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Voxler (ボックスラー)
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Voxler 製品概要

Voxler は、機能豊富でありながら使いやすく、どんなに複雑なデータでも簡単にモデル化してくれます。3次元データの可視化、解析、検証に最適なソフトウェアです。

Voxler 4 のインターフェース

等値面 (Isosurface)

Voxler の Isosurface は、等高線 (二次元平面上における等しい値のデータをつなげたライン) の概念を拡張し、3D の枠組みの中に表示するものです。Voxler は、等しい値のデータを Isosurfaces を使ってサーフェスであらわし、3D ボリュームを細かく分析します。カラーコードと値の異なる複数の Isosurface を組み合わせて、3D 格子に個別の値をあらわすことができます。作成したモデルに複数の Isosurface を加えることで、貴金属の濃度、地中の炭層を簡単にあらわしたり、地下水汚染物質の 3D データを可視化したり、3D MT (地熱) データのインバージョンの閾値を表示したり、ボーリング坑データをグリッド化して見つかった地中の異常値を繋ぎ合わせたり、GPR 測量における管網や鉄筋のような各種オブジェクトをあらわすことができます。お持ちのデータを元に、ある Isosurface の内側または外側に範囲を限定してボリューメトリック (体積) 計算を実行するのも簡単です。Voxler の Isosurface モジュールは、地球科学の分野で欠かすことのできないツールとなるでしょう。

等値面は、値の等しいデータ面を表します。面毎に色、透明度を設定することができます。
鉄製貯蔵タンクから流出した地中の汚染物質をあらわす複数の Isosurface の例

Isosurface の機能:

  • グリッド化された同一のデータセットを元に Isosurfaces を無制限に生成可能。
  • ユーザーインターフェースのスライダーコントロールを調整することで Isosurface の閾値 (isovalue) を簡単に指定可能。
  • Isosurfaces は、ソリッド、メッシュ、または、サーフェスに沿ったポイントとして表示可能。
  • 指定した閾値の上部と下部の範囲にあるボリューメトリック (体積) 計算をクリック1つで素早く実行可能。
  • Property Manager に表示される体積の値は、Isovalue 設定とリンクしているので動的に更新されます。各種モデルシナリオから素早くモデルを作成すると同時に正確な体積を求めることができます。
  • Isosurfaces の透明度を完全に制御することができます。
  • カラーマッピング、反射色、反射強度、輝度、および、レンダリングマテリアルは、アクセスしやすい Property Manager から直接的に変更することができます。
  • 3D サーフェスのカラーマッピングに関する凡例を追加できます。

 

ボリュームのレンダリング (Rendered Volume)

Voxler では、3D ボリューメトリックデータのレンダリングにダイレクト・ボリューム・レンダリング技法を採用しています。Golden Software の開発者は、医療画像用ソフトウェアで主に使用されているこの技法が 3D ボリューム内にあるデータをあらゆる角度から確認できることから、地球科学や大気科学のデータを可視化するのにも絶大な威力を発揮する手法であると考えます。Voxler のグリッド作成機能は、離散的なサンプルデータから 3D 格子を組み立てるのに使用されます。離散的なサンプルデータは、グリッド作成機能によってグリッド化し、間隔が一様な連続データからなる 3D 格子を作成します。グリッド化された格子内にあるデータのノードはいずれも、特定のカラーや透明度でマッピングできるようになります。ユーザーは、グリッド化されたデータに VolRender モジュールを接続することで、これを完全に制御できるようになります。Voxler は、レンダリングされたオブジェクトの内部に不均質性が含まれるようなデータを、適切な透明度のマッピングを加えた見栄えの良い 3D コンテンツで表現することができます。VolRender は、とりわけ、化学濃度の値、汚染物質、および、その他の地球物理学データを完全な 3D で表示するのに適しています。

ボリュームのレンダリング例
3D 格子の全ての要素を色分けしてレンダリングされたボリュームデータ。グリッド内の表示させたくない要素には透明度を追加します。

VolRender の機能:

