Goxel – 开源3D体素编辑器

引言

在数字艺术和游戏开发领域，体素（Voxel）艺术以其独特的像素化三维美学，赢得了众多创作者的青睐。Goxel 正是一款专为体素艺术设计，功能强大且完全开源的3D体素编辑器。它不仅提供了一套直观的工具来创建和编辑体素模型，更以其卓越的跨平台兼容性、灵活的图层系统和对游戏开发友好的特性，成为独立开发者、技术美术师以及体素艺术爱好者的理想选择。

Goxel 的核心价值在于它提供了一个自由、可定制的创作环境，让用户能够摆脱商业软件的束缚，专注于将数字积木堆砌成无限的创意。

主要特性

Goxel 凭借其一系列精心设计的功能，在体素编辑领域独树一帜：

• 强大的图层系统： Goxel 引入了类似 Photoshop 的图层（Layer）系统，这是其区别于许多竞品的核心优势。用户可以将模型的不同部分（如角色身体、服装、武器）放置在独立图层中，实现非破坏性编辑、轻松管理复杂结构，甚至将每个图层用作动画的帧，极大地提升了工作效率和灵活性。
• 真正的跨平台支持： 作为一款开源软件，Goxel 提供了无与伦比的跨平台兼容性，原生支持 Windows、macOS、Linux，甚至还提供了功能齐全的 iOS 和 Android 移动版本。这使得创作者无论身处何地，使用何种设备，都能随时随地进行体素艺术创作。
• 内置动画功能： Goxel 集成了逐帧动画时间轴，对于创建简单的循环动画、角色待机/行走动作或动态道具等游戏资源而言，它提供了一个集成且高效的解决方案。结合“洋葱皮”（Onion Skinning）功能，用户可以轻松预览前后帧，确保动画流畅自然。
• 多样化的导出格式： Goxel 支持导出为多种主流格式，包括 .obj、.gltf（支持颜色和材质信息）、.vox（MagicaVoxel 格式）、.stl（用于3D打印），以及用于2D游戏开发的精灵图（Sprite Sheet）和 GIF 动画。这确保了 Goxel 能够无缝融入各种工作流程。
• 直观的体素编辑工具： 软件提供了基础而高效的编辑工具，如“Attach”（添加体素）、“Erase”（擦除体素）、“Paint”（上色）和“Color Picker”（颜色拾取），让用户能够快速上手，像搭积木一样构建模型。
• 程序化生成： Goxel 内置了程序化生成功能，用户可以通过简单的文本命令（如 maze、noise、sphere）快速生成复杂的结构或地形，这对于创建大型场景或添加随机细节非常有用，极大地节省了手动创建的时间。
• 实时渲染预览： Goxel 的内置渲染器基于 CPU/GPU 混合的光线投射（Raycasting）技术，能够提供带有平滑阴影和环境光遮蔽的实时预览。虽然其最终渲染质量可能不及专业的路径追踪渲染器，但它足以让用户在创作过程中“所见即所得”，快速迭代设计。

安装与快速入门

Goxel 的安装过程通常非常直接。用户可以从其 GitHub 项目页面或 Itch.io 页面下载适用于其操作系统的最新版本。

• 下载： 访问 Goxel GitHub Releases 或 Itch.io 页面 下载对应平台的二进制文件。
• macOS 用户提示： 首次运行时，macOS 的 Gatekeeper 可能会阻止应用运行。您需要在“系统设置”>“隐私与安全性”中手动允许 Goxel 运行。
• Linux 用户提示： 某些 Linux 发行版可能需要手动安装 libSDL2 等依赖库。通常通过包管理器（如 sudo apt-get install libsdl2-2.0-0）即可解决。

快速入门：
1. 启动 Goxel： 打开应用程序。
2. 基本操作：
* 使用鼠标左键点击并拖动来旋转视图。
* 按住 Alt 键并拖动鼠标左键来平移视图。
* 使用鼠标滚轮来缩放视图。
* 选择左侧工具栏的 Attach (F) 工具，在工作区点击或拖动即可添加体素。
* 选择 Erase (E) 工具来移除体素。
* 选择 Paint (P) 工具，从右侧调色板选择颜色，然后点击体素进行上色。
* 按住 Ctrl/Cmd 键并点击模型上的体素，可以快速拾取其颜色。
3. 图层管理： 在右侧的“Layers”面板中，可以添加新图层、隐藏/显示图层、复制图层，这对于组织模型结构至关重要。

