O que é um voxel? – Vocabulário tecnológico #5

Um voxel é a menor unidade de um espaço tridimensional, assim como um pixel é a menor unidade de uma imagem em duas dimensões.

Diferente do pixel, que possui largura e altura, um voxel tem largura, altura e profundidade. Ele funciona como um pequeno cubo que pode armazenar informações como cor, densidade ou opacidade.

Por exemplo, na computação gráfica, um voxel é um elemento tridimensional localizado em uma grade 3D, usado para representar objetos ou modelos em três dimensões. 

De forma semelhante a um pixel em uma imagem 2D, um voxel ocupa uma posição específica dentro da grade e pode armazenar informações como cor, densidade ou opacidade.

Geralmente, todos os voxels têm o mesmo tamanho. A combinação de múltiplos voxels em diferentes posições, cada um com atributos próprios, permite criar o que se conhece como um modelo baseado em voxels, utilizado em aplicações como visualização médica, simulações científicas e jogos.

Origem do termo voxel e seu significado

Na representação digital de objetos tridimensionais, especialmente em áreas como medicina, computação gráfica e simulações científicas, é necessário dividir o espaço em pequenas unidades para armazenar e manipular informações com precisão. É nesse contexto que surge o conceito de voxel.

O termo voxel surgiu da combinação de “volume” e “pixel”, ou seja, representa um ponto com volume no espaço 3D.

O pixel é a menor unidade de uma imagem 2D (vem do inglês picture element). Voxel surgiu como uma analogia direta, representando a menor unidade de um espaço 3D.

Profissionais começaram a usar o termo nas décadas de 1970 e 1980, principalmente em áreas como visualização médica (tomografias e ressonâncias) e simulações científicas, onde precisavam representar volumes em 3D com precisão.

Significado da palavra

Um voxel representa uma pequena célula ou ponto em uma grade tridimensional regular.
Ele possui uma posição no espaço (x, y, z) e pode conter valores como cor, densidade, opacidade ou outro atributo físico.

Da mesma forma que os pixels compõem uma imagem digital, os voxels compõem um volume digital.

Quais as aplicações do voxel?

O voxel é uma unidade fundamental para representar objetos e ambientes em três dimensões. Isso porque sua principal função é armazenar informações em um ponto específico de uma grade 3D, como cor, densidade, opacidade ou outros atributos.

Graças a essa capacidade de representar o espaço de forma volumétrica, os voxels se tornaram extremamente úteis em diversas áreas da tecnologia e da ciência.

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A seguir, exploramos como os voxels são aplicados em jogos, na medicina, na ciência de dados, na programação e no ensino de tecnologia.

Em jogos e simulações

Em jogos e simulações digitais, os desenvolvedores usam voxels para criar cenários 3D detalhados e imersivos.

Ou seja, ao invés de representar superfícies apenas com polígonos, alguns jogos utilizam voxels para construir o mundo a partir de pequenos blocos. O que permite maior flexibilidade na modelagem e na destruição de terrenos, fluidos ou estruturas.

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Exemplo clássico: o jogo Minecraft é um dos exemplos mais populares de voxel art, onde todo o mundo é construído por blocos cúbicos. Ou seja, cada bloco é um voxel que representa diferentes materiais como terra, pedra, água ou madeira.

Outras aplicações: simulações científicas ou militares também utilizam voxels para representar fluidos, fumaça, terrenos deformáveis ou mesmo estruturas internas em 3D, possibilitando interações mais realistas com o ambiente.

Na medicina e na ciência de dados

Na área médica, os voxels são fundamentais na visualização de exames por imagem, como tomografias computadorizadas (TC) e ressonâncias magnéticas (RM).

Isso porque essas tecnologias capturam “fatias” do corpo humano que, ao serem combinadas, formam um volume tridimensional. E dessa forma, cada voxel neste volume representa uma pequena porção do corpo, com informações como densidade de tecidos ou presença de fluidos.

Exemplo médico: em uma tomografia, médicos conseguem observar o interior do corpo em cortes sucessivos. 

Cada imagem 2D é composta por pixels, mas quando organizadas em sequência, formam um conjunto de voxels que permite navegação tridimensional por órgãos, ossos, entre outros.

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Na ciência de dados: voxels também são usados em análise espacial tridimensional, como em dados de sensores LiDAR (Light Detection and Ranging), que capturam formas em 3D. Além de estudos de distribuição de partículas no espaço ou reconstrução de ambientes urbanos para simulações de mobilidade e clima.

Na programação e no ensino de tecnologia

No ensino de programação e tecnologia, os voxels funcionam como uma ferramenta visual poderosa. Eles ajudam a introduzir conceitos como lógica espacial, renderização 3D, estruturas de dados e modelagem computacional.

Além disso, por serem mais simples do que as malhas poligonais, os voxels são ideais para ensinar como objetos podem ser representados no espaço tridimensional.

Um bom exemplo no campo da educação são plataformas como o Tynker e o Roblox Studio, que facilitam o aprendizado de conceitos como coordenadas, matrizes tridimensionais, loops e lógica condicional.

Já na programação mais avançada: os desenvolvedores aplicam voxels em algoritmos de reconstrução 3D, compressão de dados espaciais, inteligência artificial voltada à visão computacional e simulações físicas com alto grau de realismo.

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