  • Voxler にインポートされた任意のデータ成分を元にボリュームを表示することができます。
  • お使いのデータとハードウェアに最も効果的なレンダリング法を選択することができます。2D テクスチャレンダリング、または、3D テクスチャレンダリングを選択できます。
  • 各種マテリアル成分レンダリング (Maximum intensity, Sum intensity, Alpha blending) を選択可能。
  • 2つのレンダリング手法を選択可能:Trilinear、および、Nearest Neighbor 法
  • VolRenders のための透明度を制御可能。
  • カラーマッピングを制御可能。全てのボクセル値に特定の色を割り当て可能。
  • VolRenders におけるカラーマッピングの凡例を追加。

 

等高線 (Contours)

Golden Software 社は、超高速グリッド作成 (lightning-quick gridding) アルゴリズムと他に類を見ない等高線生成機能で定評のある会社です。これらの柱となるコンポーネントが、Voxler のパワフルなモジュールの1つとして 3D 可視化の世界でも利用できるようになります。グリッド化された 3D データセットならいずれも Contours モジュールを追加し、2D 平面のスライスとして等値データのラインを表示させることができます。Surfer グリッドの場合、任意の Surfer グリッドファイルに Contours モジュールを追加するだけで 3D サーフェス上に簡単に等高線を重ね合わせることができます。Voxler の等高線は、3D ボリューム全体を任意の向きに回転させることができます。また、等高線の水準、ラインの幅、および、マッピングするカラーなどあらゆる等高線の属性をカスタマイズすることができます。

3D グリッドの場合、好きな角度の平面に等高線を引くことができます。ここでは、半透明な等値面を横切って等高線を描いています。
Surfer グリッドファイルを元に作成されたハイトフィールドに標高をあらわす等高線を重ね合わせた例。

 

ハイトフィールドと 3D サーフェス

HeightFields は、単純な 3D サーフェスです。Voxler を使えば、Voxler プロジェクト内に HeightField モジュールを追加することによって、3D サーフェスマップ、3D 地形モデル、3D 等高線図を作成したり、3D ボリュームをスライスすることができます。Voxler では、Surfer GRD ファイル, ADF, ASC, BIL, DDF, DEM, ERS, FLT, GXF, HDF, HDR, LAT, P3D, RAW, VTK といった様々な種類の 2D データフォーマットをグリッド化することで、目を見張るような高解像度の 3D サーフェスを作成することができます。Voxler で既にグリッド化された完全な 3D データセットから生成されたボリュームに任意のスライスを作成するのにも HeightFields が適しています。

ハイト・フィールドは、3D グリッドデータの断面の値を表します。
標高をあらわすこのハイトフィールドは Surfer のグリッドファイルから生成されたものです。

USGS 標高データセットで生成されたこのハイトフィールドは、3D サーフェス上に標高をあらわす等高線 (左) を重ねたものと、航空写真 (右) を重ねたものです。

 

3D ボーリング抗モデル

Voxler では、直線および直線から逸れた井戸の穴を完全な 3D 空間にモデル化することができます。井戸の経路をモデル化したら、井戸の経路に沿って複数のログ変数を同時にあらわすことができます。この画像では、土壌タイプの違いが色によって、また、フリクション比の違いがディスクサイズによってあらわされています。Voxler では、これらのプロパティの全てを完全に編集することができます。

3D ボーリング抗モデルの例
3D ボーリング抗モデルの例

 

容積 (ボリューメトリック) 計算

Voxler では、Isosurface モジュールまたは FaceRender モジュールを使って素早く簡単に体積を計算することができるようになりました。マウスをクリックするだけで、指定した Isovalue より上部または下部の体積を求めたり、FaceRender によって表示されたブロックの数を求めることができます。Isosurface の場合、スライダーコントロールを動かして Isovalue の値を変更すると、それに応じて Property Manager に表示される体積の計算結果が自動的に更新されます。

容積 (ボリューメトリック) 計算の例

 

3D ボクセルモデル

Voxler の FaceRender モジュールは、非補間のボクセルデータをブロック型のモデルで表示するものです。ターゲットとするコンポーネントの値が、異なるカラーのブロックとして表現されます。ブロック数、ブロックの平均値、および、表示されたブロックの体積を計算し、Property Manager に表示させることができます。

Voxler の FaceRender モジュールによって地中の鉱体をボリューム内に表示した例。

 

流線 (Stream Lines)

