3D grafika. 3D grafika 3D grafika

3D modelování a vizualizace jsou zásadní při výrobě produktů nebo jejich balení, stejně jako při vytváření prototypů produktů a tvorbě volumetrické animace.

Služby 3D modelování a vizualizace jsou tedy poskytovány, když:

posouzení fyzických a technických vlastností výrobku je zapotřebí ještě před jeho vytvořením v původní velikosti, materiálu a konfiguraci;
je nutné vytvořit 3D model budoucího interiéru.

V takových případech se určitě budete muset uchýlit ke službám specialistů v oblasti 3D modelování a vizualizace.

3D modely- nedílná součást vysoce kvalitních prezentací a technické dokumentace, jakož i - základ pro vytvoření prototypu produktu. Charakteristickým rysem naší společnosti je schopnost provést celý cyklus prací k vytvoření realistického 3D objektu: od modelování po prototypování. Vzhledem k tomu, že veškerou práci lze provádět komplexně, výrazně to snižuje čas a náklady na hledání umělců a nastavování nových technických specifikací.

Pokud mluvíme o produktu, pomůžeme vám uvolnit zkušební dávku a nastavit další produkci, v malém nebo průmyslovém měřítku.

Definice pojmů „3D modelování“ a „vizualizace“

3D grafika nebo 3D modelování-počítačová grafika, která kombinuje techniky a nástroje nezbytné k vytváření trojrozměrných objektů v tech-dimenzionálním prostoru.

Techniky je třeba chápat jako způsoby utváření trojrozměrného grafického objektu-výpočet jeho parametrů, kresba „kostry“ nebo volumetrický podrobný tvar; vytlačování, hromadění a řezání dílů atd.

A pod nástroji jsou profesionální programy pro 3D modelování. Předně - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX a některé další programy pro volumetrickou vizualizaci objektů a prostoru.

Volume rendering je vytvoření dvourozměrného rastrového obrázku na základě vytvořeného 3D modelu. V jádru jde o nejrealističtější obraz trojrozměrného grafického objektu.

Aplikace 3D modelování:

Reklama a marketing

Trojrozměrná grafika je pro prezentaci budoucího produktu nepostradatelná. Abyste mohli zahájit výrobu, musíte nakreslit a poté vytvořit 3D model objektu. A již na základě 3D modelu s využitím technologií rychlých prototypů (3D tisk, frézování, lisování silikonových forem atd.) Vzniká realistický prototyp (vzorek) budoucího produktu.

Po vykreslení (3D vizualizace) lze výsledný obrázek použít při vývoji designu obalů nebo při tvorbě venkovní reklamy, POS materiálů a designu výstavních stánků.

Územní plánování

Pomocí trojrozměrné grafiky je dosaženo nejrealističtějšího modelování městské architektury a krajiny - s minimálními náklady. Vizualizace architektury budov a krajinného designu umožňuje investorům a architektům cítit účinek pobytu v navrženém prostoru. To vám umožní objektivně posoudit přednosti projektu a odstranit nedostatky.

Průmysl

Bez předvýrobního modelování produktů si nelze moderní výrobu představit. S příchodem 3D technologií mají výrobci možnost výrazně ušetřit materiály a snížit finanční náklady na inženýrské navrhování. Pomocí 3D modelování vytvářejí grafici 3D obrazy dílů a objektů, které lze později použít k vytváření forem a prototypů objektů.

Počítačové hry

3D technologie se při tvorbě počítačových her používá více než deset let. V profesionálních programech zkušení specialisté ručně kreslí trojrozměrné krajiny, modely hrdinů, animují vytvořené 3D objekty a postavy a také vytvářejí koncepční umění (koncepční návrhy).

Kino

Celý moderní filmový průmysl je zaměřen na 3D kino. Pro takové natáčení se používají speciální kamery, které umí natáčet ve 3D. Pomocí trojrozměrné grafiky pro filmový průmysl navíc vznikají jednotlivé objekty a plnohodnotné krajiny.

Architektura a interiérový design

Technologie 3D modelování v architektuře se dlouhodobě osvědčuje z nejlepší stránky. Dnes je vytvoření trojrozměrného modelu budovy nepostradatelným atributem designu. Na základě 3D modelu můžete vytvořit prototyp budovy. Navíc jak prototyp, který opakuje pouze obecné obrysy budovy, tak podrobný prefabrikovaný model budoucí struktury.

Pokud jde o návrh interiéru, pomocí technologie 3D modelování může zákazník vidět, jak bude jeho dům nebo kancelář vypadat po rekonstrukci.

Animace

S pomocí 3D grafiky můžete vytvořit animovanou postavičku, „přimět ho“ k pohybu a také navrhováním komplexních animačních scén vytvořit plnohodnotné animované video.

Fáze vývoje 3D modelu

Vývoj 3D modelu probíhá v několika fázích:

1. Modelování nebo vytváření geometrie modelu

Jde o vytvoření trojrozměrného geometrického modelu bez zohlednění fyzických vlastností objektu. Jako používané techniky:

vytlačování;
modifikátory;
polygonální modelování;
otáčení.

2. Texturování objektů

Úroveň realismu budoucího modelu přímo závisí na výběru materiálů při vytváření textur. Profesionální programy pro práci s trojrozměrnou grafikou jsou prakticky neomezené možnosti vytváření realistického obrazu.

3. Expozice světla a výhodných bodů

Jedna z nejtěžších fází při vytváření 3D modelu. Koneckonců, realistické vnímání obrazu přímo závisí na volbě tónu světla, úrovni jasu, ostrosti a hloubky stínů. Kromě toho je nutné pro objekt vybrat bod pozorování. Může to být pohled z ptačí perspektivy nebo škálování prostoru, aby se dosáhlo efektu být v něm - výběrem pohledu na objekt z výšky lidského růstu.

4. 3D vykreslování nebo vykreslování

Poslední fáze 3D modelování. Spočívá v podrobném nastavení nastavení pro zobrazení 3D modelu. To znamená přidání grafických speciálních efektů, jako je oslnění, mlha, lesk atd. V případě vykreslování videa jsou určeny přesné parametry 3D animace postav, detailů, krajiny atd. (doba barevných kapek, záře atd.).

Ve stejné fázi jsou podrobně popsána nastavení vizualizace: je vybrán požadovaný počet snímků za sekundu a rozšíření finálního videa (například DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2 (WMV atd.). Pokud je to nutné, získejte dvourozměrné bitmapa„určuje se formát a rozlišení obrázku, hlavně - JPEG, TIFF nebo RAW.

5. Post produkce

Zpracování zachycených obrázků a videí pomocí editorů médií - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (nebo Final Cut Pro / Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab atd.

Postprodukce má dát mediálním souborům originální vizuální efekty, jejichž účelem je vzrušit mysl potenciálního spotřebitele: zapůsobit, vzbudit zájem a být dlouho v paměti!

3D modelování ve slévárně

Ve slévárenském průmyslu se 3D modelování postupně stává nepostradatelnou technologickou součástí procesu tvorby produktu. Pokud mluvíme o odlévání do kovových forem, pak jsou 3D modely takových forem vytvářeny pomocí technologií 3D modelování, stejně jako 3D prototypování.

Ale neméně populární je dnes lití do silikonových forem. V takovém případě vám 3D modelování a vizualizace pomůže vytvořit prototyp objektu, na jehož základě bude vyrobena forma ze silikonu nebo jiného materiálu (dřevo, polyuretan, hliník atd.).

