Воксель — элемент объемного изображения. Это аналог пикселей для 3D пространства, представляющий альтернативу полигону. Если пиксель (элемент двухмерного изображения) можно определить двумя координатами X и Y, то для определения вокселя также необходима третья координата Z. Каждый воксель определяется цветом и расположением в пространстве.

Воксель (voxel)

3D модель можно представить состоящей из маленьких кубиков — вокселей

Представьте куб, в котором любая точка на внешней стороне выражается координатами X и Y. Третья же координата Z определяет положение в самом кубе. С помощью этой информации и программного обеспечения для трехмерного рендеринга (визуализации) получают двухмерные изображения трехмерных объектов под разными углами. 

Воксель — что это?

Воксели представляют в виде трехмерных пикселей (элементов растровых картинок). Они также считаются аналогами атомов в компьютерном моделировании. Это означает, что любой трехмерный объект можно представить в виде набора кубиков. Каждый такой миниатюрный куб — воксель. Понятие voxel образовалось от слияния слов volumetric и pixel, что переводится как «объемный пиксель». 

В отличие от многоугольников, составляющих каркас трехмерного объекта и пикселей, воксели считаются настоящими 3D кирпичами. Это не 2D плоскость, которая «окружает» пустое трехмерное пространство.

Моделирование с помощью виртуальных пикселей уже практически не используется при создании трехмерной графики. Вместо этого часто применяют два способа:

  1. Основанный на плоских полигонах. Разрабатывается полый объект, не имеющий внутреннего наполнения. В большинстве случаев оно требуется, так как важен внешний вид.
  2. Основанный на вокселях — объемных кубах, заполняющих все пространство внутри трехмерного объекта. В таких предметах каждый кубик может нести в себе различную информацию. Например, о том, что он кожа, мускулатура или кость и так далее.

Преимущества вокселей:

  • легкость изменения отдельных элементов моделей — объекты лучше поддаются разрушению;
  • податливое и мощное средство в инструментарии художника;
  • возможность обойтись без 2D текстур в традиционном их понимании.

Также воксели используют для визуализации результатов исследований в науке и медицине. Объемные модели из маленьких квадратиков можно заметить при визуализации КТ, МРТ и УЗ исследований.

Недостатки вокселей:

Чтобы получить детализированную модель, необходимо огромное количество кубов, что требует больших вычислительных затрат процессора. Видеокарты неспособны рендерить воксели в исходном виде. Простой способ, с помощью которого обходят этот недостаток, можно увидеть в воксельных играх.

Игра Minecraft использует подобие воксельной графики для создания случайно генерируемого ландшафта, но рендеринг производит их с помощью многоугольников. Все происходит так же, как и в случае с полигональным моделированием на основе N-угольников с 4, 5 и более вершинами. Видеокарта извлекает из вокселей полигональную сетку, которая визуализируется и проходит триангуляцию (все полигоны превращаются в треугольники). Только после этого компьютер может обработать сцену и визуализировать ее на экране.

Воксели также не справляются с анимацией в реалистичных моделях, что затрудняет их использование без какой-либо поддержки со стороны полигонов. Персонажи и мобы (неигровые герои), например, — лучший пример полигонального моделирования. Воксели же больше подходят для организации отдаленного ландшафта. Это не жесткие правила, так как полигоны и воксели довольно эффективно комбинируются и сочетаются.

Меню