是 ray casting 的方法；不過，他藉由 CUDA 這套 SDK，可以發揮 nVidia GPU 的大量平行化的好處，來做 GPU 的 ray casting。
程式的基本概念，是把 Volume 的資料讀到電腦的主記憶體後，當成 3D Texture 來 bind 到 device memory 中，然後再透過 CUDA kernel 來透過存取 3D texture，進行 ray casting 的計算。而運算的結果，會直接當成 OpenGL 的 Buffer Object，直接畫出來；如此也避免了必須要先把結果由 device memory 複製回 host memory，再送到 OpenGL render 的傳輸時間。
他的程式檔有兩個：
- volumeRender.cu
主程式、資料讀取和 OpenGL 等相關的部分。 - volumeRender_kernel.cu
實際做 ray casting 的 CUDA kernel。
在 volumeRender.cu 中的 function 列表如下：
| main | main function。 |
|---|---|
| loadRawFile | 用來讀取 Volume data 的函式。 在這個範例中，Volume 的資料是用 3D 的 RAW 檔來儲存的。 |
| initPixelBuffer | 建立 OpenGL 的 pixel buffer object，用來對應到 CUDA ray casting 儲存結果的記憶體空間。也直接拿來畫出結果。 |
| cleanup | 清理資料用的。 |
| iDivUp | 做除法的無條件進位，用來算 grid 大小用的。 |
| initCuda | 起始化 CUDA 的資料。 主要是把讀進來的資料建立成 3D Texture，以及建立顏色對應用的 transfer function（包含陣列資料以及 1D texture）。 |
| render | 把旋轉矩陣由 host memory 複製成 device 上的 constant 變數。 然後呼叫 kernel 函式，進行計算。 |
| display | glut 的 callback function，用來顯示用的，每次要更新畫面，都是執行這個函式。 他會計算物體的旋轉矩陣，然後再呼叫 render() 來做 ray casting 計算，最後再把儲存了結果的 pixel buffer object 畫出來。 |
| reshape | 這四個 function 是 glut 的 callback function。 reshape 是當視窗大小位置改變時會被執行到、motion 是滑鼠移動時會被呼叫的、mouse 是滑鼠按鈕會執行的函式、keyboard 則是鍵盤的。 這邊不多加解釋了。 |
| motion | |
| mouse | |
| keyboard |
而在 volumeRender_kernel.cu 中，則是：
| intersectBox | 計算一條視線和 Volume 的 box 的交點，並傳回相交的最近點和最遠點。 |
|---|---|
| mul | 計算矩陣乘上一個向量。 |
| rgbaFloatToInt | 把 rgba 四項的 color，轉換成一個 int 來儲存。 |
| d_render | CUDA 的 device kernel function。 為每一個像素，用 Ray casting 的方法來計算他的顏色。 |
而更進一部的內容，請參考下一篇《CUDA Volume Rendering [Part.2]》。
原始發表：Part.1 簡介
請問這篇應用他是用何種最佳化方式?可以附加解說嗎?謝謝~
他基本上就是標準的 ray casting 而已，用來加速的，主要也就只是透過 GPU 的大量處理器，來做平行化了。
請問版主..以現行醫院中常用1.5 T MRI的影像可以匯入此軟體進行分析嗎？..可否建請貴單位開設..workshop..讓大家一窺全貌..以利神經科學發展..
to Robert Wang您好，這篇文章所講的，是 nVidia 官方釋出的 Volume render 的 sample code；不知道您想問的是不是我們 VIML 自行研發的軟體 MiiL (http://viml.nchc.org.tw/research/software.php)？如果您所指的我們自行開發的 MiiL 的話，那只要是基本的 DICOM 檔案，應該都是可以使用的。如果需要進一步的接洽，建議您可以和我們的負責人聯絡： charlie.chang@nchc.org.tw謝謝