Techniky vykreslování 3D (vykreslování)

1. Rasterizace.

Jeden z nejvíce jednoduché metody vykreslování. Při jeho používání nejsou brány v úvahu další vizuální efekty (například barva a stín objektu vzhledem k úhlu pohledu).

2. Raycasting.

Na 3D model se díváme z konkrétního, předem určeného bodu - lidské výšky, pohledu z ptačí perspektivy atd. Z hlediska jsou vysílány paprsky, které určují světlo a stín objektu při jeho prohlížení v obvyklém 2D formátu.

3. Ray tracing.

Tato metoda vykreslování znamená, že paprsek se po dopadu na povrch rozdělí na tři složky: odražený, stínový a lomený. To je to, co ve skutečnosti tvoří barvu pixelu. Realismus obrazu navíc přímo závisí na počtu divizí.

4. Trasování trasy.

Jedna z nejpropracovanějších technik 3D vizualizace. Při použití této metody 3D vykreslování je šíření světelných paprsků co nejblíže fyzikálním zákonům šíření světla. Právě to zajišťuje vysokou realističnost výsledného obrazu. Je třeba poznamenat, že tato metoda je náročná na zdroje.

Naše společnost vám poskytne kompletní škálu služeb v oblasti 3D modelování a vizualizace. Máme všechny technické možnosti k vytváření 3D modelů různé složitosti. Máme také rozsáhlé zkušenosti s 3D vizualizací a modelováním, o čemž se můžete sami přesvědčit prozkoumáním našeho portfolia nebo našich dalších prací, které na webu ještě nebyly představeny (na vyžádání).

Značková agentura KOLORO vám poskytne služby pro vydání zkušební série produktů nebo její malosériovou výrobu. Za tímto účelem naši specialisté vytvoří nejrealističtější 3D model objektu, který potřebujete (obal, logo, postava, 3D vzorek jakéhokoli produktu, licí forma atd.), Na základě kterého bude prototyp výrobku vytvořeno. Náklady na naši práci přímo závisí na složitosti objektu 3D modelování a jsou diskutovány na individuálním základě.

Otázka, co je motorem celého počítačového průmyslu, je již dlouho záležitostí mnoha uživatelů. Buď je to Intel, který neúprosně uvolňuje a uvolňuje nové procesory. Ale kdo je pak nutí nakupovat? Může za všechno Microsoft, což neustále zvětšuje a zkrášluje jeho okna? Ne, můžete se spokojit se starými verzemi programů - tím spíše se rozsah jejich schopností prakticky nemění. Závěr napovídá sám - za všechno mohou hry. Ano, jsou to hry, které se snaží čím dál více podobat skutečnému světu, vytvářet jeho virtuální kopii, chtějí stále silnější zdroje.

Celá historie počítačové grafiky na PC je toho potvrzením. Pamatujte si, že na začátku byli tetris, bagr, arkanoid. Veškerá grafika se skládala z překreslování malých oblastí obrazovky, skřítků a dokonce fungovala dobře na XT. Ale ty dny jsou pryč. Hvězda simulátorů povstala.

S vydáním her jako F19, Formule 1 atd., Ve kterých jsme museli překreslit celou obrazovku, protože jsme ji předtím připravili v paměti, jsme všichni museli získat minimálně 286 procesorů. Ale pokrok zde nekončil. Touha přirovnat virtuální svět ve hře ke skutečnému zesílila a objevil se Wolf 3D.

Dalo by se říci, že jde o první 3D hru, ve které byl modelován jakýkoli, ale přesto realistický svět. K jeho implementaci jsem musel použít horní (více než 640 Kb) paměť a spustit program do chráněného režimu. Pro plnohodnotnou hru jsem musel nainstalovat procesor 80386. Ale svět Wolf 3D také trpěl nedostatky. Přestože stěny nebyly jen jednobarevné obdélníky, k jejich malování byly použity textury s nízkým rozlišením, takže povrchy vypadaly slušně jen z dálky. Samozřejmě jsme se mohli vydat cestou zvyšování rozlišení textur, připomeňme si například DOOM. Pak jsme museli znovu přepnout na další nový procesor a zvýšit množství paměti. Pravda, všechno stejné, i když se obraz zlepšil, ale všechny stejné nedostatky mu byly vlastní. Ano, a ploché předměty a příšery - koho to zajímá. Tehdy se zvedla hvězda Quake. V této hře byl uplatněn revoluční přístup - z -buffer, který umožnil dát objem všem objektům. Celá hra však stále fungovala v nízkém rozlišení a nebyla příliš realistická.

Chystalo se nové hardwarové řešení. A toto rozhodnutí se ukázalo být obecně ležet na povrchu. Jelikož uživatelé chtějí hrát v trojrozměrném virtuálním světě, musí být proces jeho vytvoření (pamatujte na minuty čekání strávené ve 3D Studiu, než se objeví další obrázek) drasticky zrychlen. A protože se centrální procesor s tímto úkolem vyrovná velmi špatně, bylo učiněno revoluční rozhodnutí - udělat specializované.

Poté výrobce vystoupil hrací automaty 3Dfx, díky kterému je tato pohádka díky GPU Voodoo skutečností. Lidstvo udělalo další krok do virtuálního světa.

A od té doby operační systém na PC s texturovými okny plujícími zpět do mlhy zatím neexistuje a ani se neočekává, že celý aparát trojrozměrné grafiky lze aplikovat pouze na hry, což úspěšně provádí celé civilizované lidstvo.

Modelka

K zobrazení trojrozměrných objektů na obrazovce monitoru je zapotřebí řada procesů (obvykle nazývaných dopravník), po nichž následuje překlad výsledku do dvourozměrné podoby. Zpočátku je objekt reprezentován jako sada bodů nebo souřadnic v trojrozměrném prostoru. Trojrozměrný souřadnicový systém je definován třemi osami: horizontální, vertikální a hloubka, běžně označované jako osy x, y a z. Objektem může být dům, osoba, auto, letadlo nebo celý 3D svět a souřadnice určují polohu vrcholů (uzlových bodů), které tvoří objekt v prostoru. Spojením vrcholů objektu s čarami získáme drátový model, takzvaný, protože jsou viditelné pouze okraje povrchů trojrozměrného těla. Drátový model definuje oblasti, které tvoří povrchy předmětu, které mohou být vyplněny barvou, texturami a osvětleny paprsky světla.

Rýže. 1: Kostka drátového modelu

I s tímto zjednodušeným vysvětlením potrubí 3D grafiky je jasné, kolik výpočtů je zapotřebí k nakreslení 3D objektu na 2D obrazovce. Dokážete si představit, jak moc se množství výpočtu požadovaného v souřadném systému zvyšuje, pokud se objekt pohybuje.

Rýže. 2: Model letadla s lakovanými povrchy

Role API

Programovatelné aplikační rozhraní (API) se skládá z funkcí, které ovládají 3D potrubí na softwarové úrovni, ale mohou využívat výhody hardwarové implementace 3D, pokud je k dispozici. Pokud existuje hardwarový akcelerátor, API toho využije, pokud ne, pak API pracuje s optimální nastavení navržen pro nejběžnější systémy. Díky použití API tedy může být libovolný počet softwarové nástroje může být podporováno libovolným počtem hardwarových 3D akcelerátorů.

