定義
ボクセル（Voxel）は「体積（Volume）」と「画素（Pixel）」を合わせた言葉で、3次元空間を碁盤の目のように区切った格子の1マスのことです。色や密度といった値を入れられる、いちばん小さな体積の単位です。位置は別に書かず、格子の中で何番目のマスかによって決まります。平面の写真が四角い点の集まりでできているように、3次元の立体を小さなキューブブロックの集まりで表す技術です。
レゴブロックで積み上げた3次元の世界
方眼紙に色を塗って絵を描くことを「ピクセル（画面を作る最小単位の点）」アートといいます。横と縦の位置しかない、平らな絵です。それに対して、粘土やレゴブロックを1マスずつ貼り合わせて立体の彫像を作る方法が、まさにボクセルです。
コンピューターの画面は2次元の平面ですが、私たちが見ている3Dゲームの世界は、奥行きのある立体空間です。ピクセルが横と縦の位置だけを持っていたのに対し、ボクセルは横と縦に加えて、奥行き（前後）の情報まで持った立体のキューブです。
世界的に有名なゲーム「マインクラフト」を思い浮かべると分かりやすいでしょう。地面を掘って家を建てるとき、あらゆるものが四角いブロック単位に分かれていますよね。このように、3次元空間を一定の大きさのキューブの格子で埋めて物体を作る方法が、ボクセル技術の代表的な姿です。
中身までぎっしりのデータと、中が空っぽの殻の違い
ほとんどの3Dゲームは、ポリゴン（3D物体の表面を作る多角形の小片）という方法を使います。薄い色紙を貼り合わせて作ったペーパークラフトのように、表面だけがあって、中は空っぽの殻の構造です。
それに対してボクセルは、中までキューブのデータでぎっしり埋まっています。そのため、物体をナイフで切ったり、爆弾で壊したりしたときの、断面や壊れた内部のかけらの変化を、ずっと自然でリアルに見せられます。
この特性のおかげで、ボクセルは医療の分野でもとても重要に使われています。病院で撮るCT（コンピューター断層撮影）やMRIの画像は、体の内側を薄い厚みで何層にも撮影しますよね。この大量の断面画像をきちんと積み重ねて（このとき、ボクセルは立方体ではなく細長い箱の形になることも多いです）、臓器の中身の内部まで精密に3次元で再現するときに、ボクセルデータが活躍します。
もう少し正確にいうと：なぜどこでも使われないのでしょうか
もう少し正確にいうと、ボクセルは現実を精密に、なめらかに表そうとするほど、コンピューターに大きな負担をかけます。物体の表面だけでなく、見えない中身までことごとくキューブのデータとして扱う必要があり、コンピューターのメモリと計算量が急激に増えるからです。ブロックの一辺を半分にすると、必要なブロックの数は8倍になります。
曲線や丸い表面をなめらかに表すには、ブロックを砂粒のようにごく細かく刻まなければなりません。そうすると、計算すべきブロックの数は数千億個にふくらみ、普通のコンピューターでは画面をなめらかに動かすのが難しくなります。
そのため、現代のコンピューターグラフィックスでは、見た目は軽いポリゴンで表し、崩れる地形や、煙・炎のような特殊効果、医療の精密データにだけ、ボクセル技術をほどよく混ぜて活用しています。
よくある誤解
ボクセルで作ったグラフィックスは、マインクラフトのように、いつもカクカクした角ばった見た目になる。
ブロックの大きさを顕微鏡レベルのごく細かさまで小さくすると、角ばった縁が目立たなくなり、なめらかな曲線のように見えます。ただ、コンピューターの計算の負担が大きくなるだけです。
日常で出会う場面
マインクラフトのように、立方体のブロックを壊したり積んだりして世界を作るゲーム環境
病院で、人体の内部にある臓器や骨を3次元の立体で見られるCTやMRIの精密な画像
つまり ひとことで
ボクセルは、3次元空間を格子に分けた体積の単位で、物体の外側も内側も表せる、デジタルの立体ブロックです。