กราฟิก 3 มิติ กราฟิก 3 มิติ กราฟิก 3 มิติ

การสร้างแบบจำลองและการแสดงภาพ 3 มิติเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์หรือบรรจุภัณฑ์ เช่นเดียวกับการสร้างต้นแบบผลิตภัณฑ์และการสร้างแอนิเมชั่นเชิงปริมาตร

ดังนั้น บริการสร้างแบบจำลอง 3 มิติและการแสดงภาพจะมีให้เมื่อ:

• จำเป็นต้องมีการประเมินคุณสมบัติทางกายภาพและทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ แม้กระทั่งก่อนการสร้างในขนาด วัสดุ และการกำหนดค่าดั้งเดิม
• จำเป็นต้องสร้างแบบจำลอง 3 มิติของการตกแต่งภายในในอนาคต

ในกรณีเช่นนี้ คุณจะต้องใช้บริการของผู้เชี่ยวชาญในด้านการสร้างแบบจำลองและการแสดงภาพ 3 มิติอย่างแน่นอน

โมเดล 3 มิติ- ส่วนประกอบสำคัญของการนำเสนอคุณภาพสูงและเอกสารทางเทคนิค ตลอดจน - พื้นฐานสำหรับการสร้างต้นแบบผลิตภัณฑ์ คุณลักษณะของบริษัทของเราคือความสามารถในการทำงานเต็มรูปแบบเพื่อสร้างวัตถุ 3 มิติที่เหมือนจริง ตั้งแต่การสร้างแบบจำลองไปจนถึงการสร้างต้นแบบ เนื่องจากงานทั้งหมดสามารถดำเนินการได้อย่างซับซ้อน จึงช่วยลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการค้นหานักแสดงและกำหนดข้อกำหนดทางเทคนิคใหม่ได้อย่างมาก

หากเรากำลังพูดถึงผลิตภัณฑ์ เราจะช่วยคุณปล่อยชุดทดลองและตั้งค่าการผลิตเพิ่มเติม ขนาดเล็กหรือระดับอุตสาหกรรม

คำจำกัดความของแนวคิดของ "การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ" และ "การสร้างภาพ"

กราฟิก 3 มิติหรือ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ- คอมพิวเตอร์กราฟิกซึ่งรวมเทคนิคและเครื่องมือที่จำเป็นในการสร้างวัตถุสามมิติในพื้นที่เทคโนโลยีมิติ

ควรเข้าใจเทคนิคเป็นวิธีการสร้างวัตถุกราฟิกสามมิติ - การคำนวณพารามิเตอร์การวาด "โครงกระดูก" หรือรูปแบบที่ไม่มีรายละเอียดเชิงปริมาตร การอัดรีด การสร้างและการตัดชิ้นส่วน ฯลฯ

และภายใต้เครื่องมือมีโปรแกรมสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบมืออาชีพ อย่างแรกเลย - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX รวมถึงโปรแกรมอื่นๆ สำหรับการสร้างภาพปริมาตรของวัตถุและพื้นที่

การแสดงปริมาณคือการสร้างภาพแรสเตอร์สองมิติตามแบบจำลอง 3 มิติที่สร้างขึ้น หัวใจสำคัญของมันคือภาพที่สมจริงที่สุดของวัตถุกราฟิกสามมิติ

การประยุกต์ใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ:

• การโฆษณาและการตลาด

กราฟิกสามมิติที่ขาดไม่ได้สำหรับการนำเสนอผลิตภัณฑ์ในอนาคต ในการเริ่มการผลิต คุณต้องวาดและสร้างแบบจำลอง 3 มิติของวัตถุ และบนพื้นฐานของแบบจำลอง 3 มิติ โดยใช้เทคโนโลยีการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว (การพิมพ์ 3 มิติ การกัด การขึ้นรูปของแม่พิมพ์ซิลิโคน ฯลฯ) การสร้างต้นแบบที่เหมือนจริง (ตัวอย่าง) ของผลิตภัณฑ์ในอนาคตจะถูกสร้างขึ้น

หลังจากการเรนเดอร์ (การสร้างภาพข้อมูล 3 มิติ) ภาพที่ได้สามารถนำมาใช้ในการพัฒนาการออกแบบบรรจุภัณฑ์หรือในการสร้างโฆษณากลางแจ้ง วัสดุ POS และการออกแบบแท่นแสดงสินค้า

• การวางผังเมือง

ด้วยความช่วยเหลือของกราฟิกสามมิติ การสร้างแบบจำลองที่สมจริงที่สุดของสถาปัตยกรรมเมืองและภูมิทัศน์จึงเกิดขึ้นได้ โดยมีค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด การสร้างภาพสถาปัตยกรรมอาคารและการออกแบบภูมิทัศน์ช่วยให้นักลงทุนและสถาปนิกรู้สึกถึงผลกระทบจากการอยู่ในพื้นที่ที่ออกแบบ ที่ช่วยให้คุณประเมินข้อดีของโครงการอย่างเป็นกลางและกำจัดข้อบกพร่อง

• อุตสาหกรรม

เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงการผลิตสมัยใหม่โดยปราศจากการสร้างแบบจำลองผลิตภัณฑ์ก่อนการผลิต ด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยี 3D ผู้ผลิตมีโอกาสที่จะประหยัดวัสดุได้อย่างมากและลดต้นทุนทางการเงินสำหรับการออกแบบทางวิศวกรรม การใช้แบบจำลอง 3 มิติ นักออกแบบกราฟิกสร้างภาพ 3 มิติของชิ้นส่วนและวัตถุ ซึ่งสามารถใช้สร้างแม่พิมพ์และต้นแบบวัตถุได้ในภายหลัง

• เกมส์คอมพิวเตอร์

เทคโนโลยี 3D ถูกนำมาใช้ในการสร้างเกมคอมพิวเตอร์มานานกว่าสิบปี ในโปรแกรมระดับมืออาชีพ ผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์จะวาดภาพทิวทัศน์สามมิติ โมเดลฮีโร่ สร้างภาพเคลื่อนไหวให้กับวัตถุและตัวละคร 3 มิติ และสร้างคอนเซปต์อาร์ต (การออกแบบแนวคิด)

• โรงหนัง

อุตสาหกรรมภาพยนตร์สมัยใหม่ทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่โรงภาพยนตร์ 3 มิติ สำหรับการถ่ายทำดังกล่าวจะใช้กล้องพิเศษที่สามารถถ่ายแบบ 3 มิติได้ นอกจากนี้ ด้วยความช่วยเหลือของกราฟิกสามมิติสำหรับอุตสาหกรรมภาพยนตร์ วัตถุแต่ละชิ้นและภูมิทัศน์ที่เต็มเปี่ยมจะถูกสร้างขึ้น

• สถาปัตยกรรมและการออกแบบภายใน

เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลอง 3 มิติในสถาปัตยกรรมได้พิสูจน์ตัวเองจากด้านที่ดีที่สุดมาอย่างยาวนาน ทุกวันนี้ การสร้างแบบจำลองสามมิติของอาคารเป็นคุณลักษณะที่ขาดไม่ได้ของการออกแบบ จากแบบจำลอง 3 มิติ คุณสามารถสร้างต้นแบบของสิ่งปลูกสร้างได้ ยิ่งกว่านั้นทั้งแบบต้นแบบที่ทำซ้ำเฉพาะโครงร่างทั่วไปของอาคารและแบบจำลองสำเร็จรูปโดยละเอียดของโครงสร้างในอนาคต

สำหรับการออกแบบภายใน ด้วยเทคโนโลยีการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ ลูกค้าสามารถเห็นได้ว่าพื้นที่บ้านหรือสำนักงานของเขาจะดูแลหลังการปรับปรุงใหม่อย่างไร

• แอนิเมชั่น

ด้วยความช่วยเหลือของกราฟิก 3D คุณสามารถสร้างตัวละครแอนิเมชั่น "ทำให้เขาเคลื่อนไหว" และด้วยการออกแบบฉากแอนิเมชั่นที่ซับซ้อน สร้างวิดีโอแอนิเมชั่นที่เต็มเปี่ยมด้วยการออกแบบฉากแอนิเมชั่นที่ซับซ้อน

ขั้นตอนของการพัฒนาแบบจำลอง 3 มิติ

การพัฒนาแบบจำลอง 3 มิตินั้นดำเนินการในหลายขั้นตอน:

1. การสร้างแบบจำลองหรือการสร้างแบบจำลองเรขาคณิต

เป็นการสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิตสามมิติโดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุ ตามเทคนิคที่ใช้:

• การอัดรีด;
• ตัวดัดแปลง;
• การสร้างแบบจำลองหลายเหลี่ยม
• การหมุน

2. การกำหนดพื้นผิวของวัตถุ

ระดับความสมจริงของโมเดลในอนาคตขึ้นอยู่กับการเลือกวัสดุโดยตรงเมื่อสร้างพื้นผิว โปรแกรมมืออาชีพสำหรับการทำงานกับกราฟิกสามมิตินั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยในการสร้างภาพที่สมจริง

3. การเปิดรับแสงและจุดชมวิว

ขั้นตอนที่ยากที่สุดขั้นตอนหนึ่งในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ ท้ายที่สุดแล้ว การรับรู้ที่สมจริงของภาพโดยตรงนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกโทนสีของแสง ระดับความสว่าง ความคมชัด และความลึกของเงา นอกจากนี้ จำเป็นต้องเลือกจุดสังเกตสำหรับวัตถุ นี่อาจเป็นภาพมุมสูงหรือการปรับพื้นที่เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ของการมีอยู่ - โดยการเลือกมุมมองของวัตถุจากความสูงของการเจริญเติบโตของมนุษย์

4. การเรนเดอร์หรือเรนเดอร์ 3 มิติ

ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ ประกอบด้วยรายละเอียดการตั้งค่าสำหรับการแสดงโมเดล 3 มิติ กล่าวคือ การเพิ่มเอฟเฟกต์กราฟิกพิเศษ เช่น แสงจ้า หมอก ความมัน เป็นต้น ในกรณีของการเรนเดอร์วิดีโอ พารามิเตอร์ที่แน่นอนของแอนิเมชั่น 3 มิติของตัวละคร รายละเอียด ภูมิทัศน์ ฯลฯ จะถูกกำหนด (เวลาที่สีตก เรืองแสง ฯลฯ)

ในขั้นตอนเดียวกัน การตั้งค่าการแสดงภาพมีรายละเอียด: เลือกจำนวนเฟรมต่อวินาทีที่ต้องการและนามสกุลของวิดีโอสุดท้าย (เช่น DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2 , WMV เป็นต้น) ถ้าจำเป็น ได้สองมิติ บิตแมปกำหนดรูปแบบและความละเอียดของภาพเป็นหลัก - JPEG, TIFF หรือ RAW

5. หลังการผลิต

การประมวลผลภาพและวิดีโอที่ถ่ายโดยใช้โปรแกรมแก้ไขสื่อ - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (หรือ Final Cut Pro / Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab เป็นต้น

ภายหลังการผลิตคือให้ไฟล์สื่อมีภาพที่เป็นต้นฉบับ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างความตื่นเต้นให้กับผู้ที่มีแนวโน้มจะเป็นผู้บริโภค: เพื่อสร้างความประทับใจ กระตุ้นความสนใจ และเป็นที่จดจำไปอีกนาน!

การสร้างแบบจำลอง 3 มิติในโรงหล่อ

ในอุตสาหกรรมโรงหล่อ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติกำลังค่อยๆ กลายเป็นองค์ประกอบทางเทคโนโลยีที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการสร้างผลิตภัณฑ์ หากเรากำลังพูดถึงการหล่อในแม่พิมพ์โลหะ โมเดล 3 มิติของแม่พิมพ์ดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ เช่นเดียวกับการสร้างต้นแบบ 3 มิติ

แต่ทุกวันนี้นิยมหล่อในแม่พิมพ์ซิลิโคน ในกรณีนี้ การสร้างแบบจำลองและการแสดงภาพ 3 มิติจะช่วยคุณสร้างต้นแบบของวัตถุ โดยจะใช้ซิลิโคนหรือวัสดุอื่นๆ ในรูปแบบพื้นฐาน (ไม้ โพลียูรีเทน อลูมิเนียม ฯลฯ)

เทคนิคการเรนเดอร์ 3 มิติ (เรนเดอร์)

1. การแรสเตอร์

หนึ่งในที่สุด วิธีง่ายๆการแสดงผล เมื่อใช้งาน เอฟเฟกต์ภาพเพิ่มเติมจะไม่ถูกนำมาพิจารณา (เช่น สีและเงาของวัตถุที่สัมพันธ์กับมุมมอง)

2. การฉายรังสี

โมเดล 3 มิติจะดูจากจุดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าโดยเฉพาะ - ส่วนสูงของมนุษย์ มุมมองจากมุมสูง ฯลฯ จากมุมมอง รังสีจะถูกส่งเพื่อกำหนดแสงและเงาของวัตถุเมื่อดูในรูปแบบ 2D ปกติ

3. การติดตามรังสี

วิธีการเรนเดอร์นี้บอกเป็นนัยว่าเมื่อกระทบพื้นผิว รังสีจะถูกแบ่งออกเป็นสามองค์ประกอบ: การสะท้อนกลับ เงา และการหักเหของแสง นี่คือสิ่งที่สร้างสีของพิกเซลจริงๆ นอกจากนี้ ความสมจริงของภาพยังขึ้นกับจำนวนของดิวิชั่นโดยตรงอีกด้วย

4. การติดตามเส้นทาง

หนึ่งในเทคนิคการสร้างภาพ 3 มิติที่ซับซ้อนที่สุด เมื่อใช้วิธีการเรนเดอร์ 3 มิตินี้ การแพร่กระจายของรังสีแสงจะใกล้เคียงกับกฎทางกายภาพของการแพร่กระจายแสงมากที่สุด นี่คือสิ่งที่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสมจริงของภาพขั้นสุดท้าย ควรสังเกตว่าวิธีนี้ใช้ทรัพยากรมาก

บริษัทของเราจะให้บริการเต็มรูปแบบแก่คุณในด้านการสร้างแบบจำลองและการแสดงภาพ 3 มิติ เรามีความสามารถทางเทคนิคทั้งหมดในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่มีความซับซ้อนต่างกัน นอกจากนี้เรายังมีประสบการณ์มากมายในการสร้างภาพ 3 มิติและการสร้างแบบจำลอง ซึ่งคุณสามารถเห็นได้ด้วยตนเองโดยการตรวจสอบผลงานของเรา หรือผลงานอื่นๆ ของเราที่ยังไม่ได้นำเสนอบนเว็บไซต์ (ตามคำขอ)

แบรนด์เอเจนซี่ KOLOROจะให้บริการแก่คุณสำหรับการเปิดตัวผลิตภัณฑ์รุ่นทดลองหรือการผลิตขนาดเล็ก ในการทำเช่นนี้ ผู้เชี่ยวชาญของเราจะสร้างโมเดล 3 มิติที่เหมือนจริงที่สุดของวัตถุที่คุณต้องการ (บรรจุภัณฑ์ โลโก้ ตัวละคร ตัวอย่าง 3 มิติของผลิตภัณฑ์ใดๆ แม่พิมพ์หล่อ ฯลฯ) โดยอิงจากต้นแบบของผลิตภัณฑ์ สร้าง. ค่าใช้จ่ายของงานของเราขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของออบเจกต์การสร้างแบบจำลอง 3 มิติโดยตรงและจะมีการหารือเป็นรายบุคคล

คำถามที่ว่ากลไกของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ทั้งหมดคืออะไรเป็นความกังวลของผู้ใช้จำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็น Intel ซึ่งออกและเปิดตัวโปรเซสเซอร์ใหม่อย่างไม่ลดละ แต่ใครเป็นคนทำให้พวกเขาซื้อ? บางที Microsoft อาจต้องโทษทุกอย่างซึ่งทำให้หน้าต่างใหญ่ขึ้นและสวยงามขึ้นอย่างต่อเนื่อง? ไม่ คุณสามารถพอใจกับโปรแกรมเวอร์ชันเก่าได้ ยิ่งไปกว่านั้น ช่วงของความสามารถของโปรแกรมนั้นแทบไม่เปลี่ยนแปลง ข้อสรุปแนะนำตัวเอง - เกมต้องโทษทุกอย่าง ใช่ มันเป็นเกมที่มุ่งมั่นที่จะเป็นเหมือนโลกแห่งความเป็นจริงมากขึ้นเรื่อยๆ โดยสร้างสำเนาเสมือนจริงของมัน พวกเขาต้องการทรัพยากรที่ทรงพลังมากขึ้นเรื่อยๆ