Pro obecné a zábavné aplikace existují následující API:

Microsoft Direct3D
Kritérium Renderware
Argonaut BRender
Intel 3DR

Jablko propaguje jejich vlastní Rave rozhraní, postavené nad jejich vlastním Quickdraw 3D API.

Pro profesionální aplikace pracovat pod Ovládání Windows NT dominuje rozhraní OpenGL. Autodesk, největší výrobce strojírenských aplikací, vyvinul vlastní API s názvem Heidi.
Společnosti jako Intergraph - RenderGL a 3DFX - GLide vyvinuly svá API.

Existence a dostupnost 3D rozhraní, která podporují více grafických subsystémů a aplikací, zvyšuje potřebu 3D hardwarových akcelerátorů v reálném čase. Zábavní aplikace, hlavní spotřebitel a zákazník takových akcelerátorů, ale nezapomeňte na profesionální aplikace pro zpracování 3D grafiky běžící pod Windows NT, z nichž mnohé jsou přeneseny z vysoce výkonných pracovních stanic, jako je Silicon Graphics, na platformu PC. Webové aplikace budou velmi těžit z neuvěřitelné agility, intuitivnosti a flexibility, kterou poskytuje 3D grafické rozhraní. Interakce na World Wide Web bude mnohem jednodušší a pohodlnější, pokud se odehrává v trojrozměrném prostoru.

Grafický akcelerátor

Grafické subsystémy prodávají před konceptem multimédia bylo relativně snadné vyvinout. Důležitým mezníkem ve vývoji byl standard VGA (Video graphics Array), vyvinutý společností IBM v roce 1987, díky kterému mohli výrobci grafických adaptérů použít na monitoru počítače vyšší rozlišení (640x480) a větší barevnou hloubku. S rostoucí popularitou systému Windows existuje naléhavá potřeba hardwarových akcelerátorů dvourozměrné grafiky, aby se uvolnil centrální procesor systému, který je nucen zpracovávat další události. Rozptýlení CPU pro grafické zpracování výrazně ovlivňuje celkový výkon GUI (Graphical User Interface) - grafického uživatelského rozhraní, a protože Windows a aplikace pro něj vyžadují co nejvíce prostředků CPU, grafické zpracování probíhalo s nižším přednost, tzn bylo provedeno velmi pomalu. Výrobci do svých produktů přidali funkce zpracování 2D grafiky, jako je kreslení oken při otevírání a minimalizaci, hardwarový kurzor, který je vždy viditelný při pohybu ukazatele, malování oblastí na obrazovce při vysoká frekvence regenerace obrazu. Existoval tedy procesor, který poskytuje akceleraci VGA (Accelerated VGA - AVGA), známou také jako akcelerátor Windows nebo GUI, což se v moderních počítačích stalo nezbytným prvkem.

Zavedení multimédií přineslo nové výzvy způsobené přidáním komponent, jako je audio a digitální video, do 2D grafické sady. Dnes je snadné vidět, že mnoho produktů AVGA podporuje digitální zpracování videa v hardwaru. Pokud je tedy video na vašem monitoru přehráváno v okně o velikosti poštovní známky - je čas na instalaci multimediální akcelerátor... Multimediální akcelerátor má obvykle vestavěné hardwarové funkce, které vám umožňují škálovat obraz videa podél os x a y a také hardwarovou transformaci digitální signál analogový, pro jeho zobrazení na monitoru ve formátu RGB. Některé multimediální akcelerátory mohou mít také vestavěné možnosti dekomprese digitálního videa.

Grafičtí designéři se musí řídit požadavky částečně diktovanými velikostí monitoru počítače, částečně ovlivněnými grafickým uživatelským rozhraním a částečně ovlivněnými grafickým procesorem. Primární standard VGA s rozlišením 640x480 pixelů byl adekvátní 14 "monitorům, v té době nejběžnějším. Dnes nejpreferovanější monitory s úhlopříčkou 17" tubusu, díky možnosti zobrazovat obrázky s rozlišením 1024x768 popř. více.

Hlavním trendem přechodu z VGA na multimediální akcelerátory byla možnost umístit na monitor počítače co nejvíce vizuálních informací. Využití 3D grafiky je logickým vývojem tohoto trendu. Obrovské množství vizuálních informací lze vtěsnat do omezeného prostoru obrazovky monitoru, pokud jsou prezentovány ve třech rozměrech. Zpracování 3D grafiky v reálném čase umožňuje uživateli snadnou manipulaci s prezentovanými daty.

Herní motory

První pravidlo počítačových her je, že neexistují žádná pravidla. Vývojáři her se tradičně více zajímají o skvělou grafiku svých programů, než aby se řídili doporučeními techniků. Navzdory skutečnosti, že vývojáři mají k dispozici například mnoho 3D API - Direct3D, někteří programátoři směřují k vytvoření vlastního 3D herního rozhraní nebo enginu. Proprietární herní enginy jsou jedním ze způsobů, jak mohou vývojáři dosáhnout neuvěřitelného realismu, čímž prakticky posouvají hranice grafického programování.

Pro vývojáře není nic žádoucnějšího, než mít přímý přístup k hardwarovým funkcím systémových komponent. Několik známých vývojářů vytvořilo vlastní herní enginy, se kterými pracuje optimální využití hardwarové grafické akcelerátory, které jim přinesly slávu a peníze. Například motory Interplay pro Descent II a id Software pro Quake poskytují skutečnou 3D akci pomocí pohlcujících 3D hardwarových funkcí, jsou -li k dispozici.

Grafika bez kompromisů

Rozhovory, které probíhají již nějakou dobu, o vyhlídkách na používání 3D grafiky v oblastech, jako je zábava a podnikání, vzbudily zájem potenciálních uživatelů až na hranici možností, na trhu se již objevil nový typ produktu . Tato nová technologická řešení kombinují vynikající podporu 2D grafiky, která splňuje dnešní požadavky na akcelerátory Windows, hardwarovou podporu funkcí 3D grafiky a přehrávání digitálního videa s požadovanou snímkovou frekvencí.
V zásadě lze tyto produkty bezpečně přisoudit nové generaci grafických subsystémů, které poskytují grafiku bez kompromisů a zaujímají své správné místo jako standardní hardware v počítačích pro stolní počítače.
Mezi zástupci nové generace můžeme jako příklad jmenovat následující produkty:

procesor Jízdenka společnost Číslo devět vizuálních technologií
řada procesorů VIRGE společnost S3 Inc.
procesor RIVA128 společně vyvinuté společnostmi SGS Thomson a nVidia

3D grafická technologie

Ještě se nám podaří přesvědčit vás, abyste vyzkoušeli 3D grafiku v akci (pokud jste tak ještě neučinili), a rozhodli jste se hrát jednu z 3D her určených pro použití 3D grafické karty.
Řekněme, že simulátor automobilových závodů se ukázal být takovou hrou a vaše auto je již na startu, připravené usilovat o dobytí nových rekordů. Probíhá odpočítávání před spuštěním a vy si všimnete, že zobrazení kokpitu zobrazené na obrazovce monitoru se mírně liší od toho, na co jste zvyklí.
Již dříve jste se takových závodů účastnili, ale poprvé vás obraz ohromí výjimečným realismem, díky kterému věříte v realitu toho, co se děje. Obzor se spolu se vzdálenými předměty topí v ranním oparu. Cesta vypadá neobvykle hladce, asfalt není sbírka špinavých šedých čtverců, ale jednobarevný povrch se silničním značením. Stromy podél silnice mají skutečně opadavé koruny, ve kterých se jednotlivé listy zdají být rozlišitelné. Celá obrazovka jako celek působí spíše dojmem kvalitní fotografie se skutečnou perspektivou než patetickým pokusem simulovat realitu.

