Что такое воксели — и в каких программах вы можете создать воксель-арт

Рассказываем, как воксели пришли в рисование из медицины, и, хотя им пророчили будущее 3D-визуализации, стали инструментом для стилизованной графики.

image8.jpg

Автор: Mari K

В 2D-изображениях, если достаточно увеличить масштаб, вы сможете увидеть крошечные квадраты разных цветов — пиксели. Из их комбинации составляется цельное изображение.

image9.png

Воксели [c английского «объемный пиксель»: volume + pixel] ведут себя очень похоже, их даже называют 3D-аналогами пикселей. Если не уходить в сложные технические рассуждения, то разница между пикселем и вокселем в том, что у вокселя есть дополнительная ось Z, которая позволяет ему располагаться в трехмерном пространстве.

image4.png

На DTF есть подробная статья с фундаментальным объяснением разницы между вокселями и пикселями (и не только). Мы не будем так глубоко уходить в детали. Мы поговорим об истории вокселей, где они используются и в каких программах с ними работают.

image13.png

Воксельная визуализация одной из самых значимых сцен «Властелина колец» от Mauri Helme.

Как появились воксели и почему мы так редко слышим про них сегодня

Использовать воксели начали в медицине. В 1973 году Годфри Хаунсфилд разработал компьютерную томографию на основе рентгеновских лучей (КТ). Это было одним из первых применений объемного моделирования в медицинской визуализации. За это в 1979 году он получил Нобелевскую премию по физиологии в медицине (вместе с Алланом Кормаком «за новаторскую работу в области компьютерной томографии»).

image12.png

3D-визуализация черепа с помощью КТ.

В 1992 году воксели начали использовать в видеоиграх. Comanche: Maximum Overkill — первая коммерческая игра, в которой применялась воксельная технология. Вся местность Comanche — рендеринг на основе вокселей. На тот момент такой способ обеспечивал гораздо более реалистичное и подробное представление местности, чем векторная графика и полигоны того времени.

По сути, воксели в 3D выступали за частицы, из которых состоит реальный физический мир, поэтому уже тогда объекты выглядели правдоподобнее полигональных. Но на их обработку требовались слишком большие мощности, которых на тот момент не было. У полигонов в этом плане было преимущество — они требовали меньших мощностей и алгоритмы рендеринга были проще. Поэтому с начала 2000х большую часть процессоров создавали, ориентируясь на полигоны. Сегодня воксельные объекты с высоким разрешением многое оборудование просто не выдержит. Хотя некоторые технологии все же разрабатывают, например Atomontage.

Но пока полигоны «побеждают», и удел вокселей — стилизация.

image21.png

Фанарт по Horizon Zero Dawn.

image17.gif

Воксельная анимация от John Kearney

Где используют воксели

Воксель-арт — это направление цифрового искусства, в котором изображение создается из 3D-кубов. Работы с использованием вокселей стали популярными среди художников по всему миру из-за их приятной эстетики.

image19.png

image2.png

Автор: Mari K

Видеоигры

Воксели пользуются определенной популярностью в игровой индустрии, особенно в мобильных играх, например Crossy Road и Shooty Skies.

image1.png

Еще одна популярная мобильная игра, в которой используют воксели, это Monument Valley.

image7.png

ПК-игры

Игр на ПК, где используются только воксели, немного. В основном разработчики комбинируют их с полигонами. Например, в No Man's Sky планеты и луны сделаны на основе вокселей, а персонажи и корабли — полигональные.

image5.png

В Roblox ландшафт также сделан из вокселей.

image18.png

В 2020 году в Steam вышла Teardown — одна из немногих, полностью воксельных игр.

Популярнейшая игра Minecraft — интересный пример. С одной стороны, ландшафт в Майнкрафте создан из полигональных кубов, что формально не является вокселями. С другой стороны, Minecraft хранит карту в виде воксельной сетки, но для рендеринга использует полигональные меши.

image6.png

Кино

Наверное, самый известный воксельный фильм — комедия 2015 года «Пиксели». Создатели вдохновлялись одноименной короткометражкой Патрика Джина 2010 года. Правда, в ней культовые персонажи выглядели гораздо проще.

image3.gif

Все визуальные эффекты фильма созданы с помощью вокселей. Сначала команда создавала простые модели персонажей с плавным шейдингом и базовыми ригами. Затем вокселизировали их в Houdini.

Программы, в которых вы можете создать воксель-арт

Многие художники любят воксели не за потенциал создания гиперреалистичных сред, а за пиксельную эстетику и ностальгию. Преобразовать модель в воксельный объект можно даже в Блендере. Но обычно художники предпочитают создавать 3D-модели в специальных редакторах.

image16.png

Автор: Pit Baldriz.

MagicaVoxel

Самое популярное ПО для воксель-арта. Большинство воксельных проектов на Artstation созданы именно в этой программе. У Magicavoxel большое комьюнити с десятками бесплатных уроков (и не только по MagicaVoxel).

Десктопная программа экспортирует файлы только в формате .OBJ, мобильная версия Mega Voxels Play позволяет экспортировать в разных форматах, в том числе .OBJ и .VOX.

Плюсами программы называют понятный интерфейс, большой набор инструментов и отсутствие подписок и лицензий.

image20.png

Автор: Paul Riehle

Qubicle Voxel Editor

  • Цена: от 360 до 2030 рублей (зависит от количества дополнительного контента).
  • Платформы: Windows.

Менее популярная программа, продается в Стиме. На официальном сайте можно скачать и бесплатную версию, но с ограниченным набором функций.

Из плюсов программы называют большой набор инструментов и поддержку большого количества форматов для экспорта и импорта.

image10.png

Арт, созданный в Qubicle. Автор: Zach Soares.

Goxel

  • Цена: декстопные версии бесплатно, мобильные — платно.
  • Платформы: Windows, MacOs, Linux, Android (499 рублей), iOS (~5 долларов).

Среди плюсов программы пользователи отмечают простой и понятный интерфейс, доступность на многих платформах (особенно Линукс) и экспорт во многих форматах, включая Magica Voxel, Qubicle, glTF2, obj, ply, build engine.

image14.jpg

Автор: Thibault Simar.

Еще больше программ с их плюсами и минусами можно найти здесь.

Напоследок — пример фотореалистичной пиксельной анимации волн. Для этой симуляции художник задействовал большое количество частиц, поэтому волны выглядят реалистично, а точно смоделированная гидродинамика [сцена создана в Houdini] приводит к их нужному взаимодействию, напоминающему реальное поведение воды:

Houdini - Beach from Federico Martini on Vimeo.

671 0 850 8
0
RENDER.RU