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4.1 .1 .1 .1 實驗環境 實驗環境 實驗環境 實驗環境
以下是本實驗之軟硬體設備：
1. CPU：Intel Core2 Due 2.99GHz 2. 記憶體：3.25GB
3. GPU：nVIDIA GeForce 210
顯示卡記憶體：512MB
Multi-processor 數量：2 （共 16 Processor）
4. 作業系統：Microsoft Windows XP Professional 5. 開發軟體：Microsoft Visual .net 2005
6. 繪圖函式庫：OpenGL
GLUT：藉由 GLUT 來建立影像輸出視窗，利用滑鼠控制視角，另外開 啟轉換函數之視窗，以滑鼠及鍵盤調整顏色等事件。
Pixel Buffer Object（PBO）：計算過後的光線投射法結果寫進 PBO，在由 顯示卡將 PBO 輸出到螢幕上。
在本研究中，以 5122作為輸出影像大小之初始設定，渲染一張影像時間約為 91 ms~125 ms，每秒更新畫面數（Frames per second, FPS）大約為 8.5 fps~10.0 fps，渲 染時間的差異是因為不同視線角度下，實際穿越立體資料的射線數量，以及每一條 射線行進距離所引起的。
在表 4-1 中，我們可以看到以 CPU 計算預先積分法，並且將轉換函數載入顯示 卡中的 Texture memory，平均計算以及載入的時間約為 1172 ms，假設我們頻繁的更 新轉換函數，例如以手動方式在我們提供的介面進行顏色或透明度的微調，其渲染 結果將有所停頓才能呈現；我們使用 CUDA 執行預先積分法，取得大小 4096 × 4096
的二維轉換函數，其平均計算以及載入時間約為 109 ms。
表 4-1 預先積分法之二維轉換函數計算時間
平均計算時間以及載入轉換函數（ms）
CPU 端 1172 ms
GPU 端 109 ms
圖 4-1 為預先積分法之結果，其中 A、C、E 圖分別為未開啟預先積分之頭部
CT、胸腔 CT 以及胸腔 CT 局部特寫，B、D、F 圖則為開啟預先積分法之效果。在 A、C、E 圖中可以看見低取樣頻率下渲染結果有嚴重的水波紋影響，而 B、D、F 圖中的水波紋經由預先積分法的使用，大幅降低了水波紋對渲染結果之影響。
圖 4-1 預先積分立體渲染法結果。圖 A、C、E 為未開啟預先積分法之渲染結果，
圖 B、D、F 為開啟預先積分法之渲染結果。
在圖 4-2 中為我們比較在較低的取樣頻率使用預先積分法，與在較高的取樣頻 率不使用預先積分法之結果，其中 A 與 C 的取樣距離為每 0.01 做一次取樣，而 B 與 D 的取樣距離為每 0.005 做一次取樣，可以看見較低取樣頻率下使用預先積分法 的渲染結果與高取樣頻率渲染結果相近。
圖 4-2 預先積分法與較高取樣頻率結果比較。A 與 C 為低取樣頻率下開啟預先積分 法之渲染結果，B 與 D 為高取樣頻率下之渲染結果。
圖 4-3 立體渲染法之光照效果結果。A 為未開啟光照特效之原圖，BCDE 為不同光 源位置，分別為左方、後方、右方以及前方。
在章節 2.2 中，根據所獲得的各器官 CT 值範圍以及色彩值，我們另外提供幾 種不同情況之轉換函數設計:
全身（Body）:為我們設計的初始轉換函數，其範圍從-200 HU 至 2000 HU，低 於-200 HU 大多為空氣或其他低密度物質，高於 2000 HU 除了少數骨骼外，還有如 金屬等高密度物質，我們以脂肪、軟體組織、海綿骨、緻密骨等範圍作為主要顏色 設計。
予骨骼之 RGB 值，如圖 4-5 所示。
圖 4-5 骨骼的轉換函數之設計。
肺部（Lung）:肺部 CT 經常用來觀察肺臟中空氣的變化，而正常充氣的肺臟，
其 CT 值範圍在-900 HU 至-500 HU 之間，由於在這個觀察範圍內包含了空氣，因此 轉換函數的設計上，越接近 CT 值-900 HU 就以藍色作為空氣的顯示，越接近-500 HU 的 CT 值就以脂肪作為肺臟的顏色，如圖 4-6 所示。
圖 4-6 肺臟的轉換函數之設計。
腦部（Brain）:大腦白質的 CT 值大約是 20 HU 至 35 HU，大腦灰質得 CT 值大 約是 35 HU 至 45 HU。依照表 2-1 給予骨骼之 RGB 值，如圖 4-7 所示。
圖 4-7 腦部的轉換函數之設計。
CT 血管造影（Angiography）:血管造影是透過顯影劑來突顯血管與其他組織的 CT 值，幫助確定血管結構和術前規劃，而顯影劑的使用使得血管的 CT 值高於各器 官，這裡我們以兩種不同 CT 範圍來設計轉換函數，一個是以 100 HU 至 250 HU 作 為顯影劑的強度，如圖 4-8 所示，CT 值超過大部份的軟體組織，因此較適合觀察血 管；另一個範圍以 45 HU 至 250 HU，如圖 4-9 所示，腎臟、脾臟的 CT 值在顯影劑 的影響下，CT 值大約會來到 100 HU 以上，但是肝臟對顯影劑吸收的程度不如腎臟、
脾臟那麼強烈， CT 值僅提升約 15~20 HU，因此我們讓 45 HU 至 100 HU 以肝臟 顏色呈現。
圖 4-8 血管造影的轉換函數之設計。
圖 4-9 腹腔血管造影的轉換函數之設計。