Pokusme se zjistit, jaká technická řešení umožňují 3D grafickým kartám zprostředkovat virtuální realitu s takovým realismem. Jak se počítačový vizuál dostal na úroveň profesionálních 3D grafických studií?

Část výpočetních operací souvisejících se zobrazením a modelováním trojrozměrného světa je nyní přenesena do 3D akcelerátoru, který je srdcem 3D grafické karty. Centrální procesor nyní prakticky není zaneprázdněn problémy s displejem, obraz obrazovky tvoří grafická karta. Tento proces je založen na implementaci řady efektů na hardwarové úrovni a také na použití jednoduchého matematického aparátu. Pokusme se zjistit, co přesně 3D grafický procesor umí.

Když se vrátíme k našemu příkladu závodního simulátoru, zamysleme se nad tím, jak jsou povrchy vozovek nebo budov na okraji silnice zobrazeny realisticky. To se provádí pomocí běžné techniky nazývané mapování textur.
Toto je nejběžnější efekt pro modelování povrchu. Fasáda budovy by například vyžadovala zobrazení mnoha tváří k modelování mnoha cihel, oken a dveří. Textura (obrázek aplikovaný na celý povrch najednou) však dává větší realismus, ale vyžaduje méně výpočetních prostředků, protože vám umožňuje pracovat s celou fasádou jako jedinou plochou. Povrchy jsou strukturované a zastíněné, než se dostanou na obrazovku. Všechny textury jsou uloženy v paměti, obvykle nainstalované na grafické kartě. Mimochodem, nelze si zde nevšimnout, že použití AGP umožňuje ukládat textury do systémové paměti a její objem je mnohem větší.

Je zřejmé, že když jsou povrchy texturované, je třeba vzít v úvahu perspektivu, například při zobrazení silnice s dělícím pruhem přesahujícím horizont. Korekce perspektivy je nutná, aby texturované objekty vypadaly správně. Zajišťuje, aby byla beatmap správně aplikována na různé části objektu - jak na ty, které jsou blíže k pozorovateli, tak na ty, které jsou vzdálenější.
Oprava s přihlédnutím k perspektivě je velmi časově náročná operace, proto je často možné najít její ne zcela správnou implementaci.

Při nanášení textur můžete v zásadě také vidět švy mezi dvěma nejbližšími beatmapami. Nebo častěji je v některých hrách blikání patrné při zobrazení silnice nebo dlouhých chodeb za jízdy. K potlačení těchto obtíží se používá filtrace (obvykle Bi nebo tri-lineární).

Bilineární filtrování je metoda k odstranění zkreslení obrazu. Když se objekt pomalu otáčí nebo pohybuje, můžete si všimnout přeskakování pixelů z jednoho místa na druhé, což způsobuje blikání. Aby se tento efekt omezil, bilineární filtrování vyžaduje k zobrazení povrchového bodu vážený průměr čtyř sousedních pixelů textury.

Trilineární filtrování je poněkud komplikovanější. K získání každého pixelu na obrázku je použit vážený průměr výsledků dvou úrovní bilineárního filtrování. Výsledný obraz bude ještě ostřejší a bude méně blikat.

Textury, pomocí kterých se tvoří povrch předmětu, mění svůj vzhled v závislosti na změně vzdálenosti od objektu k poloze očí diváka. Například u pohyblivého obrazu, když se objekt vzdaluje od prohlížeče, by se bitmapa textury měla zmenšovat spolu s úbytkem velikosti zobrazeného objektu. Aby bylo možné tuto transformaci provést, převede GPU bitmapy textur na příslušnou velikost, aby pokryl povrch objektu, ale obraz musí zůstat přirozený, tj. předmět se nesmí neočekávaně deformovat.

Aby se předešlo nepředvídaným změnám, většina procesů správy grafiky vytváří řadu předfiltrovaných bitmap textur se sníženým rozlišením, tomuto procesu se říká mapování mip. Poté grafický program automaticky určí, jakou texturu použít, podle detailů již zobrazeného obrázku. Pokud je tedy objekt zmenšen, zmenší se také velikost jeho bitmapy textury.

Ale zpět k našemu závodnímu vozu. Samotná silnice již vypadá realisticky, ale s jejími okraji jsou pozorovány problémy! Přemýšlejte o tom, jak vypadá čára, když je nakreslena na obrazovce, nikoli rovnoběžně s jejím okrajem. Na naší silnici se tedy objevují „potrhané hrany“. A k boji s touto nedokonalostí se používá obrázek.


Roztrhané hrany		Hladké hrany

Je to metoda zpracování (interpolace) pixelů za účelem získání ostřejších okrajů (hranic) obrázku (objektu). Nejčastěji používanou technikou je vytvoření plynulého přechodu z barvy čáry nebo hran na barvu pozadí. Barva bodu ležícího na hranici objektů je definována jako průměr barev obou hraničních bodů. V některých případech je však vedlejším účinkem vyhlazování rozmazání okrajů.

Dostáváme se ke klíčovému bodu fungování všech 3D algoritmů. Předpokládejme, že trať, po které naše závodní auto jezdí, je obklopena velkým množstvím předmětů - budov, stromů, lidí.
Zde 3D procesor čelí hlavnímu problému, jak určit, které objekty jsou v zorném poli a jak jsou osvětleny. Navíc vědět, co je na něm vidět tento moment není dost. Je nutné mít informace o relativní poloze objektů. K vyřešení tohoto problému se používá technika zvaná z-buffering. Toto je nejspolehlivější metoda pro odstranění skrytých povrchů. Takzvaný z-buffer ukládá hodnoty hloubky všech pixelů (souřadnice z). Když se vypočítá (vykreslí) nový pixel, porovná se jeho hloubka s hodnotami uloženými v vyrovnávací paměti z, konkrétněji s hloubkami již vykreslených pixelů se stejnými souřadnicemi x a y. Pokud má nový pixel hodnotu hloubky větší než jakákoli hodnota v z-bufferu, nový pixel není zapsán do bufferu pro zobrazení, pokud je menší, pak je zapsán.

Vyrovnávací paměť Z, pokud je implementována v hardwaru, výrazně zlepšuje výkon. Z-buffer však zabírá velké množství paměti: například i při 640x480 zabírá 24bitový z-buffer asi 900 KB. Tato paměť musí být také nainstalována na 3D grafické kartě.

Rozlišení z-bufferu je jeho nejdůležitějším atributem. Je zásadní pro zobrazování vysoce kvalitních scén s velkou hloubkou. Čím vyšší je rozlišení, tím vyšší je diskrétnost souřadnic z a přesnější vykreslování vzdálených objektů. Pokud během vykreslování nestačí rozlišení, pak se může stát, že dva překrývající se objekty získají stejnou souřadnici z, v důsledku toho zařízení nebude vědět, který objekt je blíže pozorovateli, což může způsobit zkreslení obrazu.
Aby se předešlo těmto efektům, mají profesionální desky 32bitový z-buffer a jsou vybaveny velkým množstvím paměti.

