Voxel

Ein Voxel, kurz für „Volumenpixel“, ist eine grundlegende Einheit des dreidimensionalen Raums in der Computergrafik und Bildgebung. Man kann es sich als das 3D-Äquivalent eines Pixels vorstellen, das einen einzelnen Punkt in einem 2D-Bild darstellt. Im Gegensatz dazu repräsentiert ein Voxel einen Punkt in einem 3D-Volumen oder -Gitter, typischerweise in einer regelmäßigen Gitterstruktur.

Voxel werden aufgrund ihrer Fähigkeit, volumetrische Daten darzustellen und zu manipulieren, häufig in der 3D-Modellierung und in Spielen verwendet. Bei der 3D-Modellierung können Voxel zur Konstruktion komplexer Objekte und Umgebungen verwendet werden, indem einzelne Voxeleinheiten platziert und manipuliert werden. Jedes Voxel kann verschiedene Attribute wie Farbe, Transparenz und Materialeigenschaften speichern und so die Erstellung detaillierter und realistischer Szenen ermöglichen.

Voxelbasierte Modellierungstechniken bieten mehrere Vorteile. Erstens bieten sie eine unkomplizierte Darstellung fester Objekte, da Voxel die Raumbelegung direkt kodieren. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen wie die medizinische Bildgebung, bei der das Innere des menschlichen Körpers genau dargestellt werden muss. Darüber hinaus unterstützen voxelbasierte Modelle eine einfache Änderung und Verformung, da einzelne Voxel unabhängig voneinander hinzugefügt, entfernt oder transformiert werden können.

Im Bereich Spiele werden Voxel für verschiedene Zwecke genutzt. Voxelbasierte Rendering-Techniken können optisch ansprechende Grafiken erzeugen, insbesondere für Spiele mit blockiger oder pixeliger Ästhetik. Voxel-Engines bieten häufig Funktionen zur prozeduralen Generierung und ermöglichen so die Erstellung umfangreicher und dynamischer Spielwelten. Voxel werden auch für physikalische Simulationen eingesetzt, da sie eine präzise Kollisionserkennung und Interaktion zwischen Objekten ermöglichen.

Darüber hinaus werden Voxeldatenstrukturen beim Leveldesign und der Geländegenerierung verwendet. Durch die Darstellung des Geländes als Voxelgitter können Spieleentwickler realistische Landschaften mit unterschiedlichen Höhen, Vegetationen und geologischen Merkmalen erstellen. Dieser Ansatz bietet Flexibilität bei der Änderung des Geländes zur Laufzeit und ermöglicht dynamische Umgebungen, die durch Spieleraktionen oder prozedurale Algorithmen geändert werden können.