Grafică tridimensională (grafică 3D) Grafică tridimensională - o secțiune de grafică pe calculator, un set de tehnici și instrumente (atât software cât și hardware) concepute pentru a afișa obiecte voluminoase.
imagine tridimensională pe un plan diferit de bidimensional prin aceea că aceasta include construirea unei proiecții geometrice a modelului tridimensional al scenei pe planul (de exemplu, un ecran de calculator), folosind software specializat (cu toate acestea, odată cu crearea și punerea în aplicare a 3D-display-și 3D-imprimante, tri-dimensionale grafice nu sunt includ în mod necesar proiecția pe un avion). În acest caz, deoarece modelul poate satisface obiectele din lumea reală (mașini, case, uragan, asteroid), și să fie complet abstractă (proiecția de patru dimensiuni fractale).
Trei-dimensional grafică este utilizat în mod activ pentru a crea imagini în planul ecranului sau foaie de produse tipărite în știință și industrie, cum ar fi automatizarea lucrărilor de proiectare (CAD, pentru a crea elemente solide: clădiri, piese de mașini, utilaje), vizualizare arhitecturală (aceasta include așa-numitul " arheologie virtuală "), în sistemele moderne de imagistică medicală.
Cea mai largă aplicație este în multe jocuri de calculator moderne. De asemenea, ca element de cinematografie, televiziune, produse tipărite.
Pentru a obține o imagine 3D pe plan, sunt necesare următorii pași:
· Modelare - crearea unui model matematic tridimensional al unei scene și a obiectelor din ea;
· Texturare - atribuirea texturilor raster sau procedural pe suprafata modelelor (inseamna si ajustarea proprietatilor materialelor - transparenta, reflexiile, rugozitatea etc.);
· Iluminat - instalarea și reglarea surselor de lumină;
· Animație (în unele cazuri) - dă trafic obiectelor;
· Simulare dinamică (în unele cazuri) - calcularea automată a interacțiunii particulelor, a corpurilor grele / moarte etc. cu forțe simulate de gravitație, vânt, ejecție etc. și, de asemenea, una cu cealaltă;
· Rendering (vizualizare) - construirea unei proiecții în conformitate cu modelul fizic ales;
· Scoateți imaginea rezultată pe dispozitivul de ieșire - un afișaj sau o imprimantă.
· Geometria (construită folosind diverse tehnici (de exemplu, crearea unui model de plasă poligonală), de exemplu o clădire);
· Materiale (informații privind proprietățile vizuale ale modelului, de exemplu, culoarea pereților și capacitatea de reflexie / refractare a ferestrelor);
· Surse de lumină (reglarea direcției, puterii, spectrului de iluminare);
· Camere virtuale (selectarea punctului și a unghiului proiecției);
· Forțe și efecte (reglarea distorsiunii dinamice a obiectelor, utilizată în principal în animație);
· Efecte suplimentare (obiecte care simulează fenomene atmosferice: lumină în ceață, nori, flăcări etc.)
Sarcina modelării 3D este de a descrie aceste obiecte și de a le plasa în scenă folosind transformări geometrice în conformitate cu cerințele pentru imaginea viitoare.
Numirea materialelor: pentru senzorul unei camere reale, materialele obiectelor din lumea reală diferă în funcție de modul în care reflectă, transmit și împrăștie lumina; materialele virtuale primesc corespondența proprietăților materialelor reale - transparență, reflecții, dispersie luminată, rugozitate, relief, etc.
Cele mai populare pachete de modelare sunt:
· Robert McNeel Conf. Rhinoceros 3D;
Pentru a crea un model tridimensional al unei persoane sau al unei creaturi, ea poate fi folosită ca un prototip (în majoritatea cazurilor) o sculptură.
Texturare raster proeminente mijloace sau texturi procedurale pe suprafața obiectului tridimensional în conformitate cu harta UV coordonatele unde fiecare obiect este atribuit un vârf definit de coordonate pe un spațiu textură bidimensional.