Kromě výše uvedených základů mají 3D grafické karty obvykle schopnost reprodukovat řadu dalších funkcí. Pokud byste například řídili své závodní auto do písku, výhled by vám bránil stoupající prach. K implementaci takových a podobných efektů se používá zamlžování. Tohoto efektu je dosaženo kombinací smíšených barevných pixelů počítače s barvou mlhy pod kontrolou funkce, která určuje hloubku mlžení. Pomocí stejného algoritmu jsou vzdálené objekty ponořeny do mlhy a vytvářejí iluzi vzdálenosti.

Skutečný svět se skládá z průhledných, průsvitných a neprůhledných předmětů. Abychom tuto okolnost vzali v úvahu, používá se alfa blending - metoda přenosu informací o průhlednosti poloprůhledných objektů. Efekt průsvitnosti je vytvořen kombinací barvy původního pixelu s pixelem již ve vyrovnávací paměti.
V důsledku toho je barva bodu kombinací barev popředí a pozadí. Obvykle má alfa normalizovanou hodnotu 0 až 1 pro každý barevný pixel. Nový pixel = (alfa) (barva pixelu A) + (1 - alfa) (barva pixelu B).

Je zřejmé, že k vytvoření realistického obrazu o dění na obrazovce je nutné jeho obsah často aktualizovat. S vytvořením každého dalšího snímku projde 3D urychlovač celou dráhu počítání znovu, takže musí mít značný výkon. Ale ve 3D grafice existují i jiné způsoby, jak zajistit plynulý pohyb. Klíčovým je dvojité ukládání do vyrovnávací paměti.
Představte si starý trik animátorů, kreslících kreslenou postavičku na rohy hromádky papíru s mírně proměnlivou polohou na každém dalším listu. Po procházení celou hromádkou a sklopením rohu uvidíme plynulý pohyb našeho hrdiny. Double Buffering ve 3D animaci má prakticky stejný princip fungování, tj. další pozice znaku je již nakreslena, než se posouvá aktuální stránka. Bez dvojitého ukládání do vyrovnávací paměti nebude mít obraz požadovanou plynulost, tj. bude přerušovaný. Dvojité ukládání do vyrovnávací paměti vyžaduje dvě oblasti vyhrazené v 3D framebuffer grafická karta; obě oblasti musí odpovídat velikosti obrázku zobrazeného na obrazovce. Metoda používá pro příjem obrázku dvě vyrovnávací paměti: jednu pro zobrazení obrázku a druhou pro vykreslení. Zatímco se zobrazuje obsah jedné vyrovnávací paměti, vykresluje se druhá. Když je zpracován další snímek, vyrovnávací paměti se přepnou (prohodí). Hráč tak neustále vidí vynikající obraz.

Na závěr diskuse o algoritmech používaných v 3D grafických akcelerátorech se pokusme zjistit, jak vám použití všech efektů samostatně umožňuje získat úplný obrázek. 3D grafika je implementována pomocí vícestupňového mechanismu nazývaného vykreslovací potrubí.
Použití pipeline zpracování vám umožňuje dále urychlit provádění výpočtů díky tomu, že výpočty pro další objekt lze spustit před koncem výpočtů předchozího.

Renderovací kanál lze rozdělit do 2 fází: geometrie a rasterizace.

V první fázi geometrického zpracování se provádí transformace souřadnic (otáčení, překlad a změna měřítka všech objektů), oříznutí neviditelných částí objektů, výpočet osvětlení, určení barvy každého vrcholu s přihlédnutím ke všem zdrojům světla a procesu rozdělení obrazu na menší tvary. Aby popsal povahu povrchu předmětu, je rozdělen na všechny druhy polygonů.
Nejčastěji se při zobrazování grafických objektů používá rozdělení na trojúhelníky a čtyřúhelníky, protože jsou nejsnadněji vypočítatelné a snadno se s nimi manipuluje. V tomto případě jsou souřadnice objektů převedeny ze skutečné na celočíselnou reprezentaci, aby se urychlily výpočty.

Ve druhé fázi jsou všechny popsané efekty aplikovány na obraz v následujícím pořadí: odstranění skrytých povrchů, překrytí textur s přihlédnutím k perspektivě (pomocí z-bufferu), použití efektů mlhy a průsvitnosti, vyhlazení. Poté je další bod považován za připravený k umístění do vyrovnávací paměti od dalšího rámce.

Ze všeho výše uvedeného můžete pochopit, k jakým účelům se používá paměť nainstalovaná na desce 3D akcelerátoru. Ukládá textury, vyrovnávací paměť z a další rámečky. Použitím Sběrnice PCI„Pro tyto účely není možné použít běžnou paměť RAM, protože rychlost grafické karty bude výrazně omezena šířkou pásma sběrnice. Proto je pokrok sběrnice AGP obzvláště slibný pro vývoj 3D grafiky, která umožňuje přímé připojení 3D čipu k procesoru a tím organizaci rychlá výměna data s pamětí s náhodným přístupem. Toto řešení by navíc mělo snížit náklady na 3D akcelerátory díky tomu, že na desce pro samotnou vyrovnávací paměť snímků zůstane jen malá paměť.

Závěr

Rozšířené přijetí 3D grafiky způsobilo zvýšení výkonu počítačů bez výrazného zvýšení jejich ceny. Uživatelé jsou ohromeni příležitostmi, které se otevírají, a touží je vyzkoušet na svých počítačích. Řada nových 3D map umožňuje uživatelům vidět 3D grafiku v reálném čase na jejich domácích počítačích. Tyto nové akcelerátory vám umožňují přidat realističnost k obrázkům a zrychlit grafický výstup obcházejícím CPU a spoléhat se na možnosti nativního hardwaru.

Přestože se 3D funkce v současné době používají pouze ve hrách, předpokládá se, že z nich budou později těžit i obchodní aplikace. Například nástroje CAD již potřebují vykreslovat 3D objekty. Nyní bude tvorba a návrh možné na osobní počítač díky možnostem otevření. 3D grafika by také mohla změnit způsob, jakým lidé interagují s počítači. Využití trojrozměrných softwarových rozhraní by mělo proces komunikace s počítačem ještě usnadnit než v současnosti.

Tento článek pravděpodobně čtete na monitoru počítače nebo mobilním zařízení - displeji, který má skutečné rozměry, výšku a šířku. Když se ale podíváte například na kreslenou pohádku Toy Story nebo si zahrajete hru Tomb Raider, uvidíte trojrozměrný svět. Jedna z nejúžasnějších věcí na 3D světě je, že svět, který vidíte, může být světem, ve kterém žijeme, světem, ve kterém budeme žít zítra, nebo světem, který žije pouze v myslích tvůrců filmu nebo hry. A všechny tyto světy se mohou objevit pouze na jedné obrazovce - to je přinejmenším zajímavé.
Jak to počítač dokáže, aby přiměl naše oči k myšlence, že při pohledu na plochou obrazovku vidíme hloubku prezentovaného obrazu? Jak to vývojáři her dokážou, abychom viděli skutečné postavy pohybující se ve skutečné krajině? Dnes vám povím o vizuálních tricích používaných grafickými designéry a o tom, jak je to celé navrženo a zdá se nám to tak jednoduché. Ve skutečnosti není všechno jednoduché a abyste zjistili, co je 3D grafika, šlápněte pod řez - tam najdete fascinující příběh, do kterého se, jsem si jistý, ponoříte s nebývalým potěšením.

