2.5D: Что такое воксельная графика?⁠⁠

В прошлый раз я рассказывал про амбициозные планы NVIDIA по превращению привычной растровой игровой графики в векторную, со всеми отсюда вытекающими позитивными и негативными последствиями. Тогда мы разобрались в том, чем вектор отличается от растра, и как это всё связано с нашей любимой высокополигональной 3D-красотищей. Только вот растром, вектором и 3D технологии цифровой визуализации не ограничиваются, и существует ещё и четвертый, наименее популярный способ отображения графики – воксельный.

Что это?

Мы уже знаем, что в растровой графике изображение формируется с помощью всего трёх параметров пикселя – его координаты по оси X, координаты по оси Y и его цвет. Векторная визуализация оперирует исключительно строками программного кода, которые описывают тот или иной графический объект. 3D – это нечто среднее между вектором и растром, поскольку на трёхмерные объекты, которые описаны в коде, накладывается растровая текстура.

Как бы странно это не звучало, воксельная графика – это обычный растр в трёхмерном пространстве, только к стандартным для растра параметрам цвета и координатам осей X и Y здесь прибавляют ещё и ось Z, то есть глубину. Так же как и пиксель в 2D графике был той минимальной единицей из массы которых строилось изображение, воксель – это самая мелкая единица объёмного изображения.

Наверняка вы сразу вспомнили про Minсraft, как идеальный пример для понимания воксельной графики. С одной стороны всё верно – Майнкрафт дейтвительно служит отличной иллюстрацией принципов работы вокселей, но с другой стороны – это, на самом деле, самое обычное 3D с трёхмерными моделями и текстурами, которое лишь пародирует воксельную графику.

Зачем оно?

Как я уже упоминал, воксельная графика не очень-то популярна. Связанно это с её негибкостью и повышенными аппетитами до аппаратных мощностей при попытке создать что-то более-менее реалистичное. Тем не менее, сильные стороны у вокселей тоже имеются.

Если говорить про компьютерные игры, то главное достоинство воксельной технологии – это её податливость к точечным изменениям. Так как воксель сам по себе является, условно говоря, тем кирпичиком, из которого строится некий объёмный объект, то изъять этот кирпичик из общей массы будет гораздо проще, чем пытаться деформировать цельный 3D объект. Короче говоря, разрушаемость в играх на вокселях делать очень просто и приятно.

В своё время воксели помогли игровой индустрии совершить переход от плоскости к объёму, когда, казалось бы, это было невозможно. Тот же Wolfenstein 3D на самом деле никакой не 3D, а наполовину плоский и наполовину воксельный шутан. Процесс реализации этого хитрого трюка заслуживает отдельной статьи.

Воксельную графику используют в медицине. Все эти ваши томографии, МРТ и УЗИ визуализируют именно в вокселях.

Воксельная модель головы не очень удачливого человека

Многие игровые движки точечно задействуют воксели в некоторых задачах, а особо непоседливые геймдизайнеры создают новые концепты, отталкиваясь от возможностей воксельнйо графики.

FEZ выглядела как совершенно плоская игра, пока уровень не начинал вращаться

Наконец, воксельная графика – это мощный инструмент в руках талантливого художника. В качестве награды за прочтение статьи предлагаю позалипать на крутейшие работы Sir Carma, которой работает в чистом вокселе, лишь украшая финальный результат шейдерами.

Кстати, вы можете сами попытать свои силы в бесплатной и самой популярной программе для создания воксель-арта – MagicaVoxel.

Вот такую милоту можно нарисовать за пару минут

Ещё мои статьи про причуды графических технологий:

Эволюция игровой физики

Игры будущего глазами NVIDIA

Персонажи ретро-игр в современном 3D