Consta in crearea, directia si reglarea surselor de lumina virtuale. În acest caz, într-o lume virtuală, sursele de lumină pot avea o intensitate negativă, luând lumină din zona "lumii negative". De regulă, pachetele grafice 3D oferă următoarele tipuri de surse de iluminat:
· Lumina Omni (Lumina punctului) - Omnidirecțională
· Lumină spot - con (reflector), sursă de raze divergente
· Lumină direcțională - sursă de raze paralele
· Lumina zonelor (Lumină plană) - un portal ușor care emite lumină dintr-un avion
· Surse de lumină fotometrice, modelate pe parametrii luminescenței în unități măsurabile fizic, cu o temperatură specificată de încălzire
Există, de asemenea, alte tipuri de surse de lumină care diferă în funcție de scopul lor funcțional în diferite programe de grafică tridimensională și vizualizare. Unele pachete oferă posibilitatea de a crea surse de lumină Sphere sau lumină Volume, într-un volum strict specificat. Unele oferă posibilitatea de a folosi obiecte geometrice de formă arbitrară.
Una dintre vocațiile principale ale graficelor tridimensionale - oferirea de mișcare (animație) a unui model tridimensional sau imitarea mișcării între obiectele tridimensionale. Pachetele universale de grafică tridimensională au posibilități foarte mari de a crea animații. Există, de asemenea, programe extrem de specializate create exclusiv pentru animație și care dispun de un set foarte limitat de instrumente de modelare:
· PMG Messiah Studio
În acest stadiu, modelul spațial matematic (vector) se transformă într-o imagine plat (raster). Dacă doriți să creați un film, secvența acestor imagini - cadre este redată. Ca structură de date, o imagine pe ecran este reprezentată de o matrice de puncte, în care fiecare punct este definit de cel puțin trei numere: intensitatea roșu, albastru și verde. Astfel, redarea transformă structura tridimensională a vectorilor de date într-o matrice plată de pixeli. Acest pas necesită adesea calcule foarte complexe, mai ales dacă doriți să creați iluzia realității. Cel mai simplu mod de redare este de a construi contururile modelelor de pe ecranul computerului folosind proiecția, după cum se arată mai sus. De obicei, acest lucru nu este suficient și este necesar să se creeze iluzia materialelor din care sunt făcute obiectele și, de asemenea, să se calculeze distorsiunile acestor obiecte datorită mediilor transparente (de exemplu, lichid într-un pahar).
Există mai multe tehnologii de redare, adesea combinate. De exemplu:
· Z-tampon (utilizat în OpenGL și DirectX 10);
· Scanline (scanline) - alias Ray casting ( «aruncarea fascicul“, un algoritm de raze simplificat de urmărire) - culorile de calcul al fiecărui punct al clădirii imagine a fasciculului din punctul de vedere al observatorului printr-o gaură imaginară în ecran, în loc de pixeli «pe scena» până la intersecția cu prima suprafață. Culoarea pixelului va fi aceeași cu culoarea acestei suprafețe (uneori cu iluminare etc.);
· Ray calc (raze calc engleză raytracing ..) - la fel ca scanline, dar culoarea pixelului care urmează să fie confirmat datorită construcției de raze suplimentare (reflectate, refractate, etc ...) Din punctul de intersecție al aspectului fasciculului. În ciuda numelui, se folosește numai trasarea cu raze inverse (adică doar de la observator la sursa de lumină), linia este extrem de ineficientă și consumă prea multe resurse pentru a obține o imagine de înaltă calitate;
· Iluminarea globală (radiozitatea) - calculul interacțiunii suprafețelor și a mediilor în spectrul vizibil al radiației utilizând ecuațiile integrale.
Linia dintre algoritmii de urmărire a razei a dispărut practic. Deci, în 3D Studio Max, vizualizatorul standard se numește redare implicită a scanlinei, dar nu ia în considerare numai contribuția difuză, reflectată și proprie (culoarea iluminării de auto-iluminare), dar și umbrele netezite. Din acest motiv, mai des, conceptul de Raycasting se referă la trasarea razei inverse, iar Raytracing - la direcția directă.
Trimiteți-le prietenilor: