Tridimenzionalna grafika. 3D grafika 3D grafika

3D modeliranje in vizualizacija sta bistvenega pomena pri izdelavi izdelkov ali njihove embalaže, pa tudi pri izdelavi prototipov izdelkov in ustvarjanju volumetrične animacije.

Tako so storitve 3D modeliranja in vizualizacije na voljo, ko:

• ocena fizičnih in tehničnih lastnosti izdelka je potrebna, še preden je izdelan v prvotni velikosti, materialu in konfiguraciji;
• potrebno je ustvariti 3D model bodoče notranjosti.

V takih primerih se boste zagotovo morali zateči k storitvam strokovnjakov s področja 3D modeliranja in vizualizacije.

3D modeli- sestavni del kakovostne predstavitve in tehnične dokumentacije ter - osnova za izdelavo prototipa izdelka. Posebnost našega podjetja je sposobnost izvajanja celotnega cikla dela za ustvarjanje realističnega 3D predmeta: od modeliranja do prototipa. Ker se vsa dela lahko izvajajo kompleksno, to bistveno zmanjša čas in stroške iskanja izvajalcev ter postavljanja novih tehničnih nalog.

Ko gre za izdelek, vam bomo pomagali izdati njegovo poskusno serijo in vzpostaviti nadaljnjo proizvodnjo, manjšo ali industrijsko.

Opredelitev pojmov "3D modeliranje" in "vizualizacija"

3D grafika oz 3D modeliranje- računalniška grafika, ki združuje tehnike in orodja, potrebna za ustvarjanje tridimenzionalnih objektov v tehničnem prostoru.

Tehnike je treba razumeti kot metode oblikovanja tridimenzionalnega grafičnega predmeta - izračun njegovih parametrov, risanje "okostja" ali tridimenzionalne nepodrobne oblike; ekstrudiranje, sestavljanje in izrezovanje delov itd.

In pod orodji - profesionalni programi za 3D modeliranje. Najprej - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, pa tudi nekateri drugi programi za volumetrično vizualizacijo predmetov in prostora.

Volumensko upodabljanje je izdelava dvodimenzionalne rastrske slike na podlagi izdelanega 3D modela. V svojem bistvu je to najbolj realistična podoba tridimenzionalnega grafičnega predmeta.

Aplikacije 3D modeliranja:

• Oglaševanje in trženje

Tridimenzionalna grafika je nepogrešljiva za predstavitev prihodnjega izdelka. Za začetek proizvodnje morate narisati in nato izdelati 3D model predmeta. In že na podlagi 3D modela s pomočjo tehnologij hitre izdelave prototipov (3D tiskanje, rezkanje, litje silikonskih kalupov itd.) se ustvari realističen prototip (vzorec) bodočega izdelka.

Po renderiranju (3D vizualizacija) nastalo sliko lahko uporabimo pri razvoju dizajna embalaže ali pri izdelavi zunanjega oglaševanja, POS materialov in oblikovanja razstavnih stojnic.

• urbanistično načrtovanje

S pomočjo tridimenzionalne grafike se doseže najbolj realistično modeliranje urbane arhitekture in krajine – z minimalnimi stroški. Vizualizacija gradbene arhitekture in krajinskega oblikovanja omogoča investitorjem in arhitektom, da občutijo učinek bivanja v oblikovanem prostoru. To vam omogoča, da objektivno ocenite prednosti projekta in odpravite pomanjkljivosti.

• Industrija

Sodobne proizvodnje si ni mogoče predstavljati brez predprodukcijskega modeliranja izdelkov. S prihodom 3D tehnologij so proizvajalci lahko znatno prihranili materiale in zmanjšali finančne stroške za inženirsko načrtovanje. S 3D modeliranjem grafični oblikovalci ustvarijo tridimenzionalne slike delov in predmetov, ki jih lahko kasneje uporabimo za izdelavo kalupov in prototipov predmetov.

• Računalniške igre

3D tehnologija se pri ustvarjanju računalniških iger uporablja že več kot desetletje. V profesionalnih programih izkušeni strokovnjaki ročno rišejo 3D pokrajine, modele likov, animirajo ustvarjene 3D predmete in like ter ustvarjajo tudi konceptualno umetnost (konceptne zasnove).

• kino

Celotna sodobna filmska industrija se osredotoča na 3D kino. Za takšno snemanje se uporabljajo posebne kamere, ki lahko snemajo v 3D. Poleg tega se s pomočjo tridimenzionalne grafike za filmsko industrijo ustvarjajo posamezni predmeti in polnopravne pokrajine.

• Arhitektura in notranje oblikovanje

Tehnologija 3D modeliranja v arhitekturi se je že dolgo uveljavila z najboljše strani. Danes je izdelava tridimenzionalnega modela stavbe nepogrešljiv atribut oblikovanja. Na podlagi 3d modela lahko ustvarite prototip stavbe. Poleg tega tako prototip, ki ponavlja le splošne obrise stavbe, kot tudi podroben montažni model bodoče stavbe.

Kar zadeva notranjo opremo, lahko kupec s pomočjo tehnologije 3d modeliranja vidi, kako bo izgledal njegov dom ali pisarniški prostor po popravilu.

• Animacija

S pomočjo 3D grafike lahko ustvarite animirani lik, ga "napeljete" k premikanju in tudi z oblikovanjem zapletenih animacijskih prizorov ustvarite popoln animirani video.

Faze razvoja 3D modela

Razvoj 3D modela poteka v več fazah:

1. Modeliranje ali ustvarjanje geometrije modela

Govorimo o ustvarjanju tridimenzionalnega geometrijskega modela, ne da bi upoštevali fizične lastnosti predmeta. Uporabljene metode so:

• ekstrudiranje;
• modifikatorji;
• poligonalno modeliranje;
• rotacija.

2. Teksturiranje predmeta

Stopnja realizma prihodnjega modela je neposredno odvisna od izbire materialov pri ustvarjanju tekstur. Profesionalni programi za delo s tridimenzionalno grafiko so praktično neomejene možnosti za ustvarjanje realistične slike.

3. Postavitev luči in razglednih točk

Eden najtežjih korakov pri izdelavi 3D modela. Dejansko je realistična percepcija slike neposredno odvisna od izbire tona svetlobe, stopnje svetlosti, ostrine in globine senc. Poleg tega je treba za objekt izbrati opazovalno točko. To je lahko pogled iz ptičje perspektive ali spreminjanje prostora, da dosežete učinek bivanja v njem – z izbiro pogleda na predmet s človeške višine.+

4. 3D vizualizacija ali upodabljanje

Končna faza 3D modeliranja. Sestoji iz podrobnih nastavitev prikaza 3D modela. Se pravi, dodajanje grafičnih posebnih učinkov, kot so bleščanje, megla, sijaj itd. V primeru video upodabljanja se določijo natančni parametri 3D animacije likov, detajlov, pokrajin ipd. (čas barvnih razlik, sijaj itd.).

Na isti stopnji se podrobno določijo nastavitve vizualizacije: izbrano je potrebno število sličic na sekundo in razširitev končnega videa (na primer DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2, WMV itd.). Po potrebi dobite dvodimenzionalno bitna slika, določa format in ločljivost slike, predvsem JPEG, TIFF ali RAW.

5. postprodukcija

Zajete slike in videoposnetke obdelajte z urejevalniki medijev - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (ali Final Cut Pro / Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab itd.

Postprodukcija je medijskim datotekam dati izvirne vizualne učinke, katerih namen je vznemiriti um potencialnega potrošnika: narediti vtis, vzbuditi zanimanje in se dolgo spominjati!

3D modeliranje v livarni

V livarski industriji 3D modeliranje postopoma postaja nepogrešljiva tehnološka komponenta procesa ustvarjanja izdelka. Če govorimo o vlivanju v kovinske kalupe, potem 3D modeli takšnih kalupov nastanejo s tehnologijami 3D modeliranja, pa tudi s 3D prototipom.

Toda nič manj priljubljeno danes pridobiva oblikovanje v silikonskih kalupih. V tem primeru vam bo 3D modeliranje in vizualizacija pomagala ustvariti prototip predmeta, na podlagi katerega bo izdelan kalup iz silikona ali drugega materiala (les, poliuretan, aluminij itd.).

Metode 3D vizualizacije (upodabljanje)

1. Rasterizacija.

Eden najbolj preproste metode upodabljanje. Pri njegovi uporabi se dodatni vizualni učinki (na primer barva in senca predmeta glede na zorni kot) ne upoštevajo.

2. Raycasting.

3D model se gleda z določene, vnaprej določene točke – s človeške višine, s ptičje perspektive itd. Žarki se pošiljajo iz zornega kota, ki določajo chiaroscuro predmeta, ko ga gledamo v običajnem 2D formatu.

3. Sledenje žarkom.

Ta metoda upodabljanja pomeni, da se žarek, ko zadene na površino, razdeli na tri komponente: odbit, senčni in lomljen. Pravzaprav to tvori barvo piksla. Poleg tega je realizem slike neposredno odvisen od števila delitev.

4. Trasiranje poti.

Ena najtežjih metod 3D vizualizacije. Pri uporabi te metode 3D upodabljanja je širjenje svetlobnih žarkov čim bližje fizikalnim zakonitostim širjenja svetlobe. To je tisto, kar zagotavlja visok realizem končne slike. Treba je opozoriti, da ta metoda zahteva veliko virov.

Naše podjetje vam bo zagotovilo celotno paleto storitev na področju 3D modeliranja in vizualizacije. Imamo vse tehnične zmogljivosti za ustvarjanje 3D modelov različnih zahtevnosti. Imamo tudi bogate izkušnje s 3D vizualizacijo in modeliranjem, v kar se lahko prepričate sami, če si ogledate naš portfelj ali naša druga dela, ki še niso predstavljena na spletnem mestu (na zahtevo).

Blagovna agencija KOLORO vam bo zagotovila storitve za izdelavo poskusne serije izdelkov ali njihovo maloserijsko proizvodnjo. Za to bodo naši strokovnjaki ustvarili najbolj realističen 3D model predmeta, ki ga potrebujete (embalaža, logotip, lik, 3D vzorec katerega koli izdelka, kalup itd.), Na podlagi katerega bo ustvarjen prototip izdelka. Stroški našega dela so neposredno odvisni od kompleksnosti predmeta 3D modeliranja in se obravnavajo individualno.

Vprašanje, kaj je motor celotne računalniške industrije, že dolgo skrbi številne uporabnike. Ali pa je to Intel, ki brez prestanka izdaja in izdaja nove procesorje. Toda kdo jih potem sili v nakup? Morda je za vse kriv Microsoft, ki nenehno dela svoja okna večja in lepša? Ne, lahko ste zadovoljni s starimi različicami programov - še posebej, ker se obseg njihovih zmogljivosti praktično ne spreminja. Sklep se nakazuje – za vse so krive igre. Da, to so igre, ki postajajo vse bolj podobne resničnemu svetu, ustvarjajo njegovo virtualno kopijo, želijo si vedno močnejših virov.

Celotna zgodba računalniška grafika na PC je dokaz za to. Ne pozabite, na začetku so bili Tetris, Diggers, Arkanoidi. Vsa grafika je bila sestavljena iz ponovnega risanja majhnih območij zaslona, ​​spritov in je dobro delovala tudi na XT. Toda ti dnevi so minili. Simulacijska zvezda je vstala.

Z izdajo iger, kot so F19, Formula 1 ipd., pri katerih smo morali na novo narisati celoten zaslon in ga predhodno pripraviti v spomin, smo morali vsi dobiti, glede na vsaj, 286 procesor. A napredek se tu ni ustavil. Želja po primerjanju virtualnega sveta v igri z resničnim se je okrepila in rodil se je Wolf 3D.

To je, bi lahko rekli, prva 3D igra, v kateri je bil modeliran nekakšen, a še vedno realističen svet. Za njegovo izvedbo smo morali uporabiti zgornji (več kot 640 KB) pomnilnik in program zagnati v zaščiten način. Za polnopravno igro sem moral namestiti procesor 80386. Toda tudi svet Wolf 3D je trpel zaradi pomanjkljivosti. Čeprav stene niso bile le trdni pravokotniki, so bile napolnjene s teksturami nizke ločljivosti, tako da so bile površine videti dostojno le od daleč. Seveda je bilo mogoče iti po poti povečanja ločljivosti tekstur, spomnite se na primer DOOM. Potem smo morali preklopiti nazaj na več nov procesor in povečajte količino pomnilnika. Res je, ni pomembno, čeprav se je podoba izboljšala, vendar so ji bile prisotne enake pomanjkljivosti. Ja, in ploski predmeti in pošasti - koga briga. In potem je vstala zvezda Quakea. V tej igri je bil uporabljen revolucionarni pristop - z-buffer, ki je omogočil dajanje glasnosti vsem predmetom. Vendar je celotna igra še vedno delovala v nizki ločljivosti in ni bila zelo realistična.

Nastajala je nova strojna rešitev. In izkazalo se je, da ta rešitev na splošno leži na površini. Ker se uporabniki želijo igrati v tridimenzionalnem virtualnem svetu, je treba postopek njegovega ustvarjanja (spomnite se minut čakanja v 3D Studiu, preden se prikaže naslednja slika) drastično pospešiti. In ker se osrednji procesor s to nalogo zelo slabo spopada, je bila sprejeta revolucionarna odločitev - izdelati specializiranega.

Tu nastopi proizvajalec. igralni avtomati 3Dfx, ki je to pravljico uresničil s svojim Voodoo GPU. Človeštvo je naredilo še en korak v virtualni svet.

In od takrat operacijski sistem na osebnem računalniku s teksturnimi okni, ki lebdijo nazaj v meglo, še ni in ni pričakovati, celoten aparat tridimenzionalne grafike je mogoče uporabiti le za igre doslej, kar uspešno izvaja celotno civilizirano človeštvo.

Model

Za prikaz tridimenzionalnih objektov na zaslonu monitorja je potreben niz procesov (običajno imenovanih cevovod), ki jim sledi prevajanje rezultata v dvodimenzionalni pogled. Na začetku je predmet predstavljen kot niz točk ali koordinat v tridimenzionalnem prostoru. Tridimenzionalni koordinatni sistem je definiran s tremi osemi: vodoravno, navpično in globinsko, ki se običajno imenujejo osi x, y in z. Objekt je lahko hiša, oseba, avto, letalo ali cel 3D svet, koordinate pa določajo položaj oglišč (vozlišč), ki sestavljajo predmet v prostoru. S povezovanjem oglišč predmeta s črtami dobimo žični model, imenovan tako, ker so vidni le robovi površin tridimenzionalnega telesa. Žični okvir definira področja, ki sestavljajo površino predmeta, ki jih je mogoče zapolniti z barvo, teksturo in osvetliti s svetlobnimi žarki.

riž. 1: Kockasti žični okvir

Tudi s to poenostavljeno razlago 3D-grafičnega cevovoda postane jasno, koliko izračuna je potrebno za risanje. tridimenzionalni objekt na dvodimenzionalnem zaslonu. Lahko si predstavljamo, koliko se poveča količina potrebnih izračunov po koordinatnem sistemu, če se objekt premakne.

riž. 2: Model letala z zasenčenimi površinami

Vloga API-ja

Aplikacijski programirljivi vmesnik (API) je sestavljen iz funkcij, ki nadzorujejo 3D cevovod v programski opremi, vendar lahko izkoristijo prednost izvedbe 3D strojne opreme, če je na voljo. Če obstaja strojni pospeševalnik, ga API izkoristi, če ne, API deluje optimalne nastavitve zasnovan za najpogostejše sisteme. Tako, zahvaljujoč uporabi API-ja, poljubno število programska orodja lahko podpira poljubno število strojnih 3D pospeševalnikov.