ประวัติทั้งหมดของคอมพิวเตอร์กราฟิกบนพีซีเป็นเครื่องยืนยันในเรื่องนี้ จำไว้ว่าในตอนแรกมีเตตริส ผู้ขุด อาร์คานอยด์ กราฟิกทั้งหมดประกอบด้วยการวาดพื้นที่เล็กๆ ของหน้าจอใหม่ สไปรท์ และทำงานได้ดีบน XT แต่วันเหล่านั้นหายไป ดาวแห่งการจำลองได้เกิดขึ้นแล้ว

ด้วยการเปิดตัวเกมเช่น F19, Formula 1 เป็นต้น ซึ่งเราต้องวาดใหม่ทั้งหน้าจอ โดยก่อนหน้านี้ได้เตรียมไว้ในหน่วยความจำ เราทุกคนต้องได้รับโปรเซสเซอร์อย่างน้อย 286 ตัว แต่ความก้าวหน้าไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น ความปรารถนาที่จะเปรียบโลกเสมือนจริงในเกมกับโลกแห่งความจริงที่ทวีความรุนแรงขึ้นและ Wolf 3D ก็ปรากฏตัวขึ้น

นี้อาจกล่าวได้ว่าเป็นเกม 3 มิติเกมแรกที่สร้างแบบจำลองโลกบางประเภท แต่ยังสมจริง ในการใช้งาน เราต้องใช้หน่วยความจำระดับบน (มากกว่า 640 Kb) และขับโปรแกรมให้อยู่ในโหมดที่ได้รับการป้องกัน ฉันต้องติดตั้งโปรเซสเซอร์ 80386 แต่โลก Wolf 3D ก็ประสบปัญหาเช่นกัน แม้ว่าผนังจะไม่ใช่แค่สี่เหลี่ยมสีเดียว แต่ใช้พื้นผิวที่มีความละเอียดต่ำในการทาสี ดังนั้นพื้นผิวจึงดูดีเมื่อมองจากระยะไกลเท่านั้น แน่นอน เราสามารถใช้เส้นทางของการเพิ่มความละเอียดของพื้นผิว ให้นึกถึง DOOM แล้วก็ต้องเปลี่ยนใหม่ไปอีก โปรเซสเซอร์ใหม่และเพิ่มจำนวนหน่วยความจำ จริงอยู่เหมือนกันทั้งหมดแม้ว่าภาพจะดีขึ้น แต่มีข้อบกพร่องเหมือนกันทั้งหมด ใช่และวัตถุแบนและสัตว์ประหลาด - ใครจะสน ตอนนั้นเองที่ดาวแห่ง Quake ก็ลุกขึ้น ในเกมนี้มีการใช้แนวทางปฏิวัติ - z-buffer ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มระดับเสียงให้กับวัตถุทั้งหมดได้ อย่างไรก็ตาม ทั้งเกมยังคงทำงานในความละเอียดต่ำและไม่สมจริงมากนัก

โซลูชันฮาร์ดแวร์ใหม่กำลังเกิดขึ้น และการตัดสินใจครั้งนี้กลับกลายเป็นว่าโดยทั่วไปแล้วนอนอยู่บนพื้นผิว เนื่องจากผู้ใช้ต้องการเล่นในโลกเสมือนจริงสามมิติ ดังนั้นกระบวนการสร้าง (จำนาทีของการรอใน 3D Studio ก่อนที่ภาพถัดไปจะปรากฏขึ้น) ควรเร่งอย่างมาก และเนื่องจากโปรเซสเซอร์กลางจัดการกับงานนี้ได้แย่มาก จึงมีการตัดสินใจปฏิวัติ - เพื่อทำสิ่งพิเศษ

แล้วผู้ผลิตก็ออกมา สล็อตแมชชีน 3Dfx ทำให้เทพนิยายนี้เป็นจริงด้วย Voodoo GPU มนุษยชาติได้ก้าวไปอีกก้าวหนึ่งสู่โลกเสมือนจริง

และตั้งแต่ ระบบปฏิบัติการบนพีซีที่มีหน้าต่างพื้นผิวลอยกลับเข้าไปในสายหมอก ยังไม่มี และไม่คาดฝัน อุปกรณ์กราฟิกสามมิติทั้งหมดสามารถใช้ได้กับเกมเท่านั้น ซึ่งมนุษย์อารยะทุกคนทำสำเร็จแล้ว

แบบอย่าง

ในการแสดงวัตถุสามมิติบนหน้าจอมอนิเตอร์ จำเป็นต้องใช้ชุดของกระบวนการ (ปกติเรียกว่าสายพานลำเลียง) ตามด้วยการแปลผลลัพธ์เป็นรูปแบบสองมิติ ในขั้นต้น วัตถุจะแสดงเป็นชุดของจุดหรือพิกัดในพื้นที่สามมิติ ระบบพิกัดสามมิติถูกกำหนดโดยสามแกน: แนวนอน แนวตั้ง และความลึก โดยทั่วไปเรียกว่าแกน x, y และ z ตามลำดับ วัตถุอาจเป็นบ้าน คน รถยนต์ เครื่องบิน หรือโลก 3 มิติทั้งหมด และพิกัดจะกำหนดตำแหน่งของจุดยอด (จุดปม) ที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุในอวกาศ การเชื่อมต่อจุดยอดของวัตถุด้วยเส้นเราจะได้โมเดลโครงลวดซึ่งเรียกว่าเพราะมองเห็นได้เฉพาะขอบของพื้นผิวของวัตถุสามมิติเท่านั้น โครงลวดกำหนดพื้นที่ที่ประกอบเป็นพื้นผิวของวัตถุ ซึ่งสามารถเติมด้วยสี พื้นผิว และลำแสงได้