StreamLines は、流体の経路上の速度、3D 空間における速度の分布を表します。色によって、速度の大小を表現します。この手法は、重量の無い粒子を指定したシードポイントに注入し、フィールドにおけるそれらの経路をトレースするものです。粒子が停止するのは、速度がゼロになった場合、流れの最大長に達した場合、または、流れが場の境界を横断した場合です。

渦の経路を流線で表しています。紫から赤になるほど、経路上の速度が速くなります。

 

ベクトルプロット (Vector Plot)

VectorPlot プロットは、3D グリッドまたはポイントデータを使って、方向と大きさを線または矢で表します。大きさは長さだけでなく色でも表せます。

ベクトルの矢は、3D グリッドの XYZ 空間において方向と大きさを表します。大きさは色で表現することもできます (赤>紫)。

 

ポイントクラウドと散布図 (Scatter Plot)

ScatterPlot は、複数のポイントやシンボルをポイントクラウドとして真の 3D 空間に表示するものです。Voxler は、3D 空間に任意のワークシートやタブ区切りデータからなる XYZ または XYZC データを取り扱う様々な場面に利用可能です。お使いのデータの値ごとに、異なるカラーを指定したり、各種シンボルを指定することができます。お持ちのデータを使って、他に類を見ない 3D 表現に仕上げることができます。また、Voxler の 3D 回転を使えば、お持ちのポイントデータの関係性をあらゆる角度から調べることができます。Voxler には、散布図のための幾つかのラベルオプションも用意されています。

ボーリング孔で採取されたデータをシンボルで表した散布図です。色によって、各ポイントでの濃度を表しています。

 

Ortho (オルソ) と Oblique (オブリーク) 画像

オルソ画像 OrthoImage とオブリーク画像 ObliqueImage はデータのスライスを表示するものです。オルソ画像は、正しい地図の位置に地理参照画像ファイルを表示するのに利用することもできます。オブリーク画像は任意の 3D 方向の画像を表示します。この例は、地理参照 TIF ファイルをオルソイメージとして 3D ハイトフィールドに重ね合わせたものです。

この画像は、地理参照 TIF ファイルをオルソ画像として 3D HeightField 上にドレープ (重ね合わせた) したものです。

 

クリッププレーン (Clip Plane)

どのグラフタイプでも、ある面の片側を見えなくするクリッププレーン ClipPlane を設定することができます。特定の部分を表示させるために、異なる角度で複数のプレーンを設定することができます。

クリッププレーンは、一部を切り取って、見えなかったところを見えるようにすることができます。ここでは2つのプレーンを用いて角付けされた部分を表示させています。

 

軸 (Axes)

XYZ 座標の領域を示すために、プロットに軸 Axes を加えることができます。軸毎に色分けされています。軸ラベルのプレーンの切換、軸目盛の各点でラベルをを回転させることができます。

XYZ 各領域を示す軸。軸の色、テキストの角度は自由に変更することができます。

 

境界ボックス (Bounding Box)

境界ボックス BoundingBox は、XYZ データの範囲を示すためのものです。等値面のように全データ領域をカバーしていないグラフなどに、データ範囲を設定するときに使用します。画像出力の位置合わせなどに役立ちます。

左側の等値面は、何らかの参照点がないと理解するのが困難です。同じ等値面に境界ボックスを加えた右側の図は、非常にわかりやすくなります。

 

3D グリッド (3D Gridding)

Voxler は、XYZC データ (値C をもつ XYZ 座標) を取り扱え、 逆距離加重法 (Inverse Distance 法)、部分多項式法 (Local Polynomial 法) を使って等間隔直交座標系 3D グリッドを作り出します。最大/最小、中央値、平均、四分位数、標準偏差、分散、合計、密度、最近傍点/再遠距離点までの距離などを含む、多数のデータメトリクスを計算することができます。

Voxler は XYZC データ (黒) を使って、等間隔直交座標系 3D グリッド (紫) を作り出し、境界ボックスなどと共に等値面、立体の描画などを行うことができます。

 

その他のオプション

Voxler は、複製したデータポイントの削除、X、Y、Z またはデータ値によるデータポイントの削除、正規・距離加重・ガウス平準化、データメトリクス、画像演算などのフィルタ (Filter) を含むたくさんのオプションを有しています。その他、変化率 (Gradient)、最大 3 つまでの 3D グリッドファイルのグリッド体積の計算 (Math)、最大 5 ファイルのマージ (Merge)、再サンプリング (Rresample)、サブセット (Subset)、トランスフォーム (Transform) などが行えます。