Za splošne in zabavne aplikacije obstajajo naslednji API-ji:

• Microsoft Direct3D
• Kriterij Renderware
• Argonavt BRender
• Intel 3DR

Apple promovira svoj vmesnik Rave, zgrajen na vrhu lastnega API-ja Quickdraw 3D.

Za profesionalne aplikacije delo pod Nadzor Windows NT prevladuje v vmesniku OpenGL. Autodesk, največji proizvajalec inženirskih aplikacij, je razvil lasten API, imenovan Heidi.
Podjetja, kot sta Intergraph - RenderGL in 3DFX - GLide, so razvila tudi svoje API-je.

Obstoj in razpoložljivost 3D vmesnikov, ki podpirajo več grafičnih podsistemov in aplikacij, povečuje potrebo po strojnih pospeševalnikih 3D grafične opreme v realnem času. Razvedrilne aplikacije so glavni potrošnik in odjemalec takšnih pospeševalnikov, vendar ne pozabite na profesionalne aplikacije za obdelavo 3D grafike, ki delujejo pod operacijskim sistemom Windows NT, od katerih jih je veliko prenesenih z visoko zmogljivih delovnih postaj, kot je Silicon Graphics, na platformo osebnega računalnika. Internetne aplikacije bodo imele velike koristi od neverjetne okretnosti, intuitivnosti in prilagodljivosti, ki jo zagotavlja 3D GUI. Interakcija na svetovnem spletu bo veliko lažja in bolj priročna, če bo potekala v tridimenzionalnem prostoru.

grafični pospeševalnik

Trg grafičnih podsistemov pred pojavom koncepta multimedija je bilo relativno enostavno razviti. Pomemben mejnik v razvoju je bil standard VGA (Video graphics Array), ki ga je razvil IBM leta 1987, zahvaljujoč kateremu so lahko proizvajalci video adapterjev uporabljali višjo ločljivost (640x480) in večjo barvno globino na računalniškem monitorju. Z naraščajočo priljubljenostjo operacijskega sistema Windows obstaja nujna potreba po 2D grafičnih strojnih pospeševalnikih za razbremenitev osrednjega procesorja sistema, ki je prisiljen obdelovati dodatne dogodke. Motenje CPE-ja za grafično obdelavo pomembno vpliva na celotno zmogljivost GUI (Graphical User Interface) - grafičnega uporabniškega vmesnika, in ker Windows in njegove aplikacije zahtevajo čim več CPU-jev, je bila obdelava grafike izvedena z nižjo prioriteto. , tj narejeno zelo počasi. Proizvajalci so svojim izdelkom dodali funkcije za obdelavo 2D grafike, kot so risanje oken, ko so odprta in pomanjšana, kazalec strojne opreme, ki je nenehno viden pri premikanju kazalca, in slikanje območij na zaslonu pri visoki frekvenci osveževanja slike. Tako je obstajal procesor, ki zagotavlja pospeševanje VGA (Accelerated VGA - AVGA), znan tudi kot pospeševalnik Windows ali GUI, ki je postal obvezen element v sodobnih računalnikih.

Uvedba večpredstavnosti je ustvarila nove izzive z dodajanjem komponent, kot sta avdio in digitalni video, v nabor funkcij 2D grafike. Danes je enostavno videti, da številni izdelki AVGA podpirajo digitalno obdelavo videa v strojni opremi. Torej, če vaš monitor predvaja video v oknu velikosti poštne znamke - je čas, da ga namestite v vaš stroj multimedijski pospeševalnik. Multimedijski pospeševalnik (multimedijski pospeševalnik) ima običajno vgrajene strojne funkcije, ki vam omogočajo prilagajanje video slike vzdolž osi x in y ter strojno pretvorbo digitalni signal na analogni, da ga prikažete na monitorju v formatu RGB. Nekateri multimedijski pospeševalniki imajo morda vgrajene zmožnosti dekompresije digitalnega videa.

Grafični oblikovalci morajo svoje zahteve temeljiti delno na velikosti računalniškega monitorja, deloma na GUI in delno na GPU. Primarni standard VGA z ločljivostjo 640 x 480 slikovnih pik je bil primeren za takrat najpogostejše 14-palčne monitorje. Danes so najbolj zaželeni monitorji z diagonalno cevjo 17" zaradi možnosti prikaza slik z ločljivostjo 1024 x 768 ali več.

Glavni trend pri prehodu z VGA na multimedijske pospeševalnike je bila možnost, da se na računalniški monitor namesti čim več vizualnih informacij. Uporaba 3D grafike je logičen razvoj tega trenda. Ogromno količino vizualnih informacij je mogoče stisniti v omejen prostor zaslona monitorja, če je predstavljena v 3D. Obdelava tridimenzionalne grafike v realnem času omogoča uporabniku enostavno upravljanje s predstavljenimi podatki.

Igralni motorji

Prvo pravilo računalniških iger je, da ni pravil. Tradicionalno razvijalce iger bolj zanima kul grafika v svojih programih kot pa upoštevanje nasvetov tehnikov. Medtem ko imajo razvijalci na voljo številne 3D API-je, kot je Direct3D, se nekateri programerji odločijo za ustvarjanje lastnega vmesnika za 3D igre ali motorja. Lastniški motorji za igre so eden od načinov za razvijalce, da dosežejo neverjeten vizualni realizem, pravzaprav do meje grafičnega programiranja.

Za razvijalca ni nič bolj zaželenega kot neposreden dostop do lastnosti strojne opreme sistemskih komponent. Več znanih razvijalcev je ustvarilo lastne motorje iger, ki delujejo optimalna uporaba strojni grafični pospeševalniki, ki so jim prinesli slavo in denar. Na primer, Interplay motorji za Descent II in id Software za Quake zagotavljajo resnično 3D dejanje z uporabo popolnih funkcij strojne opreme 3D, kjer so na voljo.

Grafika brez kompromisov

Pogovori, ki potekajo že kar nekaj časa o možnostih uporabe 3D grafike na področjih, kot sta zabava in posel, so do meje podžgali zanimanje potencialnih uporabnikov, na trgu se je že pojavil nov tip produkta. Te nove tehnološke rešitve združujejo odlično podporo za 2D grafiko, ki izpolnjuje današnje zahteve za pospeševalnike Windows, podporo strojne opreme za funkcije 3D grafike in predvajanje digitalnega videa pri zahtevani hitrosti sličic.
Načeloma lahko te izdelke varno pripišemo novi generaciji grafičnih podsistemov, ki zagotavljajo grafiko brez kompromisov in zasedajo dostojno mesto standardne opreme v namiznih računalniških sistemih.
Med predstavniki nove generacije lahko na primer omenimo naslednje izdelke:

• CPE Ticket-To-Ride podjetja Vizualne tehnologije številka devet
• serija procesorjev ViRGE podjetja S3 Inc.
• CPE RIVA128, ki so ga skupaj razvila podjetja SGS Thomson in nVidia

3D grafična tehnologija

Naj vas še vedno uspe prepričati, da preizkusite 3D grafiko v akciji (če tega še niste storili) in se odločite za eno od 3D iger, ki so zasnovane za uporabo 3D video kartice.
Recimo, da se je takšna igra izkazala za simulator avtomobilskih dirk, vaš avto pa je že na startu in pripravljen hiteti osvajati nove rekorde. Obstaja odštevanje pred zagonom in opazite, da se pogled iz pilotske kabine, prikazan na zaslonu monitorja, nekoliko razlikuje od tistega, ki ste ga vajeni.
Na tovrstnih dirkah ste že sodelovali, vendar vas slika prvič preseneti z izjemnim realizemom in vas prisili, da verjamete v resničnost dogajanja. Obzorje se skupaj z oddaljenimi predmeti potopi v jutranjo meglo. Cesta je videti nenavadno gladka, asfalt ni skupek umazano sivih kvadratov, ampak enobarvni pločnik z nanesenimi označbami. Drevesa ob cesti imajo res listopadne krošnje, v katerih se zdi, da se vidijo posamezni listi. S celotnega zaslona kot celote dobimo vtis kakovostne fotografije z realno perspektivo in ne kot patetičen poskus simulacije realnosti.