ข้าว. 1: โมเดลคิวบ์โครงลวด

แม้จะมีคำอธิบายที่เรียบง่ายของไปป์ไลน์กราฟิก 3 มิติ แต่ก็ชัดเจนว่าต้องใช้การคำนวณมากเพียงใดในการวาดวัตถุ 3 มิติบนหน้าจอ 2 มิติ คุณสามารถจินตนาการได้ว่าต้องใช้การคำนวณมากเพียงใดในระบบพิกัดหากวัตถุเคลื่อนที่

ข้าว. 2: รุ่นเครื่องบินที่มีพื้นผิวทาสี

บทบาทของ API

อินเทอร์เฟซแอปพลิเคชันที่ตั้งโปรแกรมได้ (API) ประกอบด้วยฟังก์ชันที่ควบคุมไปป์ไลน์ 3 มิติที่ระดับซอฟต์แวร์ แต่สามารถใช้ประโยชน์จากการใช้งานฮาร์ดแวร์ของ 3D ได้ ถ้ามี หากมีตัวเร่งฮาร์ดแวร์ API จะใช้ประโยชน์จากมัน หากไม่มี API จะทำงานด้วย การตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดออกแบบมาสำหรับระบบทั่วไป ดังนั้น ด้วยการใช้ API ทำให้จำนวน เครื่องมือซอฟต์แวร์รองรับฮาร์ดแวร์ 3D accelerators ได้ไม่จำกัดจำนวน

สำหรับแอปพลิเคชันทั่วไปและเพื่อความบันเทิง มี API ต่อไปนี้:

• Microsoft Direct3D
• Renderware เกณฑ์
• Argonaut BRender
• อินเทล 3DR

แอปเปิ้ลส่งเสริมอินเทอร์เฟซ Rave ของตัวเอง ซึ่งสร้างขึ้นจาก Quickdraw 3D API ของตนเอง

สำหรับ แอปพลิเคชั่นระดับมืออาชีพทำงานภายใต้ การควบคุม Windows NT ถูกครอบงำโดยอินเทอร์เฟซ OpenGL Autodesk ผู้ผลิตแอพพลิเคชั่นด้านวิศวกรรมรายใหญ่ที่สุด ได้พัฒนา API ของตัวเองที่ชื่อว่า Heidi
บริษัทต่างๆ เช่น Intergraph - RenderGL และ 3DFX - GLide ได้พัฒนา API ของตน

การมีอยู่และความพร้อมใช้งานของอินเทอร์เฟซ 3D ที่สนับสนุนระบบย่อยกราฟิกหลายตัวและแอปพลิเคชันเพิ่มความต้องการตัวเร่งฮาร์ดแวร์ 3D แบบเรียลไทม์ แอพพลิเคชั่นด้านความบันเทิง ผู้บริโภคหลักและลูกค้าของตัวเร่งความเร็วดังกล่าว แต่อย่าลืมเกี่ยวกับแอพพลิเคชั่นระดับมืออาชีพสำหรับการประมวลผลกราฟิก 3 มิติที่ทำงานภายใต้ Windows NT ซึ่งส่วนใหญ่ถูกย้ายจากเวิร์กสเตชันประสิทธิภาพสูง เช่น Silicon Graphics ไปยังแพลตฟอร์มพีซี เว็บแอปพลิเคชันจะได้รับประโยชน์อย่างมากจากความคล่องตัว สัญชาตญาณ และความยืดหยุ่นที่เหลือเชื่อที่อินเทอร์เฟซกราฟิก 3 มิติมีให้ การโต้ตอบบนเวิลด์ไวด์เว็บจะง่ายและสะดวกกว่ามากหากเกิดขึ้นในพื้นที่สามมิติ

ตัวเร่งกราฟิก

ตลาดระบบย่อยกราฟิกก่อนแนวคิด มัลติมีเดียค่อนข้างง่ายในการพัฒนา เหตุการณ์สำคัญในการพัฒนาคือมาตรฐาน VGA (Video graphics Array) ซึ่งพัฒนาโดย IBM ในปี 1987 เนื่องจากผู้ผลิตอะแดปเตอร์วิดีโอรายใดจึงสามารถใช้ความละเอียดที่สูงขึ้น (640x480) และความลึกของสีที่มากขึ้นบนจอคอมพิวเตอร์ ด้วยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของ Windows มีความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับตัวเร่งฮาร์ดแวร์ของกราฟิกสองมิติเพื่อยกเลิกการโหลดโปรเซสเซอร์กลางของระบบซึ่งถูกบังคับให้ประมวลผลเหตุการณ์เพิ่มเติม ความว้าวุ่นใจของ CPU สำหรับการประมวลผลกราฟิกส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของ GUI (Graphical User Interface) - ส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้ และเนื่องจาก Windows และแอพพลิเคชั่นนั้นต้องการทรัพยากร CPU มากที่สุด การประมวลผลกราฟิกจึงลดลง ลำดับความสำคัญ กล่าวคือ ทำได้ช้ามาก ผู้ผลิตได้เพิ่มฟังก์ชันการประมวลผลกราฟิก 2D ให้กับผลิตภัณฑ์ของตน เช่น การวาดหน้าต่างเมื่อเปิดและย่อขนาด เคอร์เซอร์ฮาร์ดแวร์ที่มองเห็นได้เสมอเมื่อคุณย้ายตัวชี้ เติมพื้นที่บนหน้าจอเมื่อ ความถี่สูงสร้างภาพใหม่ ดังนั้นจึงมีโปรเซสเซอร์ที่ให้การเร่งความเร็ว VGA (Accelerated VGA - AVGA) หรือที่เรียกว่า Windows หรือ GUI Accelerator ซึ่งกลายเป็นองค์ประกอบที่ต้องมีในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่

