Двухмерное пространство состоит из квадратиков — пикселов. Аналогами пикселов в пространстве трёхмерном являются кубики — вокселы.
Воксел (от VOlumetric piXEL), или объёмный пиксел, — это элемент трёхмерного изображения, который содержит значение элемента растра. Подобно пикселам, вокселы не содержат информации о своих пространственных координатах. Этим они отличаются от векторных объектов. Координаты вокселов вычисляются на основе их позиции в 3D-матрице, то есть структуре, которая моделирует объёмный объект либо поле значений параметра в 3D-пространстве.
Создание, обработка и хранение воксельных моделей требуют в сотни раз больше ресурсов памяти, чем работа с векторными объетками и двухмерными растрами. Так, воксельная модель размером 256×256×256 в несжатом виде займёт от 32 Мб памяти.
Существенно сэкономить паямять и в то же время обеспечить глубокую детализацию трёхмерных воксельных объектов призвано т.н. разреженное воксельное октодерево. Эта технология позволяет естественным образом генерировать уровни детализации (подобно mip-map-картам) и с высокой скоростью обрабатывать объекты в рейкастинге.
Октодерево стостоит из узлов. Первый узел содержит весь объект целиком (это куб). Последующие узлы содержат по восемь кубов-«потомков» (либо не содержат их). Все эти подразбиения дают в итоге регулярную воксельную сетку.
Алгоритмов визуализации существует для моделей, созданных на основе вокселей, множество. Вот один из самых быстрых способов. Его называют «бросанием снежков» или сплэттингом. Вокселы «накидываются» на поверхность просмотра — от дальних к близким. Леттящие «снежки» оставляют «следы», или сплэты. Их рендерят как диски, прозрачность и цвет которых изменяются согласно с гауссовым распределением (в зависимости от диаметра сплэтов)
Более сложные алгоритмы отрисовки помогут улучшить качество изображения. Так, есть алгоритм «бегущие кубики». Он строит изоповерхность, используя значения восьми соседних вокселов. Их координаты образуют куб, и алгоритм создаёт внутри этого куба полигон.
Вокселы давно применяются в графике компьютерных игр, чаще используясь для отрисовки моделей и создания сложных ландшафтов с мостами и пещерами (обычное поле высот такого не позволяет). Важнейший плюс воксельного ландшафта, интерьера или объекта: их можно динамически изменять в реальном времени. Впрочем, использование воксельных технологий в играх, как правило, ограничено в силу нехватки аппаратных мощностей. Воксельный движок применялся в таких играх, как например, Delta Force и Comanche от компании NovaLogic. Движок Build Engine позволяет использовать воксельные объекты. Их можно встретить, к примеру, в переработанной версии Duke Nukem 3D (High Resolution Pack).