Poskusimo ugotoviti, kaj tehnične rešitve omogočajo, da 3D grafične kartice s takšnim realizmom prenašajo navidezno resničnost. Kako so vizualna orodja osebnega računalnika uspela doseči raven profesionalnih studiev, ki se ukvarjajo s tridimenzionalno grafiko.

Del računskih operacij, povezanih s prikazom in modeliranjem tridimenzionalnega sveta, je zdaj prenesen na 3D pospeševalnik, ki je srce 3D video kartice. Osrednji procesor zdaj praktično ni zaposlen s težavami z zaslonom, sliko zaslona oblikuje grafična kartica. Ta proces temelji na izvajanju številnih učinkov na ravni strojne opreme, pa tudi na uporabi preprostega matematičnega aparata. Poskusimo ugotoviti, kaj točno zmore 3D grafični procesor.

Če se vrnemo k našemu primeru dirkalnega simulatorja, pomislimo, kako je dosežen realističen prikaz cestnih površin ali zgradb, ki stojijo ob cesti. To se naredi z uporabo običajne tehnike, imenovane preslikava teksture.
To je najpogostejši učinek za površinsko modeliranje. Na primer, fasada stavbe bi zahtevala več obrazov za modeliranje več opek, oken in vrat. Vendar pa tekstura (slika, ki je prekrita na celotni površini naenkrat) daje več realizma, vendar zahteva manj računalniških virov, saj vam omogoča, da delujete s celotno fasado kot eno samo površino. Preden površine pridejo na zaslon, so teksturirane in senčene. Vse teksture so shranjene v pomnilniku, običajno nameščen na grafični kartici. Mimogrede, tukaj je nemogoče ne opaziti, da uporaba AGP omogoča shranjevanje tekstur v sistemski pomnilnik, njegova prostornina pa je veliko večja.

Očitno je, ko so površine teksturirane, je treba upoštevati perspektivo, na primer pri prikazovanju ceste s sredino, ki sega čez obzorje. Popravek perspektive je potreben, da teksturirani predmeti izgledajo pravilno. Zagotavlja, da se bitna slika pravilno prekriva na različne dele predmeta – tako tiste, ki so bližje opazovalcu, kot tiste, ki so bolj oddaljeni.
Popravek perspektive je zelo dolgotrajna operacija, zato lahko pogosto ugotovite, da ni povsem pravilna izvedba.

Pri uporabi tekstur lahko načeloma vidite tudi šive med dvema najbližjima bitnima slikama. Ali pogosteje v nekaterih igrah, ko prikazujete cesto ali dolge hodnike, je med premikanjem opazno utripanje. Za premagovanje teh težav se uporablja filtriranje (običajno dvo- ali trilinearno).

Bilinearno filtriranje je metoda odstranjevanja popačenj slike. Ko se predmet vrti ali premika počasi, lahko piksli skačejo z enega mesta na drugo, kar povzroči utripanje. Da bi zmanjšali ta učinek, bilinearno filtriranje uporablja tehtano povprečje štirih sosednjih slikovnih pik teksture za prikaz površinske točke.

Trilinearno filtriranje je nekoliko bolj zapleteno. Za pridobitev vsakega slikovnega pika slike se vzame tehtano povprečje rezultatov dveh stopenj bilinearnega filtriranja. Nastala slika bo še bolj jasna in manj utripajoča.

Teksture, ki tvorijo površino predmeta, spreminjajo svoj videz glede na spremembo razdalje od predmeta do položaja gledalčevih oči. V gibljivi sliki, na primer, ko se predmet odmika od gledalca, se mora bitna slika teksture zmanjšati v velikosti skupaj z velikostjo upodobljenega predmeta. Za izvedbo te transformacije GPU pretvori bitne slike teksture na ustrezno velikost, da pokrije površino predmeta, vendar mora slika ostati naravna, t.j. predmet se ne sme deformirati na nepričakovan način.

Da bi se izognili nepričakovanim spremembam, večina grafičnih procesov ustvari vrsto vnaprej filtriranih bitnih slik teksture z zmanjšano ločljivostjo, postopek, imenovan mip preslikava. Nato grafični program samodejno določi, katero teksturo uporabiti na podlagi podrobnosti slike, ki je že prikazana. V skladu s tem, če se predmet zmanjša po velikosti, se zmanjša tudi velikost njegove bitne slike teksture.

Toda nazaj k našemu dirkalniku. Sama cesta je že videti realistična, vendar se pri njenih robovih opazijo težave! Spomnite se, kako izgleda črta, narisana na zaslonu, ki ni vzporedna z njegovim robom. Tu in pri naši cesti so "raztrgani robovi". In za boj proti tej pomanjkljivosti se uporablja slika.

raztrgani robovi		Gladki robovi

To je način obdelave (interpolacije) slikovnih pik, da dobimo ostrejše robove (obrobe) slike (predmeta). Najpogosteje uporabljena tehnika je ustvariti gladek prehod iz barve črte ali roba v barvo ozadja. Barva točke, ki leži na meji predmetov, je določena kot povprečje barv dveh mejnih točk. Vendar pa je v nekaterih primerih stranski učinek anti-aliasinga zamegljenost robov.

Približujemo se ključna točka delovanje vseh 3D algoritmov. Predpostavimo, da je proga, po kateri vozi naš dirkalnik, obdana z velikim številom različnih predmetov – zgradb, dreves, ljudi.
Tu je glavna težava 3D procesorja, kako ugotoviti, kateri od predmetov so v vidnem polju in kako so osvetljeni. Poleg tega vedeti, kaj je vidno v ta trenutek, ne dovolj. Treba je imeti informacije o relativnem položaju predmetov. Za rešitev tega problema se uporablja tehnika, imenovana z-buffering. To je najbolj zanesljiva metoda za odstranjevanje skritih površin. Tako imenovani z-medpomnilnik shranjuje vrednosti globine vseh slikovnih pik (z-koordinate). Ko se izračuna (upodablja) nova slikovna pika, se njena globina primerja z vrednostmi, shranjenimi v z-medpomnilniku, natančneje z globinami že upodobljenih slikovnih pik z enakimi koordinatami x in y. Če ima nova slikovna pika vrednost globine, ki je večja od katere koli vrednosti v medpomnilniku z, se nova slikovna pika ne zapiše v medpomnilnik za prikaz, če je manjša od nje.

Z-medpomnjenje v izvedbi strojne opreme močno poveča zmogljivost. Vendar pa z-medpomnilnik zavzame veliko pomnilnika: na primer, tudi pri ločljivosti 640x480 bo 24-bitni z-medpomnilnik zavzel približno 900 KB. Ta pomnilnik mora biti nameščen tudi na grafično kartico 3D.

