Trodimenzionalna grafika - što je to?

Trodimenzionalna grafika - što je to? Trodimenzionalna grafika je grafički prikaz koji koristi trodimenzionalne prikaze geometrijskih figura (često kartezijanskih) pohranjenih na računalu u svrhu izračuna i vizualizacije dvodimenzionalnih slika. Takve se slike mogu spremiti za kasnije pregledavanje ili prikazati u stvarnom vremenu.

Što je to?

Trodimenzionalna računalna grafika oslanja se na mnoge iste algoritme kao dvodimenzionalni računalni vektor u modelu okvira, a dvodimenzionalni računalni raster u konačnoj prikazanoj slici. U računalnim grafičkim aplikacijama, 2D programi mogu koristiti 3D metode kako bi proizveli slične učinke (na primjer, osvjetljenje), a 3D može koristiti 2D metode prikazivanja.


Trodimenzionalna grafika se često naziva 3D modeli. Osim prikazane slike, model se nalazi u grafičkoj datoteci podataka. Međutim, postoje razlike: trodimenzionalni model je matematički prikaz bilo kojeg trodimenzionalnog objekta. Tehnički nije grafika dok se ne prikaže. Može se vizualno prikazati kao dvodimenzionalna slika pomoću procesa koji se naziva 3D vizualizacija ili se koristi u ne-grafičkim računalnim simulacijama i izračunima. U 3D tisku ovi modeli se na sličan način pretvaraju u trodimenzionalni fizički prikaz s ograničenjima točnosti prikazivanja za virtualni model.

Povijest tehnologije

Trodimenzionalni grafički sustav ima dugu povijest. William FetterPojam "računalna grafika" dodijeljen je od 1961. godine kako bi opisao svoj rad u Boeingu. Jedan od prvih radova u stilu računalne animacije bio je Futureworld (1976), koji je uključivao animaciju ljudskog lica i ruku. Ova se tehnologija prvotno pojavila u eksperimentalnoj kratkoj seriji Računalna animirana ruka 1972, koju su stvorili studenti Sveučilišta Utah, Edwin Catmall i Fred Park. Od tada, trodimenzionalna grafika - to je najnovija tehnologija, koja je počela razvijati vrlo aktivno do danas.


Trodimenzionalna grafika počela se pojavljivati ​​za kućna računala u kasnim 1970-ima. Najraniji poznati primjer je 3D Art Graphics - skup trodimenzionalnih računalnih grafičkih efekata koje je napisao Kazumasa Mitazawa i objavljen u lipnju 1978. za Apple II.

Kako se to radi? Stvaranje trodimenzionalne grafike podijeljeno je u tri glavne faze:
  • 3D-simulacija - je proces stvaranja računalnog modela koji odražava oblik objekta.
  • Raspored i animacija - postavljanje i pomicanje objekata unutar scene.
  • 3D rendering - računski izračuni koji generiraju slike na temelju položaja svjetla, tipova površina i drugih kvaliteta.
  • Simulacija

    Simulacija opisuje proces stvaranja oblika objekta. Dva najčešća izvora trodimenzionalnih modela su sljedeći:
  • oni koje umjetnik ili inženjer stvara na računalu s bilo kojim alatom trodimenzionalne simulacije;
  • modeli skenirani na računalo od stvarnih objekata.
  • Također se mogu izraditi proceduralno ili uz pomoćfizička simulacija. U biti, trodimenzionalni model sastoji se od točaka nazvanih vrhova koji određuju oblik i oblikuju poligone. Za to se koristi konstrukcija trodimenzionalnih grafova.
    Poligon je područje oblikovano najmanje trima vrhovima (trokutom). Zauzvrat, poligon s n točaka je n-kut. Integritet modela u cjelini i njegova prikladnost za animaciju ovise o njegovoj strukturi. Da bi bio funkcionalan, potrebno je ispravno konstruirati trodimenzionalni graf.

    Simulacijski proces

    Postoje tri najčešće metode za predstavljanje modela. Razlikuju se na sljedeći način:
  • Poligonalne - točke u trodimenzionalnom prostoru, nazvane vrhovi, spojeni segmentima, tvoreći poligonalnu mrežu. Većina modernih trodimenzionalnih modela izgrađeni su kao poligonalni teksturirani, jer su fleksibilni i računala ih mogu vrlo brzo prikazati. Međutim, poligoni su ravni i mogu se približiti samo zakrivljenim površinama, koristeći mnoge poligone.
  • Simulacija površina krivulja određena je krivuljama na koje utječu ponderirane kontrolne točke. Krivulja bi trebala (ali ne nužno interpolirati) točke. Povećanje težine za točku će privući bliže krivulji. Vrste krivulja uključuju heterogene racionalne B-spline (NURBS), zakrpe, spline i geometrijske primitive.
  • Digitalni je još uvijek relativno nova tehnika modeliranja. Postao je vrlo popularan u posljednjih nekoliko godina.
  • Danas postoje tri vrste digitalnog modeliranja:
  • Promjena koja je najraširenijau aplikacijama. U ovom trenutku, koristi se gust model (često generiran površinama podjela poligonalne kontrolne mreže), koji sprema nova mjesta za vertikale pomoću karte slike u kojoj se pohranjuju prilagođene pozicije.
  • Volumetrijski, slabo utemeljen na vokselima, koji imaju slične mogućnosti pomicanja, ali ne pate od istezanja granica kada nema dovoljno točaka za postizanje deformacije objekta.
  • Dinamičko teseliranje slično je vokselu, ali razdvaja površinu pomoću triangulacije kako bi se održala glatka površina i dobile fine detalji.
  • Simulacija se može izvršiti pomoću posebnog programa (na primjer, Cinema 4D, 3ds Max, Maya, Blender, Modo, LightWave) ili aplikacijske komponente (Shaper, Lofter u 3ds Max), ili nekim jezikom opisa scene (kao u POV) ray). Ponekad ne postoji striktna razlika između tih faza. U tim slučajevima, modeliranje trodimenzionalne grafike je samo dio procesa stvaranja scene.
    Složeni materijali kao što su pokretni pijesak, oblaci i tekućine za prskanje modeliraju se pomoću sustava čestica i predstavljaju masu trodimenzionalnih koordinata, kojima se dodjeljuju točke, poligoni, teksture ili spirale.

    Materijali i teksture

    Materijali i teksture su svojstva koja motor za vizualizaciju koristi za stvaranje modela. U nesastavljenom mehanizmu za prikazivanje, kao što su ciklusi miješalice, možete dati indikaciju motora na temelju materijala modela. Na primjer, možete podesiti način rukovanja svjetlom kada dođe do površine.

    Teksture se upotrebljavaju za dobivanje boje materijalu pomoću karte boja ili albeda, ili za dodavanje značajki površine pomoću karte nejednakosti ili normalnosti. Također se može upotrijebiti za modificiranje samog modela pomoću karte s pomakom. Unatoč činjenici da je stvoren konstruiranjem trodimenzionalnih grafova, ti procesi imaju jak utjecaj.

    Izgled i animacija

    Prije prikazivanja slika, objekti bi trebali biti smješteni u kompoziciju. To određuje prostorne odnose između različitih objekata, uključujući njihovu veličinu i lokaciju. Animacija je privremeni opis objekta (to jest, kako se kreće i mijenja tijekom vremena). Uobičajene metode uključuju obrezivanje, obrnutu kinematiku i kretanje hvatanja. Ovi alati se često koriste u sprezi i izravno utječu na izvedbu trodimenzionalne grafike. Kao i kod animacije, fizičko modeliranje također stavlja pokret.

    Što je prikazivanje?

