Citosol predstavlja največji delež notranjosti celice in ima ključno vlogo pri njenem delovanju. Zaradi svojih optičnih in dinamičnih lastnosti je njegova realistična vizualizacija zahteven izziv, še posebej pri digitalnem slikanju in simulacij bioloških procesov. V sodobnih mikroskopskih slikah je citosol pogosto slabo predstavljen, kar vodi v izgubo pomembnih informacij o njegovi strukturi in dinamiki.
Cilj diplomske naloge je razvoj proceduralnega generativnega modela citosola, ki omogoča realistično simulacijo njegovih optičnih lastnosti in gibanja. V ta namen smo uporabili metodo projekcije največje intenzitete za vizualizacijo volumetričnih podatkov in proceduralne tehnike šuma, kot sta Perlinov in vrtinčni šum, za simulacijo turbulentnih tokov. Implementacija temelji na WebGPU in uporablja senčilnike, ki omogočajo učinkovit prenos izračunov na grafično strojno opremo.
Rezultat je interaktivna simulacija citosola, kjer lahko uporabnik prilagaja parametre, kot so prag vzorčenja, hitrost gibanja in motnost. Aplikacija omogoča realistično vizualizacijo citosola v realnem času in nudi platformo za nadaljnje raziskave na področju digitalne biologije in znanstvene vizualizacije.The cytosol constitutes the largest portion of a cell’s interior and plays a crucial role in its function. Due to its optical and dynamic properties, achieving a realistic visualization of the cytosol is a challenging task, especially in digital imaging and biological process simulations. In modern microscopic imaging, the cytosol is often poorly represented, leading to the loss of essential information about its structure and dynamics.
The goal of this thesis is to develop a procedural generative model of the cytosol that realistically simulates its optical properties and motion. To achieve this, we utilize the maximum intensity projection method for visualizing volumetric data and procedural noise techniques, such as Perlin noise and Curl noise, to simulate turbulent flows within the cytosol. The implementation is based on WebGPU and employs shaders to efficiently offload computations to the GPU.
The result is an interactive cytosol simulation, allowing users to adjust parameters such as sampling threshold, motion speed, and opacity. The application provides a real-time, visually realistic representation of the cytosol and serves as a platform for further research in digital biology and scientific visualization