Ločljivost z-medpomnilnika je njegov najpomembnejši atribut. To je ključnega pomena za visokokakovosten prikaz prizorov z veliko globino. Višja kot je ločljivost, večja je diskretnost z-koordinat in natančnejša je upodabljanje oddaljenih predmetov. Če pri upodabljanju ni dovolj ločljivosti, se lahko zgodi, da bosta dva prekrivajoča se objekta prejela enako z-koordinato, posledično pa oprema ne bo vedela, kateri objekt je bližje gledalcu, kar lahko povzroči popačenje slike.
Da bi se izognili tem učinkom, imajo profesionalne plošče 32-bitni z-medpomnilnik in so opremljene z velikimi količinami pomnilnika.

Poleg zgornjih osnov imajo 3D grafične kartice običajno možnost predvajanja nekaterih dodatnih funkcij. Če bi na primer svoj dirkalnik zapeljali v pesek, bi pogled oviral dvigajoči se prah. Za izvajanje teh in podobnih učinkov se uporablja meglenje. Ta učinek je ustvarjen s kombinacijo mešanih slikovnih pik računalniške barve z barvo megle, ki jo nadzoruje funkcija, ki določa globino megle. Z uporabo istega algoritma so oddaljeni predmeti potopljeni v meglico, kar ustvarja iluzijo oddaljenosti.

Resnični svet je sestavljen iz prozornih, prosojnih in neprozornih predmetov. Da bi upoštevali to okoliščino, se uporablja alfa mešanje - metoda prenosa informacij o prosojnosti prosojnih predmetov. Učinek prosojnosti je ustvarjen tako, da se barva izvirnega slikovnega pika združi s pikslo, ki je že v medpomnilniku.
Kot rezultat, je barva pike kombinacija barv ospredja in ozadja. Običajno ima alfa normalizirano vrednost med 0 in 1 za vsako barvno slikovno piko. Nova slikovna pika = (alfa)(barva slikovne pike A) + (1 - alfa)(barva slikovne pike B).

Očitno je, da bi ustvarili realistično sliko dogajanja na zaslonu, je potrebno pogosto posodabljanje njegove vsebine. Pri oblikovanju vsakega naslednjega okvirja gre 3D pospeševalnik znova skozi celotno pot štetja, zato mora imeti precejšnjo hitrost. Toda v 3D grafiki se za bolj gladko gibanje uporabljajo druge metode. Ključno je dvojno medpomnjenje.
Predstavljajte si stari trik animatorjev, ki na vogalih svežega papirja narišejo risanega junaka z nekoliko drugačnim položajem na vsakem naslednjem listu. Če se pomikamo po celotnem skladu, upognemo vogal, bomo videli gladko gibanje našega junaka. Skoraj enak princip delovanja ima Double Buffering v 3D animaciji, tj. naslednji položaj znaka je že narisan, preden se trenutna stran obrne. Brez uporabe dvojnega pufranja slika ne bo imela zahtevane gladkosti, t.j. bo občasno. Dvojno medpomnilnik zahteva dve območji, rezervirani v medpomnilniku okvirja 3D. grafične kartice; obe področji se morata ujemati z velikostjo slike, prikazane na zaslonu. Metoda uporablja dva medpomnilnika za sprejem slike: enega za prikaz slike, drugega za upodabljanje. Medtem ko se vsebina enega medpomnilnika upodablja, se upodablja drugi. Ko je naslednji okvir obdelan, se medpomnilniki zamenjajo (zamenjajo). Tako igralec ves čas vidi odlično sliko.

V zaključku razprave o algoritmih, ki se uporabljajo v 3D grafičnih pospeševalnikih, poskusimo ugotoviti, kako vam uporaba vseh učinkov ločeno omogoča popolno sliko. 3D grafika se izvaja z večstopenjskim mehanizmom, imenovanim cevovod za upodabljanje.
Uporaba cevovodne obdelave omogoča dodatno pospešitev izvedbe izračunov, saj so izračuni za naslednji predmet se lahko začne pred koncem izračunov prejšnjega.

Cevovod upodabljanja lahko razdelimo na 2 stopnji: obdelava geometrije in rasterizacija.

Na prvi stopnji geometrijske obdelave se izvaja koordinatna transformacija (rotacija, prevajanje in skaliranje vseh predmetov), ​​odrezovanje nevidnih delov predmetov, izračun osvetlitve, določanje barve vsakega oglišča ob upoštevanju vseh svetlobnih virov in postopek delitve slike. se izvajajo v manjše oblike. Za opis narave površine predmeta je ta razdeljen na različne poligone.
Delitev na trikotnike in štirikotnike se najpogosteje uporablja pri prikazovanju grafičnih objektov, saj jih je najlažje izračunati in manipulirati. V tem primeru se koordinate predmetov pretvorijo iz realne v celoštevilsko predstavitev, da se pospešijo izračuni.

V drugi fazi se vsi opisani učinki nanesejo na sliko v naslednjem zaporedju: odstranitev skritih površin, prekrivanje teksture ob upoštevanju perspektive tekstur (z uporabo puferja z), uporaba učinkov megle in prosojnosti, anti-aliasing . Po tem se šteje, da je naslednja točka pripravljena za postavitev v medpomnilnik iz naslednjega okvirja.

Iz vsega zgoraj navedenega lahko razumete, za kakšne namene se uporablja pomnilnik, nameščen na plošči 3D pospeševalnika. Shranjuje teksture, z-medpomnilnik in medpomnilnike naslednjega okvirja. Uporaba PCI vodilo, za te namene ne morete uporabiti navadnega RAM-a, saj bo hitrost grafične kartice znatno omejena s pasovno širino vodila. Zato je napredek vodila AGP še posebej obetaven za razvoj 3D grafike, ki omogoča neposredno povezavo 3D čipa s procesorjem in s tem organiziranje hitra menjava podatki iz Oven. Ta rešitev naj bi poleg tega zmanjšala stroške 3D pospeševalnikov zaradi dejstva, da bo na plošči ostalo le malo pomnilnika za medpomnilnik okvirja.

Zaključek

Široka uvedba 3D grafike je povzročila povečanje moči računalnikov brez občutnega povečanja njihove cene. Uporabniki so presenečeni nad možnostmi in si jih želijo preizkusiti na svojih računalnikih. Številni novi 3D zemljevidi uporabnikom omogočajo ogled 3D grafike v realnem času na svojih domačih računalnikih. Ti novi pospeševalniki vam omogočajo, da slikam dodate realizem in pospešite grafični izhod, ki obide CPE, pri čemer se zanašajo na lastne zmogljivosti strojne opreme.

Čeprav se 3D zmogljivosti trenutno uporabljajo samo v igrah, se pričakuje, da bodo v prihodnosti od njih lahko koristile tudi poslovne aplikacije. Na primer, računalniško podprto načrtovanje že mora oddajati tridimenzionalne predmete. Zdaj bo ustvarjanje in oblikovanje mogoče naprej osebni računalnik zahvaljujoč možnostim. 3D grafika lahko spremeni tudi način interakcije ljudi z računalniki. Uporaba 3D programskih vmesnikov bi morala olajšati proces komunikacije z računalnikom kot trenutno.

Ta članek verjetno berete na računalniškem monitorju ali zaslonu mobilne naprave – zaslonu, ki ima realne dimenzije, višino in širino. Toda ko gledate na primer risanko Toy Story ali igrate igro Tomb Raider, vidite tridimenzionalni svet. Ena najbolj neverjetnih stvari pri 3D svetu je, da je svet, ki ga vidite, lahko svet, v katerem živimo, svet, v katerem bomo živeli jutri, ali svet, ki živi samo v glavah ustvarjalcev filma ali igre. In vsi ti svetovi se lahko pojavijo samo na enem zaslonu - to je vsaj zanimivo.
Kako računalnik zavede naše oči, da mislijo, da gledamo v raven zaslon, da vidimo globino predstavljene slike? Kako razvijalcem iger uspe, da vidimo resnične like, ki se premikajo v resnični pokrajini? Danes vam bom povedal o vizualnih trikih, ki jih uporabljajo grafični oblikovalci, in o tem, kako se vse skupaj združi in se nam zdi tako preprosto. Pravzaprav vse ni preprosto in če želite izvedeti, kakšna je 3D grafika, pojdite pod rez - tam boste našli fascinantno zgodbo, v katero se boste, prepričan sem, potopili z užitkom brez primere.