การเปิดตัวมัลติมีเดียได้สร้างความท้าทายใหม่ๆ ที่เกิดจากการเพิ่มส่วนประกอบต่างๆ เช่น เสียงและวิดีโอดิจิทัลลงในชุดกราฟิก 2D ทุกวันนี้เห็นได้ง่ายว่าผลิตภัณฑ์ AVGA จำนวนมากรองรับการประมวลผลวิดีโอดิจิทัลในฮาร์ดแวร์ ดังนั้นหากวิดีโอเล่นบนจอภาพในหน้าต่างขนาดเท่าตราไปรษณียากร - ได้เวลาติดตั้ง ตัวเร่งมัลติมีเดีย... โปรแกรมเร่งมัลติมีเดียมักจะมีฟังก์ชันฮาร์ดแวร์ในตัวที่ช่วยให้คุณสามารถปรับขนาดภาพวิดีโอตามแนวแกน x และ y รวมถึงการแปลงฮาร์ดแวร์ สัญญาณดิจิตอลเป็นแอนะล็อกสำหรับแสดงบนจอภาพในรูปแบบ RGB ตัวเร่งมัลติมีเดียบางตัวอาจมีความสามารถในการคลายการบีบอัดวิดีโอดิจิทัลในตัว

นักออกแบบกราฟิกต้องได้รับคำแนะนำจากข้อกำหนดบางส่วนที่กำหนดโดยขนาดของจอคอมพิวเตอร์ ส่วนหนึ่งได้รับอิทธิพลจาก GUI และส่วนหนึ่งได้รับอิทธิพลจาก GPU มาตรฐาน VGA หลักที่มีความละเอียด 640x480 พิกเซลนั้นเพียงพอสำหรับจอภาพขนาด 14 นิ้ว ซึ่งพบได้บ่อยที่สุดในขณะนั้น ปัจจุบัน จอภาพที่นิยมใช้มากที่สุดที่มีท่อเส้นทแยงมุม 17 นิ้ว เนื่องจากความสามารถในการแสดงภาพที่มีความละเอียด 1024x768 หรือ มากกว่า.

แนวโน้มหลักในการเปลี่ยนจากตัวเร่งความเร็ว VGA ไปเป็นมัลติมีเดียคือความสามารถในการวางข้อมูลภาพบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ให้ได้มากที่สุด การใช้กราฟิก 3D เป็นการพัฒนาที่สมเหตุสมผลของแนวโน้มนี้ ข้อมูลภาพจำนวนมากสามารถบีบลงในพื้นที่จำกัดของหน้าจอมอนิเตอร์ได้ หากแสดงเป็นสามมิติ การประมวลผลกราฟิก 3D แบบเรียลไทม์ทำให้ผู้ใช้สามารถจัดการข้อมูลที่นำเสนอได้อย่างง่ายดาย

เกมส์เอ็นจิ้น

กฎข้อแรกของเกมคอมพิวเตอร์คือไม่มีกฎเกณฑ์ ตามเนื้อผ้านักพัฒนาเกมสนใจกราฟิกที่ยอดเยี่ยมของโปรแกรมมากกว่าทำตามคำแนะนำของนักเทคโนโลยี แม้ว่าที่จริงแล้วนักพัฒนาจะมี 3D API มากมาย เช่น Direct3D แต่โปรแกรมเมอร์บางคนกำลังมุ่งสู่การสร้างอินเทอร์เฟซหรือเอ็นจิ้นเกม 3 มิติของตนเอง เอ็นจิ้นเกมที่เป็นกรรมสิทธิ์เป็นวิธีหนึ่งสำหรับนักพัฒนาในการบรรลุถึงความสมจริงที่เหลือเชื่อ จนถึงขีดจำกัดของการเขียนโปรแกรมกราฟิก

ไม่มีอะไรเป็นที่ต้องการสำหรับนักพัฒนามากไปกว่าการเข้าถึงฟังก์ชันฮาร์ดแวร์ของส่วนประกอบระบบโดยตรง นักพัฒนาที่มีชื่อเสียงหลายคนได้สร้างเอ็นจิ้นเกมของตัวเองที่ใช้งานได้ การใช้งานที่เหมาะสมที่สุดตัวเร่งกราฟิกฮาร์ดแวร์ที่นำชื่อเสียงและเงินมาให้พวกเขา ตัวอย่างเช่น กลไกการโต้ตอบสำหรับ Descent II และ id Software for Quake ให้การทำงาน 3D ที่แท้จริงโดยใช้คุณลักษณะฮาร์ดแวร์ 3D ที่สมจริงเมื่อพร้อมใช้งาน

กราฟิกที่ไม่มีการประนีประนอม

การพูดคุยซึ่งดำเนินมาอย่างยาวนานเกี่ยวกับแนวโน้มการใช้กราฟิก 3D ในด้านต่างๆ เช่น ความบันเทิงและธุรกิจ ได้กระตุ้นความสนใจของผู้ใช้ที่มีศักยภาพถึงขีด จำกัด ผลิตภัณฑ์ประเภทใหม่ได้ปรากฏตัวแล้วใน ตลาด. โซลูชันทางเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้รวมการรองรับกราฟิก 2D ที่ยอดเยี่ยมซึ่งตรงตามข้อกำหนดในปัจจุบันสำหรับตัวเร่งความเร็วของ Windows การสนับสนุนฮาร์ดแวร์สำหรับฟังก์ชันกราฟิก 3D และเล่นวิดีโอดิจิทัลที่อัตราเฟรมที่ต้องการ
โดยหลักการแล้ว ผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถนำมาประกอบได้อย่างปลอดภัยกับระบบย่อยกราฟิกรุ่นใหม่ที่ให้กราฟิกโดยไม่ประนีประนอม ใช้ตำแหน่งที่ถูกต้องเป็นฮาร์ดแวร์มาตรฐานในระบบคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อป
ในบรรดาตัวแทนของคนรุ่นใหม่ เราสามารถยกตัวอย่างผลิตภัณฑ์ดังต่อไปนี้:

• ซีพียู ตั๋วโดยสารบริษัท Number Nine Visual Technologies
• โปรเซสเซอร์ซีรีส์ ViRGEบริษัท S3 อิงค์
• ซีพียู RIVA128ร่วมกันพัฒนาโดยบริษัท เอสจีเอส ทอมสันและ nVidia

เทคโนโลยีกราฟิก 3 มิติ

ให้เรายังคงโน้มน้าวให้คุณลองใช้กราฟิก 3 มิติ (หากคุณยังไม่ได้ทำ) และคุณตัดสินใจเล่นเกม 3 มิติที่ออกแบบมาสำหรับการใช้การ์ดวิดีโอ 3 มิติ
สมมติว่าเกมจำลองการแข่งรถกลายเป็นเกมดังกล่าว และรถของคุณอยู่ในจุดเริ่มต้นแล้ว พร้อมที่จะมุ่งมั่นที่จะพิชิตสถิติใหม่ กำลังนับถอยหลังก่อนการเปิดตัว และคุณสังเกตเห็นว่ามุมมองห้องนักบินที่แสดงบนหน้าจอมอนิเตอร์แตกต่างจากที่คุณคุ้นเคยเล็กน้อย
คุณเคยเข้าร่วมการแข่งขันดังกล่าวมาก่อน แต่เป็นครั้งแรกที่ภาพดังกล่าวทำให้คุณประหลาดใจด้วยความสมจริงที่เหนือชั้น ทำให้คุณเชื่อในความเป็นจริงของสิ่งที่เกิดขึ้น ขอบฟ้าพร้อมกับวัตถุที่อยู่ห่างไกลกำลังจมอยู่ในหมอกในตอนเช้า ถนนดูราบเรียบผิดปกติ แอสฟัลต์ไม่ใช่ชุดสี่เหลี่ยมสีเทาสกปรก แต่เป็นพื้นผิวสีเดียวที่มีเครื่องหมายถนน ต้นไม้ริมถนนมียอดไม้ผลัดใบซึ่งใบแต่ละใบดูโดดเด่น ภาพรวมทั้งหน้าจอสร้างความประทับใจให้กับภาพถ่ายที่มีคุณภาพด้วยมุมมองที่แท้จริง แทนที่จะเป็นความพยายามที่น่าสมเพชในการจำลองความเป็นจริง

ลองคิดดูว่าโซลูชันทางเทคนิคใดที่อนุญาตให้การ์ดวิดีโอ 3 มิติถ่ายทอดความเป็นจริงเสมือนด้วยความสมจริงเช่นนี้ วิชวลพีซีไปถึงระดับของสตูดิโอกราฟิก 3 มิติระดับมืออาชีพได้อย่างไร

ส่วนหนึ่งของการดำเนินการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการแสดงผลและการสร้างแบบจำลองของโลกสามมิติ ถูกโอนไปยังตัวเร่งความเร็ว 3 มิติ ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการ์ดวิดีโอ 3 มิติ โปรเซสเซอร์กลางตอนนี้แทบไม่ยุ่งกับปัญหาการแสดงผล ภาพของหน้าจอเกิดจากการ์ดแสดงผล กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการนำเอฟเฟกต์จำนวนหนึ่งไปใช้ในระดับฮาร์ดแวร์ เช่นเดียวกับการใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย ลองคิดดูว่าโปรเซสเซอร์กราฟิก 3 มิติสามารถทำอะไรได้บ้าง

กลับมาที่ตัวอย่างเครื่องจำลองการแข่งรถ ลองคิดดูว่าพื้นผิวของถนนหรืออาคารข้างถนนนั้นแสดงได้อย่างสมจริงอย่างไร ทำได้โดยใช้เทคนิคทั่วไปที่เรียกว่าการทำแผนที่พื้นผิว
นี่คือเอฟเฟกต์ทั่วไปสำหรับการสร้างแบบจำลองพื้นผิว ตัวอย่างเช่น ซุ้มอาคารจะต้องแสดงหลายหน้าเพื่อสร้างแบบจำลองอิฐ หน้าต่าง และประตูจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม พื้นผิว (ภาพที่นำไปใช้กับพื้นผิวทั้งหมดพร้อมกัน) ให้ความสมจริงมากขึ้น แต่ต้องใช้ทรัพยากรในการคำนวณน้อยลง เนื่องจากช่วยให้คุณสามารถทำงานกับส่วนหน้าทั้งหมดเป็นพื้นผิวเดียวได้ พื้นผิวมีพื้นผิวและแรเงาก่อนจะชนกับหน้าจอ พื้นผิวทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำซึ่งมักจะติดตั้งบนการ์ดแสดงผล อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่สังเกตว่าการใช้ AGP ทำให้สามารถจัดเก็บพื้นผิวในหน่วยความจำของระบบได้ และปริมาณของมันมีขนาดใหญ่กว่ามาก