Network > Computational メニュー

 

照明の設定

照明には、環境照明、ストロボ、方角、点、スポットライトがあり、いずれも色、強度、方向が設定できます。方角、点、スポットライトの位置・方向を設定をする場合は、グラフィカルな設定ツールを使用します。

設定ツールを使って緑色の光源の位置と角度を設定します。

 

印刷

Voxler は、ページをまたがるようなグラフを印刷するときに大変便利なプレビュー機能を備えた印刷ダイアログを搭載しています。どんなに大きなプロットでも、一目瞭然です。印刷ページ数がダイアログに表示されます。全体を印刷するか、開いている所だけを印刷するか選べます。必要に応じて解像度、アンチエイリアス、背景色を設定することができます。

印刷品質を簡単に設定することができます。実際に印刷する前に、複数のページにまたがる大きなプロットでも、仕上りを確かめることができます。

ネットワークマネージャー

Voxler の Network Manager は、モジュール (入力データ、演算、グラフ、情報) の連結状況をグラフィカルに表示します。緑、黄色、赤の表示灯は、各モジュールの状態を表しています。モジュールを選択してクリックし、プロパティウィンドウを開くと、その設定を見ることができます。

ネットワークマネージャーは、入力、演算、グラフ、情報モジュールの状態と連結の様子を表しています。

 

プロパティマネージャー

Property Manager には、設定を変更するための編集ボックス、スライダ、ボタンが用意されています。

選択したモジュールの設定は、プロパティマネージャーで見ることができます。編集ボックス、スライダ、ボタンが使用できます。

 

対応ファイル形式

Voxler は、各種フォーマットのデータをインポートおよびエクスポートすることができます。

Import File Types

Point and Well Data:

  • Access Database (ACCDB, MDB)
  • Amira Mesh (AM,COL)
  • Comma Separated Data (CSV)
  • Golden Software Data (DAT)
  • DBF Database (DBF)
  • LAS Well Data (LAS)
  • LiDAR Data(LAS)
  • PLOT-3D (P3D,XYZ)
  • Sylk Spreadsheet (SLK)
  • Text Data (TXT)
  • Voxler Data (VDAT)
  • Excel Spreadsheet (XLS, XLSX)

Geometry Data:

  • AutoCAD DXF (DXF)
  • Google Earth KML/KMZ (KML, KMZ)
  • MapInfo Interchange (MIF)
  • Golden Software PlotCall (PLT)
  • Standford Polygon (PLY)
  • SEG-Y Seismic Data (SGY, SEGY)
  • ESRI Shape (SHP)

Lattice AND Image Data:

  • Amira Mesh (AM,COL)
  • GLOBE DEM (?10g)
  • ESRI Arc/Info Binary Grid (ADF)
  • ACR-NEMA Medical Image (AN1,AN2)
  • ESRI ArcInfo ASCII Grid (ASC, AIG, AGR, GRD)
  • CPS-3 Grid (ASC, DAT, GRD, CPS, CPS3)
  • Z-MAP Plus Grid (ASC, DAT, GRD, XYZ, ZMAP, ZYC, ZYCOR)
  • Amira Stacked Image (ASI)
  • Banded Lattice (BIL, BIP, BSQ)
  • Windows Bitmap (BMP)
  • SDTS Raster [DEM] (DDF)
  • USGS Digital Elevation Model (DEM)
  • DICOM3 Medical Image (DIC, DCM, AN?)
  • USGS ETOPO5 (DOS, DAT)
  • DTED ((DT0, DT1, DT2, DT?)
  • ER Mapper (ECW)
  • ER Mapper Grid (ERS)
  • ERDAS Imagine (IMG)
  • AVS Field (FLD)
  • ESRI Float Grid (FLT)
  • GIF Image (GIF)
  • Surfer Grid (GRD)
  • Geosoft Binary Grid (GRD, GGF)
  • Grid eXchange (GXF)
  • Hierarchical Data Format (HDF)
  • GTOPO-30 (HDR)
  • Analyze 7.5 Medical Image (HDR [data set], IMG [image])
  • SRTM Elevation Data (HGT)
  • Leica Confocal Raw Slices (INFO)
  • JPEG Conpressed Bitmap (JPG, JPEG)
  • JPEG-2000 Bitmap (JP2, JK2,JPC, JPT, JPEG2000, J2000)
  • Iris Explorer (LAT)
  • PLOT-3D (P3D, XYZ)
  • ZSoft Paintbrush Bitmap (PCX)
  • PDF (Raster) PDF
  • Portable Network Graphic (PNG)
  • Portable Bitmap (PNM, PPM, PGM, PBM)
  • netCDF Network Common Data Form (NC)
  • Sun Raster (RAS, SUN)
  • Raw Binary Lattic (RAW, BIN)
  • Silicon Graphics [SGI] Image (RGB, RGBA, BW)
  • Idrisi Raster (RST, IMG)
  • SEG-Y Seismic Data (SGY, SEGY)
  • LizardTech MrSID Image
  • Metamorph STK (STK)
  • TrueVision Targa (TGA)
  • Tagged image File Format (TIF, TIFF)
  • Voxler Data (VDAT)
  • Visualization Toolkit (VTK)
  • AVS X-Image (X, XIMG)