Kaj naredi sliko 3D?

Slika, ki ima ali se zdi, da ima višino, širino in globino, je tridimenzionalna (3D). Slika, ki ima višino in širino, vendar brez globine, je dvodimenzionalna (2D). Me spomnite, kje vidite dvodimenzionalne slike? - Praktično povsod. Ne pozabite celo na običajni simbol na vratih stranišča, ki označuje kabino za eno ali drugo nadstropje. Simboli so oblikovani tako, da jih lahko prepoznate in prepoznate na prvi pogled. Zato uporabljajo le najosnovnejše oblike. Več podrobne informacije kateri koli simbol vam lahko pove, kakšna oblačila nosi ta možiček, ki visi na vratih, ali barva las, na primer simbolika ženskih straniščnih vrat. To je ena glavnih razlik med načinom uporabe 3D in 2D grafike: 2D grafika je preprosta in nepozabna, medtem ko 3D grafika uporablja več podrobnosti in v navidezno običajen predmet prilega veliko več informacij.

Na primer, trikotniki imajo tri črte in tri kote - vse, kar morate povedati, iz česa je trikotnik sestavljen in kaj pravzaprav je. Vendar pa poglejte na trikotnik z druge strani – piramida je tridimenzionalna struktura s štirimi trikotnimi stranicami. Upoštevajte, da je v tem primeru že šest črt in štirje vogali - iz tega je sestavljena piramida. Vidite, kako se lahko navaden predmet spremeni v tridimenzionalni predmet in vsebuje veliko več informacij, potrebnih za pripoved zgodbe o trikotniku ali piramidi.

Umetniki že več sto let uporabljajo nekaj vizualnih trikov, s katerimi lahko plosko 2D sliko spremenijo v pravo okno v resnični 3D svet. Podoben učinek lahko opazite pri običajnih fotografijah, ki jih lahko skenirate in gledate na računalniškem monitorju: predmeti na fotografiji so videti manjši, ko so oddaljeni; predmeti blizu objektiva kamere so izostreni, kar pomeni, da je vse za predmeti v izostritvi zamegljeno. Barve so ponavadi manj živahne, če motiv ni tako blizu. Ko danes govorimo o 3D grafiki na računalnikih, govorimo o slikah, ki se premikajo.

Kaj je 3D grafika?

Za mnoge od nas igranje iger na osebnem računalniku, Mobilna naprava ali na splošno napreden igralni sistem je najbolj presenetljiv primer in najpogostejši način, na katerega lahko razmišljamo o tridimenzionalni grafiki. Vse te igre, kul filmi, ustvarjeni s pomočjo računalnika, morajo iti skozi tri osnovne korake za ustvarjanje in predstavitev realističnih 3D prizorov:

1. Ustvarjanje virtualnega 3D sveta
2. Določanje, kateri del sveta bo prikazan na zaslonu
3. Določanje, kako bo videti piksel na zaslonu, da bo celotna slika videti čim bolj realistična

Ustvarjanje virtualnega 3D sveta
3D virtualni svet seveda ni enak resničnemu svetu. Ustvarjanje navideznega 3D sveta je kompleksno delo na računalniški vizualizaciji sveta, podobnega resničnemu, za ustvarjanje katerega se uporablja veliko število orodij in ki pomeni izjemno visoko podrobnost. Vzemite na primer zelo majhen del resničnega sveta – vašo roko in namizje pod njo. Vaša roka ima posebne lastnosti, ki določajo, kako se lahko premika in izgleda navzven. Sklepi prstov se upognejo le proti dlani in ne nasprotno od nje. Če udarite po mizi, se z njo ne bo zgodilo nič - miza je trdna. V skladu s tem vaša roka ne more skozi namizje. Da je ta trditev resnična, lahko dokažete tako, da pogledate nekaj naravnega, a v virtualnem 3D svetu so stvari precej drugačne – v virtualnem svetu ni narave, ni takšnih naravnih stvari, kot je na primer vaša roka. Predmeti v navideznem svetu so popolnoma sintetični – to so edine lastnosti, ki jih uporabljajo programsko opremo. Programerji uporabljajo posebna orodja in 3D virtualne svetove oblikujejo zelo previdno, tako da se vse v njih vedno obnaša na določen način.

Kateri del virtualnega sveta je prikazan na zaslonu?
V vsakem trenutku se na zaslonu prikaže le majhen del navideznega 3D sveta, ustvarjenega za računalniško igro. Na zaslonu se prikažejo določene kombinacije načinov, kako je svet definiran, kam se odločite, kam boste šli in kaj videti. Ne glede na to, kam greste – naprej ali nazaj, gor ali dol, levo ali desno – virtualni 3D svet okoli vas določa, kaj vidite, ko ste v določenem položaju. Kar vidite, je smiselno od enega prizora do drugega. Če gledate predmet z enake razdalje, ne glede na smer, bi moral videti visoko. Vsak predmet naj izgleda in se premika tako, da verjameš, da ima enako maso kot pravi predmet, da je tako trd ali mehak kot pravi predmet itd.

Programerji, ki pišejo računalniške igre, vložite veliko truda v oblikovanje 3D virtualnih svetov in jih naredite tako, da se lahko potepate po njih, ne da bi naleteli na karkoli, zaradi česar bi pomislili "To se ne bi moglo zgoditi na tem svetu!". Zadnja stvar, ki jo želite videti, sta dva trdna predmeta, ki lahko gresta drug skozi drugega. To je oster opomnik, da je vse, kar vidite, laž. Tretji korak vključuje vsaj toliko izračunov kot druga dva koraka in naj bi potekal tudi v realnem času.

Osvetlitev in perspektiva

Ko vstopiš v sobo, prižgeš luč. Verjetno ne razmišljate veliko o tem, kako dejansko deluje in kako svetloba prihaja iz svetilke, ki se širi po prostoru. Toda ljudje, ki delajo s 3D grafiko, morajo razmisliti o tem, saj morajo biti osvetljene vse površine, okoliški okvirji in podobne stvari. Ena metoda, sledenje žarkom, vključuje poti, ki sprejemajo žarke svetlobe, ko zapustijo žarnico, se odbijajo od ogledal, sten in drugih odsevnih površin ter na koncu pristanejo na predmetih z različno intenzivnostjo iz različnih kotov. To je težko, saj je iz ene žarnice lahko en žarek, vendar se v večini prostorov uporablja več svetlobnih virov - več svetilk, stropne luči(lestenci), talne svetilke, okna, sveče in tako naprej.

Osvetlitev ima ključno vlogo pri dveh učinkih, ki dajeta videz, teža in zunanja moč predmetov: zatemnitev in sence. Prvi učinek, zatemnitev, je, da na eno stran predmeta pade več svetlobe kot na drugo. Zatemnitev daje temi veliko naturalizma. Zaradi tega senčenja so gube v odeji globoke in mehke, visoke ličnice pa so videti osupljive. Te razlike v jakosti svetlobe krepijo splošno iluzijo, da ima motiv globino, pa tudi višino in širino. Iluzija mase izhaja iz drugega učinka, sence.