Co dělá obrázek trojrozměrným?

Obrázek, který má nebo se jeví, že má výšku, šířku a hloubku, je trojrozměrný (3D). Obrázek, který má výšku a šířku, ale nikoli hloubku, je dvourozměrný (2D). Připomenout, kde vidíte 2D obrázky? - Téměř všude. Pamatujte si i obvyklý symbol na dveřích toalety, označující stánek pro jedno nebo druhé patro. Symboly jsou navrženy tak, abyste je poznali a poznali na první pohled. Proto používají pouze nejzákladnější tvary. Více detailní informace o symbolu vám může napovědět, jaké oblečení má tento malý muž visící na dveřích na sobě, nebo barvu vlasů, například symboliku dveří ženských toalet. Toto je jeden z hlavních rozdílů ve způsobu používání 3D a 2D grafiky: 2D grafika je jednoduchá a nezapomenutelná, zatímco 3D grafika používá více detailů a obsahuje mnohem více informací ve zdánlivě obyčejném objektu.

Například trojúhelníky mají tři přímky a tři úhly - vše, co je potřeba k určení, z čeho se trojúhelník skládá a co je obecně. Podívejte se však na trojúhelník z druhé strany - pyramida - je trojrozměrná struktura se čtyřmi trojúhelníkovými stranami. Všimněte si, že v tomto případě již existuje šest čar a čtyři rohy - z toho se skládá pyramida. Vidíte, jak se obyčejný předmět může změnit na trojrozměrný a obsahuje mnohem více informací nezbytných k vyprávění příběhu o trojúhelníku nebo pyramidě.

Po stovky let umělci používají několik vizuálních triků, které mohou z plochých 2D obrázků udělat skutečné okno do skutečného 3D světa. Na běžných fotografiích můžete vidět podobný efekt, který můžete skenovat a prohlížet na monitoru počítače: objekty na fotografii vypadají menší, když jsou dále; objekty v blízkosti objektivu fotoaparátu jsou zaostřené, což znamená, že vše, co je za zaostřenými objekty, je rozmazané. Barvy bývají méně živé, pokud není objekt tak blízko. Když dnes mluvíme o 3D grafice na počítačích, mluvíme o obrázcích, které se pohybují.

Co je to 3D grafika?

Pro mnoho z nás jsou hry na osobním počítači, mobilním zařízení nebo dokonce pokročilém herním systému tím nejvýraznějším příkladem a běžným způsobem, jakým můžeme uvažovat o trojrozměrné grafice. Všechny tyto hry, skvělé filmy vytvořené na počítači, musí projít třemi základními kroky k vytvoření a představení realistických 3D scén:

Vytvoření virtuálního 3D světa
Určení, která část světa se zobrazí na obrazovce
Určení, jak bude pixel vypadat na obrazovce, aby celkový obraz vypadal co nejrealističtěji

Vytvoření virtuálního 3D světa
Virtuální 3D svět samozřejmě není stejný jako skutečný svět. Vytváření virtuálního 3D světa je komplexní práce na počítačové vizualizaci světa, podobná tomu skutečnému, k jehož vytvoření se používá velké množství nástrojů a což znamená extrémně vysoké detaily. Vezměte si například velmi malý kousek skutečného světa - vaši ruku a pracovní plochu pod ním. Vaše ruka má speciální vlastnosti, které určují, jak se může hýbat a vypadat. Klouby prstů jsou ohnuty pouze směrem k dlani, a ne proti ní. Pokud narazíte na stůl, nic se mu nestane - stůl je pevný. V důsledku toho vaše ruka nemůže projít stolem. Že je toto tvrzení pravdivé, můžete dokázat pohledem na něco přirozeného, ale ve virtuálním trojrozměrném světě jsou věci úplně jiné - ve virtuálním světě neexistuje žádná příroda, neexistují takové přirozené věci, jako je například vaše ruka. Objekty ve virtuálním světě jsou zcela syntetické - to jsou jediné vlastnosti, které jim byly dány pomocí software... Programátoři používají speciální nástroje a 3D virtuální světy navrhují s velkou péčí tak, aby se vše v nich vždy chovalo určitým způsobem.

Jaká část virtuálního světa je zobrazena na obrazovce?
V každém okamžiku obrazovka zobrazuje pouze malou část virtuálního 3D světa vytvořeného pro počítačovou hru. Na obrazovce se zobrazují určité kombinace způsobů, kterými je svět definován, kde se rozhodujete, kam jít a co vidět. Bez ohledu na to, kam jdete - dopředu nebo dozadu, nahoru nebo dolů, doleva nebo doprava - virtuální 3D svět kolem vás určuje, co vidíte, když jste v určité pozici. To, co vidíte, dává smysl od jedné scény k druhé. Pokud se díváte na předmět ze stejné vzdálenosti, bez ohledu na směr, měl by vypadat vysoko. Každý předmět by měl vypadat a pohybovat se takovým způsobem, abyste věřili, že má stejnou hmotnost jako skutečný předmět, že je stejně tvrdý nebo měkký jako skutečný předmět atd.

Programátoři, kteří píší počítačové hry, jděte naplno do návrhu virtuálních 3D světů a udělejte je tak, abyste se v nich mohli toulat, aniž byste kolidovali s čímkoli, kvůli čemu byste si řekli „Tohle se v tomto světě stát nemůže!“. Poslední věc, kterou chcete vidět, jsou dva pevné objekty, které se mohou skrz sebe navzájem procházet. Je to ostrá připomínka, že vše, co vidíte, je předstírání. Třetí krok obsahuje nejméně tolik výpočtů jako ostatní dva kroky a měl by být proveden stejným způsobem v reálném čase.

Osvětlení a perspektiva

Když vejdete do místnosti, rozsvítíte světlo. Pravděpodobně netrávíte mnoho času přemýšlením o tom, jak to vlastně funguje a jak světlo vychází z lampy a šíří se po místnosti. Ale lidé, kteří pracují s 3D grafikou, by na to měli myslet, protože všechny povrchy, okolní drátové modely a další podobné věci by měly být osvětlené. Jedna metoda, sledování paprsků, zahrnuje úseky cesty, které přijímají paprsky světla, když opouštějí žárovku, odrážejí se od zrcadel, stěn a jiných reflexních povrchů a nakonec přistávají na objektech s různou intenzitou z různých úhlů. To je obtížné, protože z jedné žárovky může být jeden paprsek, ale ve většině místností se používá několik světelných zdrojů - několik lamp, stropní svítidla(lustry), stojací lampy, okna, svíčky a tak dále.

Osvětlení hraje klíčovou roli ve dvou efektech, které dávají vzhled, hmotnost a vnější síla objektů: stínování a stíny. První efekt, stmívání, je místo, kde na předmět dopadá z jedné strany více světla než z druhé. Stínování dodává předmětu hodně naturalismu. Díky tomuto stínování jsou záhyby deky hluboké a měkké a vysoké lícní kosti vypadají nápadně. Tyto rozdíly v intenzitě světla posilují celkovou iluzi, že subjekt má hloubku i výšku a šířku. Iluze hmoty pochází z druhého efektu, ze stínu.

