Ein Voxel (Kurzform für „Volumetric Pixel“) ist das dreidimensionale Pendant zu einem Pixel: Er repräsentiert ein winziges Volumenelement innerhalb eines 3D-Raumes. Statt wie ein Pixel nur Farbe auf einer Fläche darzustellen, beschreibt ein Voxel Farbe, Dichte oder andere Eigenschaften in einem räumlichen Gitterpunkt – ähnlich einem digitalen Würfel.
Voxel-basierte Datenstrukturen werden verwendet, um dreidimensionale Räume, Objekte oder Materialien als eine Art „Würfelwolke“ zu speichern. Diese Methode unterscheidet sich grundlegend von der klassischen Polygon-Modellierung, bei der nur die Oberfläche eines Objekts beschrieben wird. Voxels hingegen erfassen das Innere und Äußere gleichermaßen – ideal für volumetrische Effekte wie Rauch, Nebel, medizinische Bildgebung oder zerstörbare Materialien. Jeder Voxel besitzt in der Regel eine feste Position im Raumgitter und kann mit Informationen wie Farbe, Transparenz, Materialeigenschaften oder physikalischen Daten (z. B. Temperatur) angereichert werden. Im Gegensatz zu Polygonen ist die Darstellung durch Voxels häufig aufwendiger in der Verarbeitung, da die Datenmengen bei hoher Auflösung exponentiell steigen. Gleichzeitig bieten sie Vorteile in der Darstellung organischer, unregelmäßiger oder dynamisch veränderlicher Strukturen – z. B. bei Simulationen, digitalen Zwillingen oder medizinischen Scans (wie CT oder MRT). In der Echtzeitvisualisierung, wie sie VRTX Labs umsetzt, können Voxels beispielsweise genutzt werden, um komplexe Volumendaten zu analysieren, zu visualisieren oder interaktiv zu erkunden – etwa in der Ausbildung, Fehlerdiagnose oder digitalen Planung. Auch in Verbindung mit Ray Tracing oder modernen GI-Algorithmen finden Voxels Anwendung, da sie den Lichttransport im Raum effizient beschreiben können. Für besonders große Datenmengen kommen adaptive Voxelstrukturen wie Octrees zum Einsatz, die Speicherbedarf und Rechenzeit optimieren. Letztlich sind Voxels keine Alternative, sondern eine Ergänzung zu anderen 3D-Datenformaten – überall dort, wo nicht nur Form, sondern auch räumliche Substanz, Dynamik oder innere Eigenschaften visualisiert werden sollen.