Trdna telesa mečejo sence, ko jih zadene svetloba. To lahko vidite, ko opazujete senco, ki jo meče sončna ura ali drevo na pločnik. Zato smo navajeni videti resnične predmete in ljudi, ki mečejo sence. V 3D senca ponovno okrepi iluzijo tako, da ustvari učinek bivanja v resničnem svetu, ne pa na zaslonu matematično ustvarjenih oblik.

perspektivo
Perspektiva je ena beseda, ki lahko pomeni veliko, dejansko pa opisuje preprost učinek, ki so ga vsi videli. Če stojite ob strani dolge, ravne ceste in gledate v daljavo, se zdi, kot da se obe strani ceste združita na eni točki na obzorju. Tudi, če so drevesa blizu ceste, bodo drevesa, ki so oddaljena, videti manjša od dreves, ki so vam bližja. Dejansko bo videti, kot da se drevesa zbližajo na določeni točki na obzorju, ki se oblikuje v bližini ceste, vendar ni tako. Ko se zdi, da se vsi predmeti v prizoru na koncu zbližajo na eni točki v daljavi, je to perspektiva. Obstaja veliko različic tega učinka, vendar večina 3D grafike uporablja eno samo stališče, ki sem ga pravkar opisal.

Globinska ostrina

Drug optični učinek, ki je bil uspešno uporabljen za ustvarjanje 3D grafike, je globinska ostrina. Če uporabim moj primer drevesa, se poleg zgoraj navedenega zgodi še ena zanimiva stvar. Če pogledate drevesa, ki so blizu vas, se zdi, da drevesa, ki so oddaljena, niso v fokusu. Filmski ustvarjalci in računalniški animatorji uporabljajo ta učinek, globinsko ostrino, za dva namena. Prvi je okrepiti iluzijo globine v prizoru, ki ga gleda uporabnik. Drugi cilj je, da režiserji uporabijo globinsko ostrino, da osredotočijo svojo pozornost na teme ali igralce, ki veljajo za najpomembnejše. Če želite pritegniti pozornost na ne-junakino v filmu, je na primer mogoče uporabiti "plitko globinsko ostrino", kjer je v fokusu samo igralec. Prizor, ki je zasnovan tako, da vas navduši, bo, nasprotno, uporabljal »globoko globinsko ostrino«, da bo čim več predmetov v fokusu in tako vidnih gledalcu.

Glajenje

Drug učinek, ki je prav tako odvisen od zavajanja oči, je anti-aliasing. Digitalni grafični sistemi so zelo primerni za ustvarjanje jasnih linij. Zgodi pa se tudi, da imajo diagonalne črte prednost (tudi v resničnem svetu se precej pogosto pojavljajo, potem pa računalnik reproducira črte, ki so bolj podobne lestvam (mislim, da veste, kaj je lestev, ko pogledate slikovni predmet v podrobnost)). Tako lahko računalnik zavede svoje oko, da vidi gladko krivuljo ali črto, dodaja določene barvne odtenke vrsticam pikslov, ki obkrožajo črto. S to »sivo barvo« slikovnih pik računalnik samo zavaja vaše oči, medtem pa mislite, da ni več nazobčanih korakov. Ta postopek dodajanja dodatnih barvnih slikovnih pik za zavajanje oči se imenuje anti-aliasing in je ena od tehnik, ki jih ročno ustvari 3D računalniška grafika. Druga težka naloga za računalnik je ustvarjanje 3D animacije, katere primer vam bomo predstavili v naslednjem razdelku.

Resnični primeri

Ko vse trike, ki sem jih opisal zgoraj, uporabite skupaj za ustvarjanje osupljivo resničnega prizora, je rezultat vreden truda. Najnovejše igre, filmi, računalniško ustvarjeni predmeti so združeni s fotografskimi ozadji - to poveča iluzijo. Če primerjate fotografije in računalniško ustvarjen prizor, lahko vidite neverjetne rezultate.

Zgornja fotografija prikazuje tipično pisarno, ki za vstop uporablja pločnik. Na eni od naslednjih fotografij je bila na pločnik postavljena enostavna, enobarvna krogla, nato pa je bil prizor fotografiran. Tretja fotografija je že uporaba računalnika grafični program, ki je ustvaril žogo, ki je na tej fotografiji pravzaprav ni. Ali lahko ugotovite, ali obstajajo pomembne razlike med tema dvema fotografijama? Mislim, da ne.

Ustvarjanje animacije in videz "dejanja v živo"

Do sedaj smo si ogledali orodja, ki naredijo vsako digitalno sliko bolj realistično – ne glede na to, ali je slika fotografija ali del animacijskega zaporedja. Če gre za animirano zaporedje, bodo programerji in oblikovalci uporabili še več različnih vizualnih trikov, da bi ustvarili videz "žive akcije" in ne računalniško ustvarjenih slik.

Koliko sličic na sekundo?
Ko si v lokalnem kinu ogledate elegantno uspešnico, se zaporedje slik, imenovanih posnetki, odvija s 24 sličicami na sekundo. Ker naša mrežnica obdrži sliko malo dlje kot 1/24 sekunde, bodo oči večine ljudi združile okvirje v eno neprekinjeno sliko gibanja in dejanja.

Če ne razumete, o čem sem pravkar napisal, potem poglejte z druge strani: to pomeni, da je vsak okvir filma fotografija, posneta pri hitrosti zaklopa (osvetlitvi) 1/24 sekunde. Tako boste, če pogledate enega od številnih kadrov dirkalnega filma, videli, da so nekateri dirkalni avtomobili "zamegljeni", ker so potovali z veliko hitrostjo, medtem ko je bil zaklop kamere odprt. To zamegljenost stvari, ki jih ustvari hitro gibanje, je tisto, kar smo navajeni videti, in je del tistega, kar nam naredi sliko resnično, ko jo gledamo na zaslonu.

Vendar digitalne 3D slike kljub vsemu niso fotografije, tako da ne pride do učinka zamegljenosti, ko se predmet med snemanjem premika skozi okvir. Da bi bile slike bolj realistične, morajo programerji izrecno dodati zameglitev. Nekateri oblikovalci verjamejo, da je potrebnih več kot 30 sličic na sekundo, da "premostijo" to pomanjkanje naravne zamegljenosti, zato so igre potisnili, da dosežejo novo raven - 60 sličic na sekundo. Čeprav to omogoča, da je vsaka posamezna slika videti zelo podrobno in prikazuje premikajoče se predmete v manjših korakih, močno poveča število sličic za dano zaporedje animacij. Obstajajo tudi drugi posebni deli posnetkov, kjer je treba zaradi realizma žrtvovati natančno računalniško upodabljanje. To velja tako za premikajoče se kot nepremične predmete, a to je druga zgodba.

Pridimo do konca

Računalniška grafika še naprej navdušuje ves svet z ustvarjanjem in ustvarjanjem najrazličnejših resnično realističnih premikajočih se in negibljivih predmetov in prizorov. Z 80 stolpci in 25 vrsticami enobarvnega besedila je grafika napredovala daleč in rezultat je jasen – na milijone ljudi igra igre in izvaja vse vrste simulacij z današnjo tehnologijo. Začutili se bodo tudi novi 3D procesorji – po njihovi zaslugi bomo lahko dobesedno raziskovali druge svetove in doživljali stvari, ki si jih v resničnem življenju nikoli nismo upali poskusiti. Nazadnje, nazaj k primeru žoge: kako je nastal ta prizor? Odgovor je preprost: slika ima računalniško ustvarjeno žogo. Ni lahko reči, kateri od obeh je pristen, kajne? Naš svet je neverjeten in temu moramo živeti. Upam, da vas je zanimalo in ste sami izvedeli še en del zanimivih informacij.

3D grafika ne vključuje nujno projekcije na ravnino.....