Pevné látky vrhají stíny, když na ně dopadá světlo. Můžete to vidět, když pozorujete stín, který na chodník vrhají sluneční hodiny nebo strom. Proto jsme zvyklí vidět skutečné objekty a lidi vrhající stíny. Ve 3D stín opět posiluje iluzi a vytváří efekt bytí ve skutečném světě, nikoli na obrazovce matematicky generovaných tvarů.

Perspektivní
Perspektiva je jedno slovo, které může znamenat hodně, ale ve skutečnosti popisuje jednoduchý efekt, který každý viděl. Pokud stojíte na straně dlouhé rovné silnice a díváte se do dálky, zdá se, jako by se obě strany silnice sbíhaly v jednom bodě horizontu. Pokud jsou stromy vedle silnice, budou stromy vypadat dále menší než stromy blízko vás. Ve skutečnosti to bude vypadat, že se stromy sbíhají v určitém bodě horizontu vytvořeného poblíž silnice, ale není tomu tak. Když všechny objekty ve scéně nakonec vypadají, že se sbíhají v jednom bodě v dálce, je to perspektiva. Existuje mnoho variací na tento efekt, ale většina 3D grafiky používá stejný úhel pohledu, který jsem právě popsal.

Hloubka pole

Dalším optickým efektem, který byl úspěšně použit k vytváření grafických trojrozměrných objektů, je hloubka ostrosti. Na příkladu mého stromu se kromě výše uvedeného děje ještě jedna zajímavá věc. Pokud se podíváte na stromy blízko vás, stromy ve vzdálenější vzdálenosti vypadají, že jsou rozostřené. Filmaři a počítačoví animátoři používají tento efekt, hloubku ostrosti, ke dvěma účelům. Prvním je posílit iluzi hloubky ve scéně, kterou si uživatel prohlíží. Druhým je, že použití hloubky ostrosti režiséry zaměřuje jejich pozornost na subjekty nebo aktéry, kteří jsou považováni za nejdůležitější. Chcete-li například upozornit na nefilmovou hrdinku, lze použít „malou hloubku ostrosti“, kde je v centru pozornosti pouze herec. Scéna, která je navržena tak, aby na vás plně zapůsobila, místo toho použije „hlubokou hloubku ostrosti“, aby bylo zaostřeno tolik objektů, kolik je jen možné, a tím bylo pro diváka patrné.

Vyhlazování

Dalším efektem, který také spoléhá na oklamání očí, je vyhlazení. Digitální grafické systémy velmi dobře vytvářejí ostré linie. Stává se však také, že se objeví diagonální čáry (často se objevují ve skutečném světě a poté počítač reprodukuje čáry, které vypadají spíše jako žebříky (myslím, že víte, co je žebřík, když se podíváte pozorně na předmět obrázku)) . Aby tedy počítač oklamal, aby viděl hladkou křivku nebo čáru, může do odstínů pixelů, které lemují čáru, přidat barevné odstíny. Počítač touto „šedou barvou“ pixelů klame vaše oči a vy si mezitím myslíte, že už nejsou žádné zubaté kroky. Tento proces přidávání extra barevných pixelů k oklamání oka se nazývá vyhlazování a je jednou z technik, které jsou ručně vytvářeny počítačovou 3D grafikou. Dalším náročným úkolem pro počítač je vytvoření 3D animace, jejíž příklad vám bude představen v následující části.

Skutečné příklady

Když jsou všechny triky, které jsem popsal výše, použity společně k vytvoření úžasně skutečné scény, konečný výsledek je v souladu s psaním. Nedávné hry, filmy, strojově generované objekty jsou kombinovány s fotografickým pozadím, aby se iluze ještě vylepšila. Když porovnáte fotografie a počítačovou scénu, můžete vidět úžasné výsledky.

Výše uvedená fotografie ukazuje typickou kancelář, která ke vstupu používá chodník. Na jedné z následujících fotografií byla na chodník umístěna jednoduchá jednobarevná koule, po které byla scéna vyfotografována. Třetí fotografie je již použití počítače grafický program, čímž vznikla koule, která na této fotografii vlastně neexistuje. Můžete říci, že mezi těmito dvěma fotografiemi existují nějaké významné rozdíly? Myslím, že ne.

Vytvářejte animace a viditelnost živých akcí

Doposud jsme se podívali na nástroje, díky nimž bude jakýkoli digitální obrázek vypadat realističtěji - ať už je obrázek statickým obrázkem nebo součástí animační sekvence. Pokud se jedná o animovanou sekvenci, pak programátoři a designéři použijí ještě více různých vizuálních triků, aby to vypadalo „živě“, spíše než obrázky generované počítačem.

Kolik snímků za sekundu?
Když jdete do elegantního trháku v místním kině, sekvence snímků nazývaných snímky běží rychlostí 24 snímků za sekundu. Protože naše sítnice uchovávají obraz o něco déle než 1 / 24th sekundy, oči většiny lidí spojí záběry do jednoho souvislého obrazu pohybu a akce.

Pokud nerozumíte tomu, co jsem právě napsal, podívejme se na to z druhé strany: to znamená, že každý snímek filmu je fotografie pořízená s rychlostí závěrky (expozice) 1/24 sekundy. Když se tedy podíváte na jeden z mnoha rámů závodních filmů, uvidíte, že některá závodní auta jsou „rozmazaná“, protože jely vysokou rychlostí, zatímco kamera má spoušť. Tato pohybová neostrost je to, co jsme zvyklí vídat, a je součástí toho, co pro nás činí obraz skutečným, když se na něj díváme na obrazovce.

Digitální 3D obrázky však stejně nejsou fotografiemi, takže při pohybu objektu v záběru během fotografování nedojde k rozmazání. Aby byly obrázky realističtější, musí programátoři výslovně přidat rozmazání. Někteří návrháři se domnívají, že k „překonání“ tohoto nedostatku přirozeného rozostření je potřeba více než 30 snímků za sekundu, a proto posunuli hry na další úroveň - 60 snímků za sekundu. I když to umožňuje, aby se každý jednotlivý obrázek zobrazoval velmi podrobně a zobrazoval pohybující se objekty v menších krocích, výrazně to zvyšuje počet snímků pro danou sekvenci animace. Existují další specifické části obrázků, kde je třeba kvůli realismu obětovat přesné počítačové vykreslování. To platí jak pro pohyblivé, tak pro stacionární objekty, ale toto je úplně jiný příběh.

Pojďme na konec

Počítačová grafika nadále ohromuje celý svět a vytváří a generuje širokou škálu skutečně realistických pohybujících se i nepohybujících se objektů a scén. S 80 sloupci a 25 řádky monochromatického textu grafika výrazně pokročila a výsledek je zřejmý - miliony lidí hrají hry a provádějí různé simulace s dnešní technologií. Cítit se budou i nové 3D procesory - díky nim můžeme doslova prozkoumávat jiné světy a prožívat věci, které jsme si v reálném životě nikdy netroufli vyzkoušet. Nakonec zpět k příkladu plesu: jak vznikla tato scéna? Odpověď je jednoduchá: obrázek má počítačem generovaný míč. Není snadné říci, který z těchto dvou je autentický, že? Náš svět je úžasný a musíme mu vyhovět. Doufám, že vás to zaujalo a dozvěděli jste se pro sebe další porci zajímavých informací.

3D grafika nemusí nutně zahrnovat rovinnou projekci ...

