如何在MATLAB中实现类似Plotly Volume的透明3D体可视化？

我希望在MATLAB中实现类似Plotly的Volume组件的体可视化效果。已尝试MATLAB官方文档中的多数方法，也试用了vol3d工具。

需求很明确：仅需一个整体高度透明的3D图，将数值进行局部分组并呈现为彩色“云状”，且支持turbo这类2D色图，无需严格追求精度（如抗锯齿）。

现有尝试的问题说明 #

以下是最接近目标的几种方法及其问题：

• isosurface与isocaps：颜色映射错误，最大值显示为最小值，且内部过于空洞/透明。
• slice：若要颜色显示合理，alpha需设置过低；提高alpha则低数值区域会过度杂乱；alpha('color')对内部数值的透明度不足。
• vol3d：缺乏透明度，呈现出类似砖块的质感。

我尝试反转isosurface/isocaps的输入符号并偏移数值，会产生无法理解的变化，同时也无法理解文档中isovalue参数的定义。

代码 #

MATLAB 测试代码 #

OPTS = {'iso', 'slice', 'vol3d', 'slice-color'};
OPT = OPTS{1};

[X, Y, Z] = ndgrid(linspace(-8,8,40), linspace(-8,8,40), linspace(-8,8,40));
D = sin(X.*Y.*Z) ./ (X.*Y.*Z) * 100;
D = max(min(D, 100), 20);  % clip to [20, 100]

figure
colormap('turbo')
% make cube
xdim = size(X, 1);
daspect([size(X,2)/xdim, 1, size(X,3)/xdim])

switch OPT
    case {'iso', 'vol3d'}
        view(3)
        axis tight
        
        camlight left
        camlight
        lighting gouraud

        if strcmp(OPT, 'iso')
            isosurface(D, 20)
            isocaps(D, 20)
            alpha(.5)
        else
            vol3d('CData', D);
        end
    case {'slice', 'slice-color'}
        g = linspace(-8,8,40);
        h = slice(g,g,g, D, g,g,g);
        set(h,'EdgeColor','none',...
            'FaceColor','interp',...
            'FaceAlpha','interp');
        if strcmp(OPT, 'slice')
            alpha(.01)
        else
            alpha('color')
        end
end

Python/Plotly 参考实现代码 #

import numpy as np
import plotly.graph_objs as go
import plotly.io as pio
pio.renderers.default = 'browser'

X, Y, Z = np.mgrid[-8:8:40j, -8:8:40j, -8:8:40j]
V = np.sin(X*Y*Z) / (X*Y*Z) * 100
V = np.clip(V, 20, 100)

vkw = dict(showscale=False, colorscale='turbo', surface_count=50, opacity=.2)
fig = go.Figure(go.Volume(x=X.flatten(), y=Y.flatten(), z=Z.flatten(),
                          value=V.flatten(), **vkw))
fig.show()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者OverLordGoldDragon