Export File Types

Point, Image, Vector, and Grid Data:

  • ESRI Arc/Info Binary Grid (ADF)
  • Amira Mesh (AM, COL)
  • ESRI ArcInfo ASCII Grid (ASC, AIG, AGR, GRD)
  • CPS-3 Grid (ASC, DAT, GRD, CPS, CPS3)
  • Z-MAP Plus Grid (ASC, DAT, GRD, XYZ, ZMAP, ZYC, ZYCOR)
  • Banded Lattice (BIL, BIP, BSQ)
  • Windows Bitmap (BMP)
  • Data (CSV)
  • Golden Software Data (DAT)
  • XYZ Grid (DAT)
  • USGS Digital Elevation Model (DEM)
  • AutoCAD DXF (DXF)
  • Encapsulated Postscript (EPS)
  • ER Mapper Grid (ERS)
  • AVS Field (FLD)
  • ESRI Float Grid (FLT)
  • GIF Image (GIF)
  • Surfer Grid (GRD)
  • Geosoft Binary Grid (GRD, GGF)
  • Grid eXchange Format (GXF)
  • Hierarchical Data Format (HDF)
  • Analyze 7.5 Medical Image (HDR [data set], IMG [image])
  • Inventor, SGI Open Inventor (IV)
  • JPEG Conpressed Bitmap (JPG, JPEG)
  • Iris Explorer (LAT)
  • netCDF Network Common Data Form (NC)
  • PLOT-SAVE Data4 (PSAVE Data4, XYZ)
  • ZSoft Paintbrush Bitmap (PCX)
  • PDF [Raster] (PDF)
  • Portable Network Graphic (PNG)
  • Portable Bitmap (PNM, PPM, PGM, PBM)
  • Sun Raster (RAS, SUN)
  • Raw Binary Lattice (RAW, BIN)
  • Silicon Grahics [SGI] RGB Image (RGB, RGBA, BW)
  • Sylk Spreadsheet (SLK)
  • TrueVision Targa (TGA)
  • Tagged Image File Format (TIF, TIFF)
  • Text Data (TXT)
  • Voxler Data (VDAT)
  • Visualization Toolkit (VTK)
  • AVS X-Image (X, XIMG)
  • Excel Spreadsheet (XLS, XLSX)

 

オートメーション

オリジナルのスクリプトを作成して、繰返し行う作業を自動化しましょう!同じ工程を何度も繰り返して無駄な時間を費やすことはありません。簡単なスクリプトを記述すれば済むのです。Visual Basic, C++, Python, Perl など、オートメーションに対応したプログラミング言語を使用すれば、インタラクティブに実行された操作をコントロールすることができます。

Voxler の Scripter のスクリプティングウィンドウにスクリプトを読み込んだ例

 

動画のキャプチャー

Voxler には、動画を録画する機能が追加されました。アニメーションを AVI ファイルに保存することができます。作成したマップや画像に変更を加え、AVI 形式で録画したら、他のユーザーとそれを共有できます。動画設定では、出力される AVI ファイルの画質とファイルサイズを指定できます。

Voxler の Capture Video コマンドを使えば、Viewer ウィンドウで行った回転、ズーム、オブジェクトのプロパティの変更をキャプチャすることができます。