Collegiate YouTube

1 / 5

✪ Lekce teorie 3D grafiky 01 - Úvod do 3D grafiky

✪ Počítačová grafika v kině

✪ Přednáška 1 | Počítačová grafika | Vitaly Galinsky | Lectorium

✪ 12 - Počítačová grafika. Základní pojmy počítačové grafiky

✪ Přednáška 4 | Počítačová grafika | Vitaly Galinsky | Lectorium

Titulky

aplikace

Trojrozměrná grafika se aktivně používá k vytváření obrazů v rovině obrazovky nebo listu tiskovin ve vědě a průmyslu, například v systémech pro automatizaci návrhu (CAD; k vytváření pevných prvků: budov, částí strojů, mechanismů), architektury vizualizace (zahrnuje také takzvanou „virtuální archeologii“), v moderních lékařských zobrazovacích systémech.

Nejširší aplikace je v mnoha moderních počítačových hrách, stejně jako prvek kinematografie, televize a tištěných materiálů.

3D grafika se obvykle zabývá virtuálním, imaginárním trojrozměrným prostorem, který je zobrazen na plochém, dvourozměrném povrchu displeje nebo listu papíru. V současné době existuje několik metod pro zobrazení trojrozměrných informací v objemové formě, ačkoli většina z nich představuje objemové charakteristiky spíše podmíněně, protože pracují se stereofonním obrazem. Z této oblasti lze zaznamenat stereofonní brýle, virtuální přilby, 3D displeje schopné zobrazit trojrozměrný obraz. Několik výrobců předvedlo 3D displeje připravené k výrobě. 3D displeje však stále neumožňují vytvoření úplné fyzické a hmatatelné kopie. matematický model vytvořené trojrozměrnými grafickými metodami. Tuto mezeru vyplňují technologie rychlých prototypů, které se vyvinuly od 90. let minulého století. Je třeba poznamenat, že technologie rychlých prototypů používají reprezentaci matematického modelu objektu ve formě tělesa (voxelský model).

Tvorba

K získání trojrozměrného obrazu v rovině jsou nutné následující kroky:

modelování- vytvoření trojrozměrného matematického modelu scény a objektů v ní;
texturování- přiřazení rastrových nebo procedurálních textur k povrchům modelů (zahrnuje také nastavení vlastností materiálu - průhlednost, odrazy, drsnost atd.);
osvětlení- instalace a konfigurace;
animace(v některých případech) - dávání pohybu objektům;
dynamická simulace(v některých případech) - automatický výpočet interakce částic, tvrdých / měkkých těles atd. se simulovanými silami gravitace, větru, tlačení atd., jakož i navzájem;
vykreslování(vizualizace) - sestavení projekce v souladu s vybraným fyzickým modelem;
skládání(rozložení) - upřesnění obrazu;
výstup výsledného obrázku na výstupní zařízení - displej nebo speciální tiskárnu.

Modelování

Nejoblíbenější balíčky pro ryze modelování jsou:

Robert McNeel & Doc. Rhinoceros 3D;

K vytvoření trojrozměrného modelu osoby nebo stvoření lze jako prototyp použít (ve většině případů) sochu.

Texturování

SketchUp

3D vykreslování ve hrách a aplikacích

Existuje řada softwarových knihoven pro vykreslování 3D grafiky v aplikačních programech - DirectX, OpenGL atd.

Existuje celá řada přístupů k reprezentaci 3D grafiky ve hrách - plné 3D, pseudo -3D.

Takové balíčky dokonce vždy neumožňují uživateli přímo ovládat 3D model, například existuje balíček OpenSCAD, ve kterém je model vytvořen spuštěním uživatelem generovaného skriptu napsaného ve specializovaném jazyce.

3D displeje

3D nebo stereoskopické displeje, (3D displeje, 3D obrazovky) - zobrazuje pomocí stereoskopického nebo jiného efektu a vytváří iluzi skutečného objemu v zobrazených obrázcích.

V současné době je drtivá většina trojrozměrných obrazů zobrazena pomocí stereoskopického efektu, který je nejsnadněji implementovatelný, ačkoli použití stereoskopie samotné nelze nazvat dostatečnou pro trojrozměrné vnímání. Lidské oko, a to jak ve dvojicích, tak samostatně, stejně dobře rozlišuje odměrné objekty od plochých obrazů [ ] .

V dnešní době trojrozměrná grafika aktivně proniká do všech sfér života a grafický design není výjimkou.

3D grafika je všude: v časopisech, na pouličních reklamních plakátech, v kolážích oblíbených fotografů atd.

Mnoho začínajících designérů si myslí, že k vytvoření například skvělého plakátu k filmu bude stačit Photoshop a 3D grafiku lze vynechat.

Neumí si uvědomit, že tím, že odmítají používat 3D grafiku, omezují se a jsou ochuzeni o výhody, které by to přineslo jejich práci.

Uvedu příklad. Níže je plakát k filmu Oblivion. Jak vidíte, více než polovinu tvoří 3D grafika!

Trojrozměrná grafika vám poskytuje neuvěřitelné příležitosti pro ztělesnění vašeho uměleckého myšlení!

Ještě jeden příklad! Nedávno jsem si u šálku kávy v McDonald's všiml krásného plakátu, který visel na zdi.

Ptáte se, proč byl tento plakát pro mě tak atraktivní? Věc je, že hamburger na tomto plakátu byl nějak super-dokonalý!

Ano, byl vynikající!

Já (člověk, který ví trochu o fotografování), jsem pochopil, že najít tak dokonalý hamburger, a dokonce tak cool ho vyfotit, je prostě nereálné! Bude to vyžadovat neuvěřitelné úsilí!

Tak jsem dostal nápad, není to 3D grafika?

Po návratu domů a hledání na internetu jsem narazil na stránky 3D umělce, který kreslil tento hamburger.

Ano, měl jsem pravdu! Tento hamburger byl 100% 3D modelován.

Toto je další příklad toho, jak populární 3D grafika je.

Podívejme se na několik dalších příkladů použití 3D grafiky v reklamě.

Trojrozměrná grafika se stala natolik propracovanou, že je obtížné ji odlišit od fotografie. Je třeba mít na paměti, že 3D grafika zpravidla vypadá mnohem atraktivněji než fotografie.

Výrobci automobilů byli mezi prvními, kteří si uvědomili sílu 3D grafiky, a nyní na všech reklamních plakátech a v časopisech nevidíte obrázky aut, ale jejich 3D modely.

Nemluvím ani o tom, že pomocí 3D grafiky můžete auto doslova rozebrat na díly.

Chcete -li prodat produkt, musíte jej svým zákazníkům představit v celé své kráse. Z tohoto důvodu IKEA v roce 2013 opustila fotografii ve prospěch 3D grafiky. Nyní jsou všechny obrázky v katalogu IKEA vytvářeny pomocí trojrozměrných programů.

Zde je několik dalších příkladů:

Jsem si jist, že vy, lidé již obeznámení s Photoshopem, máte co rozvíjet a zvládat nové programy, abyste drželi krok s dobou!

A co 3D grafický software? Jaké jsou možnosti a na co se zaměřit, pokud jste v této záležitosti nováčkem.

Dnes je na trhu mnoho programů, z nichž každý má své vlastní silné stránky a slabé stránky... Některé z nich jsou: 3ds Max, Cinema 4D, Maya, Houdini, Blender.

Co si z toho ale vybrat a kde začít pracovat, vám prozradím zítra. A zítra můžete vytvořit svůj první 3D objekt! Do zítřka!