实际应用场景与创意展示

Goxel 的多功能性使其在多个领域都有广泛的应用：

• 游戏开发：
  • 资产创建： 制作角色模型、环境道具（树木、岩石）、建筑、地形块等游戏资产。
  • 工作流整合： 通过 .obj 或 .gltf 格式无缝导入 Unity、Godot 等游戏引擎。Goxel 导出的网格简化功能有助于优化游戏性能。
  • 独特美学： 许多独立游戏开发者利用 Goxel 独特的体素艺术风格，打造介于像素艺术和全3D之间的复古而现代的视觉效果。
• 3D 打印：
  • 原型制作： 直接导出为 .stl 格式，用于3D打印桌面模型、棋子、微缩模型或建筑原型。
  • 模型修复： Goxel 内置工具可确保模型“水密”（Watertight），避免3D打印失败。
  • 彩色打印： 模型包含的颜色数据可用于专业的全彩3D打印服务。
• 动画制作：
  • 逐帧动画： 利用图层作为帧，制作角色行走、待机等循环动画。
  • 导出选项： 导出为精灵图（Sprite Sheet）用于2D游戏，或 GIF 动画用于社交媒体分享。
  • 体素定格动画： 创造一种独特的、富有物理感的体素定格动画美学。
• 创意艺术与教育：
  • 数字立体模型（Dioramas）： 艺术家利用 Goxel 创作精细的静态场景，作为独立的数字艺术作品。
  • 教育工具： 其直观的“数字积木”概念，使其成为教授儿童和初学者3D建模基础概念的优秀工具。

用户评价与社区反馈

Goxel 在用户社区中获得了积极的评价，尤其是在其核心优势方面：

• 核心优势备受赞誉： 用户普遍称赞 Goxel 的图层系统是处理复杂体素模型的“游戏规则改变者”，尤其是在制作动画或需要精细组织模型组件时。其开源性质和对 Linux、iOS、Android 的原生支持，填补了许多用户在其他工具上的空白。内置的动画功能也被认为是独立游戏开发者的一大福音。
• 待改进之处： 尽管功能强大，但 Goxel 的内置渲染器在生成高质量、开箱即用的图像方面，普遍认为不如 MagicaVoxel。此外，部分新用户反映其用户界面（UI）和交互逻辑需要一定的适应时间，学习曲线稍陡峭。在处理超大型或极其复杂的体素场景时，Goxel 可能会出现性能下降或不稳定的情况。
• 积极的开发者互动： Goxel 的开发者 Guillaume Chereau 在社区中表现活跃，积极响应用户提问、感谢反馈并快速修复 Bug，这种开放的互动极大地增强了用户对项目的信心。

与类似工具对比

在体素编辑器领域，Goxel 常常与一些知名工具进行比较，其中 MagicaVoxel 是最常被提及的竞品。

除了 MagicaVoxel，还有一些其他体素编辑器：
* Qubicle： 曾是游戏开发领域的行业标准（如《Crossy Road》），强项在于游戏资产优化。目前已不再积极开发，但其 .qb 格式仍有影响力。
* Avoyd： 一个较新的竞争者，专注于处理极其巨大的、可无限探索的体素世界，并进行实时渲染，更像一个体素游戏引擎。

性能基准与技术深度分析

Goxel 的性能表现是其设计哲学和技术实现的结果：

• 渲染架构： Goxel 的实时渲染器采用 CPU/GPU 混合的光线投射（Raycasting）技术。这种方法能够高效地生成带有平滑阴影和环境光遮蔽的实时预览，性能与视口分辨率和场景视觉复杂度相关。
• 编辑性能瓶颈： Goxel 的主要性能瓶颈出现在编辑大规模模型时。当处理超大尺寸（如 512x512x512 或更大）或包含大量独立对象的模型时，编辑操作（如绘制、删除、移动大块体素）会变得缓慢。这是因为这些操作涉及更新底层数据结构和历史记录管理，是CPU 密集型的。
• 数据结构： Goxel 内部采用稀疏数据结构（很可能是稀疏体素八叉树，SVO）来存储体素数据。这意味着它只为实际存在的体素分配内存，从而在包含大量空白区域的模型中极大地节约了内存。然而，当模型变得非常密集时，稀疏数据结构的优势会减弱，数据量和遍历开销仍会带来性能挑战。
• 渲染器定位： Goxel 的内置渲染器主要用于实时预览，而非生产级渲染。它缺乏高级全局光照（GI）和复杂的物理渲染（PBR）材质系统。因此，对于最终的高质量渲染，用户通常需要将模型导出到 Blender 等专业渲染软件中。

总结

Goxel 作为一款开源的3D体素编辑器，以其强大的图层系统、卓越的跨平台支持和对游戏开发友好的特性，在体素艺术创作工具中占据了独特的地位。它为那些寻求技术灵活性、需要处理复杂模型、或在非主流操作系统上工作的创作者提供了强大的解决方案。

虽然在内置渲染质量和处理超大规模场景的极致性能上可能不如某些商业或免费闭源竞品，但 Goxel 的开源性质、活跃的开发者社区以及不断迭代的功能，使其成为一个充满活力且极具潜力的工具。

无论您是独立游戏开发者、技术美术师，还是仅仅对体素艺术充满好奇的爱好者，Goxel 都值得一试。它将为您打开一个充满数字积木的创意世界。

立即体验 Goxel：
* 项目地址： https://github.com/guillaumechereau/goxel
* 下载页面： https://guillaumechereau.itch.io/goxel
* 社区讨论： 访问 Reddit 上的 r/goxel 或 r/voxelart 社区，与其他创作者交流。