    Rendering pretvara model u sliku simulacijom prijenosa svjetlosti za dobivanje fotorealističkih slika ili primjenom umjetničkog stila, kao u slučaju neo-realističkog prikaza. U realističkom prikazu, dvije glavne operacije nose (koliko svjetla pada s jednog mjesta na drugo) i raspršivanje (površinska interakcija sa svjetlom).
    Tipično, ovaj se korak izvodi pomoću softvera za računalnu 3D grafiku ili API-ja za njega. Promijenite scenuOblik prikladan za vizualizaciju također uključuje trodimenzionalnu projekciju koja odražava trodimenzionalnu sliku u dvije dimenzije. Iako 3D modeliranje i CAD također mogu izvoditi 3D prikaz (na primjer, Autodesk 3DS Max ili Blender), tu je i ekskluzivni 3D softver za renderiranje.

    Softver

    Softver za 3D grafiku stvara kompjuterske slike (CGI) pomoću 3D modeliranja i renderiranja. Ili stvoriti modele za analitičke, znanstvene i industrijske svrhe. Softver za 3D modeliranje je klasa za trodimenzionalnu računalnu grafiku koja se koristi za stvaranje trodimenzionalnih modela. Odvojeni programi ove klase nazivaju se usluge modeliranja ili programeri modela. Takve usluge korisnicima omogućuju implementaciju i izmjenu modela pomoću 3D mreže. Stoga umjetnici mogu oduzimati, dodavati, istezati i na drugi način mijenjati mrežu prema vlastitom nahođenju. Modele možete gledati pod različitim kutovima, obično u isto vrijeme. Mogu se zakretati, a pogled - povećati i smanjiti.
    Većina 3D programa uključuje brojne povezane opcije, kao što su zračni prekidači i druge alternative prikazivanja i slojevi teksture. Neki također nude značajke koje podržavaju ili dopuštaju obrasce animacije. Određeni broj njih može generirati full-motion video iz niza prikazanih scena (tj. Animacija).

    Automatizirani sustavi dizajna

    Trodimenzionalna grafika rezultat je interakcije različitih usluga. softverza automatizirani dizajn mogu se koristiti iste osnovne metode kao i za modeliranje, ali njihova je namjena drugačija. Koriste se u računalnom dizajnu, automatiziranoj proizvodnji, analizi konačnih elemenata, upravljanju proizvodima u životnom ciklusu, 3D tisku i automatiziranom arhitektonskom dizajnu.

    Dodatni alati

    Nakon izrade video studia, oni ga zatim uređuju ili kombiniraju pomoću programa kao što su Adobe Premiere Pro ili Final Cut Pro u prosjeku, ili Autodesk Combustion, Digital Fusion ili Shake na visokoj razini. Softver za mapiranje pokretnih slika obično se koristi za montiranje videozapisa u stvarnom vremenu koje generira računalo i sinkronizira ih kao poteze fotoaparata.

    Zajednice

    Postoje mnoge web-stranice posvećene programerima softvera, ali postoje i neki amaterski resursi. Ove zajednice omogućuju sudionicima da potraže savjet, post tutoriale, daju recenzije proizvoda ili objavljuju primjere vlastitog rada.
    ​​

    Razlike od drugih vrsta računalne grafike

    Nisu sve računalne grafike koje se pojavljuju u 3D-u temeljene na modelu okvira. Njegova dvodimenzionalna raznolikost s trodimenzionalnim fotorealističkim efektima često se postiže bez modeliranja okvira i ponekad je nemoguće razlikovati u konačnom obliku. Neki grafički programi uključuju filtre koji se mogu primijeniti na dvodimenzionalne vektorske ili dvodimenzionalne rasterske grafike u transparentnim slojevima. Vizualni umjetnici mogukopirajte ili renderirajte 3D slike i ručno stvorite fotorealistične efekte bez upotrebe filtara. Međutim, ovaj trodimenzionalni grafički način u video i animaciji često zahtijeva posebnu opremu (točke) za bolji pregled.

    Pseudo-3D i True 3D

    Neke videoigre koriste ograničenu projekciju trodimenzionalnih okruženja, kao što su izometrijske grafike ili virtualne kamere s fiksnim kutom, dizajnirane da poboljšaju performanse sustava za igre ili stilske zadatke. Vjeruje se da takve igre koriste pseudo-3D grafiku. Izvedba 3D grafike i igara stvorenih simulacijom znatno je različita.

    Povezane publikacije