Le voxel pour les nuls : à quoi ça sert ?

Depuis que le jeu Minecraft a fait son apparition, on entend beaucoup de joueurs parler d'une véritable révolution avec les voxels... Qu'en est-il vraiment ?

Est-ce que le schmilblick tient dans la main?

Le voxel est à la 3D ce qu'un pixel est à la 2D. En d'autres termes, le voxel est un cube qui fait partie d'une matrice. Rien à voir avec Keanu Reeves ou libérer votre esprit, aucun besoin non plus d'avaler une pilule bleue (petit coquin!)... Ici c'est bien de mathématiques et de géométrie qu'il s'agit. Pourtant, on va tenter de vous éclairer sur le sujet sans vous paraitre trop ennuyeux! Parce qu'on est comme ça chez Hitek... Une matrice (dans le lexique des jeux vidéos) est une grille dans l'espace, dont chaque section permet de positionner un objet, avec ses caractéristiques (couleur, taille, etc...).

Le schmilblick est-il contre les travailleurs immigrés?

Une matrice d'objets 3D, à quoi ça sert? Pour ceux qui ont déjà joué à Minecraft, vous êtes complètement dedans: une matrice permet de générer (par exemple) des univers à base d'objets texturés, sur lesquels vous pouvez intéragir. De nombreux jeux récents utilisent ce principe (et on ne saurait trop vous conseiller d'aller tester tous ces jeux, parce qu'on aime ça): Voxatron propose un univers tout en voxels, éditable à souhait pour créer des aventures à la Zelda (je parle ici du Zelda SNES, je suis un puriste et j'assume).

Plus récemment, des jeux de rôle comme Cube World utilisent une matrice pour créer un décor en voxels s'étendant à perte de vue, avec des objets et personnages au look rétro. Le jeu propose également une interface permettant d'ajouter des voxels sur vos armes et armures pour en modifier les capacités. Contrairement à l'idée très répandue, ce jeu n'est pas un clone de Minecraft puisque Minecraft n'utilise pas de voxels (les voxels ont une couleur unique, à l'instar des pixels, alors que Minecraft utilise des cubes texturés):

On peut trouver des utilisations nettement plus subtiles aux matrices, dans des projets comme Overgrowth. L'intérêt d'une matrice d'objets étant qu'elle n'est pas "creuse", comme les objets à base de polygones utilisés pour la 3D conventionnelle,c'est un outil très pratique pour la détection de collisions, en particulier la destruction de bâtiments (ou les impacts sur un ennemi) au fur et à mesure qu'on attaque, pour une localisation précise et une réaction adaptée.

Contrairement à l'idée reçue, Markus Persson (le créateur de Minecraft) n'a rien inventé. Le concept existe depuis bien longtemps, et la liste des jeux utilisant des matrices de voxels pour générer des terrains ne cesse de grandir. Par expérience personnelle, j'ai un excellent souvenir de Comanche: Maximum Overkill, jeu d'hélicoptère qui tournait sur mon bon vieux 486SX (si vous n'avez pas connu les Pentium, vous êtes nés trop tard!), et où les voxels permettaient de générer des collines et vallées avec un réalisme assez saisissant pour l'époque! Parmi beaucoup d'autres exemples, Crysis ou Worms 3D utilisaient eux aussi le voxel, combiné à la 3D conventionnelle. Certains jeux comme Castle Story proposent aujourd'hui des jeux de stratégie dans un décor en voxels, constructible et destructible à souhait:

Est-ce qu'on peut mettre le schmilblick dans le biberon des enfants?

Tous ces projets utilisent le voxel principalement pour la génération du terrain, mais qu'en est-il des personnages et des éléments de décor? Le problème se corse... En effet, le désavantage d'une matrice étant qu'elle demande de plus gros efforts de calcul, on l'utilise principalement pour des objets fixes. L'animation en particulier pose des problèmes, à l'heure actuelle on utilise des personnages à base de polygones, les points d'un modèle 3D sont attachés à un squelette simplifié. Lorsque le squelette se déplace, les points suivent et c'est ainsi qu'on crée l'illusion de mouvement. Le modèle étant "creux" (seules les faces visibles comptent), on peut obtenir des modèles hautement polygonés sans trop de problèmes avec les machines actuelles (1 million de polygones et plus par personnage).

Imaginez maintenant que votre personnage est entièrement constitué de cubes minuscules, tellement petits qu'on croirait des points. Pour obtenir un modèle détaillé à base de voxels, la quantité d'objets 3D nécessaire est alors décuplée.Votre squelette doit déplacer une quantité titanesque de points et de faces (une immense majorité d'entre eux étant sous la surface visible), ce qui rend la tâche bien compliquée pour nos ordinateurs actuels... C'est pour cela que des jeux comme Voxatron ou Cube World n'utilisent pour l'instant que des personnages au look rétro: l'aspect pixellisé des personnages permet d'alléger considérablement le nombre de volumes impliqués dans l'animation. En revanche, je vous laisse rêver en imaginant les jeux de demain, quand les capacités de calcul de nos ordinateurs le permettront...

Est-ce qu'on peut pousser le schmilblick?

A l'heure actuelle, dans le plus grand secret (mais non, je ne fais pas partie de la secte des adeptes du voxel...), des développeurs indépendants travaillent à l'optimisation du rendu des voxels, afin de permettre des rendus 3D "ultra haute définition". Ce n'est bientôt plus une utopie d'avoir des jeux intégralement rendus en voxels, que ce soit pour le terrain, les personnages et leurs animations, ou encore les effets atmosphériques:

Une petite démonstration du potentiel d'un décor intégralement fait en voxels:

Les premiers pas d'un joli bébé tout en voxels (ultra haute qualité):

Pour les curieux, sachez que l'Unreal Engine 4 (moteur utilisé notamment pour certains jeux next-gen) utilise également le voxel, en particulier pour l'éclairage volumétrique:

Ces trois vidéos sont évidemment en 3D temps réel, tout ça tourne déjà sur les ordinateurs/consoles actuels...L'équipe Hitek vous souhaite de beaux rêves, ne bavez pas trop sur l'oreiller! ;)