Enciklopedični YouTube

1 / 5

✪ Teorija 3D grafike, lekcija 01 - Uvod v 3D grafiko

✪ Računalniška grafika v kinu

✪ 1. predavanje | Računalniška grafika | Vitalij Galinski | Lectorium

✪ 12 - Računalniška grafika. Osnovni pojmi računalniške grafike

✪ 4. predavanje | Računalniška grafika | Vitalij Galinski | Lectorium

Podnapisi

Aplikacija

Tridimenzionalna grafika se aktivno uporablja za ustvarjanje slik na ravnini zaslona ali lista tiskovin v znanosti in industriji, na primer v sistemih avtomatizacije za projektiranje (CAD; za ustvarjanje trdnih elementov: zgradbe, strojni deli, mehanizmi ), arhitekturno vizualizacijo (to vključuje tako imenovano "virtualno arheologijo"), v sodobnih medicinskih slikovnih sistemih.

Najširša uporaba je v številnih sodobnih računalniških igrah, pa tudi kot element kina, televizije in tiskanih izdelkov.

3D grafika se običajno ukvarja z navideznim, namišljenim tridimenzionalnim prostorom, ki je prikazan na ravni, dvodimenzionalni površini zaslona ali lista papirja. Trenutno obstaja več načinov za prikaz tridimenzionalnih informacij v tridimenzionalni obliki, čeprav jih večina predstavlja tridimenzionalne značilnosti precej pogojno, saj delujejo s stereo sliko. S tega področja je mogoče opaziti stereo očala, virtualne čelade, 3D zaslone, ki lahko prikazujejo tridimenzionalno sliko. Več proizvajalcev je prikazalo 3D zaslone, pripravljene za množično proizvodnjo. Vendar 3D zasloni še vedno ne omogočajo ustvarjanja popolne fizične, oprijemljive kopije. matematični model ustvarila 3D grafika. Tehnologije hitre izdelave prototipov, ki se razvijajo od devetdesetih let prejšnjega stoletja, zapolnjujejo to vrzel. Opozoriti je treba, da tehnologije hitre izdelave prototipov uporabljajo predstavitev matematičnega modela predmeta v obliki trdnega telesa (model voksel).

Ustvarjanje

Za pridobitev tridimenzionalne slike na ravnini so potrebni naslednji koraki:

• modeliranje- izdelava tridimenzionalnega matematičnega modela scene in objektov v njej;
• teksturiranje- dodeljevanje rastrskih ali proceduralnih tekstur površinam modelov (pomeni tudi nastavitev lastnosti materialov - prosojnost, odsev, hrapavost itd.);
• osvetlitev- namestitev in konfiguracija;
• animacija(v nekaterih primerih) - dajanje gibanja predmetom;
• dinamična simulacija(V nekaterih primerih) - avtomatski izračun interakcije delcev, trdih/mehkih teles itd. s simuliranimi silami gravitacije, vetra, vzgona itd., pa tudi med seboj;
• upodabljanje(vizualizacija) - izdelava projekcije v skladu z izbranim fizičnim modelom;
• sestavljanje(postavitev) - dokončanje slike;
• oddajanje nastale slike na izhodno napravo - zaslon ali poseben tiskalnik.

Modelarstvo

Najbolj priljubljeni paketi izključno za modeliranje so:

• Robert McNeel in izr. Nosorog 3D ;

Za ustvarjanje tridimenzionalnega modela osebe ali bitja se lahko Skulptura (v večini primerov) uporabi kot prototip.

Teksturiranje

skicirati

Vizualizacija tridimenzionalne grafike v igrah in aplikacijah

Obstajajo številne programske knjižnice za upodabljanje 3D grafike v aplikacijskih programih – DirectX, OpenGL itd.

Obstajajo številni pristopi k predstavitvi 3D grafike v igrah - popolna 3D, psevdo-3D.

Takšni paketi uporabniku niti ne omogočajo vedno neposrednega upravljanja 3D modela, na primer obstaja paket OpenSCAD, v katerem se model oblikuje z izvajanjem uporabniško ustvarjenega skripta, napisanega v specializiranem jeziku.

3D zasloni

Tridimenzionalni ali stereoskopski zasloni, (3D zasloni, 3D zasloni) - zasloni, s stereoskopskimi ali kakršnimi koli drugimi učinki, ki ustvarjajo iluzijo resnične glasnosti prikazanih slik.

Trenutno je velika večina 3D slik prikazana s stereoskopskim učinkom, ki je najlažji izvedljiv, čeprav samo stereoskopije ne moremo imenovati zadostne za tridimenzionalno zaznavo. Človeško oko, tako v parih kot samostojno, enako dobro razlikuje tridimenzionalne predmete od ravnih slik [ ] .

V našem času tridimenzionalna grafika aktivno prodira v vsa področja življenja in grafično oblikovanje ni izjema.

3D grafika je povsod: v revijah, na uličnih oglaševalskih plakatih, v kolažih priljubljenih fotografov itd.

Mnogi oblikovalci začetniki menijo, da je za ustvarjanje na primer kul filmskega plakata dovolj Photoshop in 3D grafike ni mogoče uporabiti.

Ne zavedajo se, da se z zavračanjem uporabe 3D grafike omejujejo in si prikrajšajo prednosti, ki bi jih prinesla njihovemu delu.

Dal vam bom primer. Spodaj si lahko ogledate plakat filma "Oblivion". Kot lahko vidite, je to več kot polovica 3D grafike!

3D grafika vam ponuja neverjetne možnosti za oživitev vaših umetniških idej!

Še en primer! Pred kratkim sem med pitjem kave v McDonald'su opazil čudovit plakat, ki je visel na steni.

Kaj me je pritegnilo na tem plakatu, vprašate? Ja, bistvo je v tem, da je bil burger na tem plakatu nekako super idealen!

Ja, bil je odličen!

Jaz (oseba, ki se malo spozna na fotografijo) sem razumela, da je najti tako popoln burger in celo fotografirati tako kul, preprosto nerealno! Potrebno je le neverjetno veliko truda!

Zato sem pomislil, ali je to tridimenzionalna grafika?

Ko sem prišel domov in iskal po internetu, sem naletel na stran 3D umetnika, ki je narisal ta burger.

Ja, prav sem imel! Ta burger je bil 100 % modeliran v programski opremi 3D.

To je še en primer, kako priljubljena je 3D grafika.

Poglejmo si še nekaj primerov uporabe 3D grafike v oglaševanju.

Tridimenzionalna grafika je postala tako popolna, da jo je težko ločiti od fotografije. Upoštevati je treba, da je 3D grafika praviloma videti veliko bolj privlačna kot fotografija.

Proizvajalci avtomobilov so bili med prvimi, ki so spoznali moč 3D grafike, zdaj pa na vseh oglaševalskih plakatih in v revijah ne vidite fotografij avtomobilov, temveč njihove 3D modele.

Ne govorim o tem, da lahko s pomočjo 3D grafike avto dobesedno razstavite na dele.

Če želite prodati določen izdelek, ga morate strankam predstaviti v vsem svojem sijaju. Prav zaradi tega je IKEA leta 2013 opustila fotografijo v korist 3D grafike. Zdaj so vse slike v katalogu IKEA izdelane s pomočjo tridimenzionalnih programov.

Tukaj je še nekaj primerov:

Prepričan sem, da imate vi, ljudje, ki že poznate Photoshop, prostor za nadaljnji razvoj in obvladovanje novih programov, da boste v koraku s časom!

Kaj pa programi za ustvarjanje 3D grafike? Kakšne so sploh možnosti in na kaj iskati, če ste novi v tej zadevi.

Danes je na trgu veliko programov, vsak ima svoje prednosti in slabosti. Tukaj je nekaj izmed njih: 3ds Max, Cinema 4D, Maya, Houdini, Blender.

Toda kaj izbrati od tega in kje začeti delo, vam bom povedal jutri. In jutri boste lahko ustvarili svoj prvi 3D objekt! Do jutri!