เห็นได้ชัดว่าเมื่อพื้นผิวเป็นพื้นผิว ต้องคำนึงถึงมุมมอง เช่น เมื่อแสดงถนนที่มีเส้นแบ่งที่ยื่นออกไปเกินขอบฟ้า การแก้ไขเปอร์สเปคทีฟเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวัตถุที่มีพื้นผิวเพื่อให้ดูถูกต้อง ช่วยให้มั่นใจว่าบีทแมปถูกนำไปใช้กับส่วนต่างๆ ของวัตถุอย่างถูกต้อง ทั้งส่วนที่ใกล้กับผู้สังเกตและส่วนที่อยู่ไกลออกไป
การแก้ไขโดยคำนึงถึงมุมมองเป็นการดำเนินการที่ใช้เวลานาน ดังนั้นจึงมักพบว่าการใช้งานไม่ถูกต้องทั้งหมด

เมื่อใช้พื้นผิว โดยหลักการแล้ว คุณยังสามารถเห็นรอยต่อระหว่างบีทแมปที่ใกล้ที่สุดสองรายการ หรือบ่อยครั้งกว่านั้น ในบางเกม การกะพริบจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเมื่อแสดงภาพถนนหรือทางเดินยาวๆ ขณะขับรถ การกรอง (โดยปกติคือ Bi- หรือ tri-linear) ใช้เพื่อระงับปัญหาเหล่านี้

การกรองแบบ Bilinear เป็นวิธีการหนึ่งในการขจัดความผิดเพี้ยนของภาพ เมื่อวัตถุหมุนหรือเคลื่อนที่อย่างช้าๆ คุณอาจสังเกตเห็นการกระโดดของพิกเซลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ซึ่งทำให้เกิดการกะพริบ เพื่อลดผลกระทบนี้ การกรองแบบ bilinear ใช้ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของพิกเซลพื้นผิวที่อยู่ติดกันสี่พิกเซลเพื่อแสดงจุดพื้นผิว

การกรองแบบ Trilinear ค่อนข้างซับซ้อนกว่า เพื่อให้ได้แต่ละพิกเซลในภาพ จะมีการถ่ายค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของผลลัพธ์ของการกรองแบบ bilinear สองระดับ ภาพที่ได้จะคมชัดยิ่งขึ้นและริบหรี่น้อยลง

พื้นผิวด้วยความช่วยเหลือของพื้นผิวของวัตถุที่ก่อตัวขึ้นจะเปลี่ยนลักษณะที่ปรากฏขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในระยะห่างจากวัตถุไปยังตำแหน่งของดวงตาของผู้ชม ในภาพเคลื่อนไหว เช่น เมื่อวัตถุเคลื่อนออกจากตัวแสดง บิตแมปพื้นผิวควรลดขนาดพร้อมกับการลดขนาดของวัตถุที่แสดง ในการทำการเปลี่ยนแปลงนี้ GPU จะแปลงบิตแมปพื้นผิวให้มีขนาดที่เหมาะสมเพื่อปกปิดพื้นผิวของวัตถุ แต่ภาพจะต้องยังคงความเป็นธรรมชาติ กล่าวคือ วัตถุต้องไม่เสียรูปในลักษณะที่ไม่คาดคิด

เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิด กระบวนการจัดการกราฟิกส่วนใหญ่สร้างชุดบิตแมปพื้นผิวที่กรองไว้ล่วงหน้าด้วยความละเอียดที่ลดลง กระบวนการนี้เรียกว่าการแมป mip จากนั้นโปรแกรมกราฟิกจะกำหนดพื้นผิวที่จะใช้โดยอัตโนมัติตามรายละเอียดของภาพที่แสดงอยู่แล้ว ดังนั้น หากวัตถุมีขนาดลดลง ขนาดของบิตแมปพื้นผิวก็จะลดลงด้วย

แต่กลับไปที่รถแข่งของเรา ตัวถนนดูสมจริงอยู่แล้ว แต่ปัญหาอยู่ที่ขอบถนน! ลองนึกถึงเส้นที่วาดบนหน้าจอโดยไม่ขนานกับขอบ ดังนั้น "ขอบขาด" จึงปรากฏบนถนนของเรา และเพื่อต่อสู้กับความไม่สมบูรณ์นี้ รูปภาพก็ถูกนำมาใช้

ขอบขาด		ขอบเรียบ

เป็นวิธีการประมวลผล (การสอดแทรก) พิกเซลเพื่อให้ได้ขอบ (ขอบเขต) ที่คมชัดกว่าของภาพ (วัตถุ) เทคนิคที่ใช้บ่อยที่สุดคือการสร้างการเปลี่ยนสีจากเส้นหรือขอบเป็นสีพื้นหลังอย่างราบรื่น สีของจุดที่วางอยู่บนเส้นขอบของวัตถุถูกกำหนดให้เป็นค่าเฉลี่ยของสีของจุดเส้นขอบทั้งสองจุด อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี ผลข้างเคียงของการลบรอยหยักจะทำให้ขอบเบลอ

เรามาถึงจุดสำคัญของการทำงานของอัลกอริธึม 3 มิติทั้งหมด สมมุติว่าสนามแข่งที่รถแข่งของเราขี่อยู่นั้นรายล้อมไปด้วยสิ่งของต่างๆ มากมาย ไม่ว่าจะเป็นอาคาร ต้นไม้ ผู้คน
ที่นี่ตัวประมวลผล 3D ประสบปัญหาหลักในการพิจารณาว่าวัตถุใดอยู่ในขอบเขตการมองเห็น และมีการส่องสว่างอย่างไร ยิ่งกว่านั้นเพื่อให้รู้ว่าสิ่งที่มองเห็นได้ใน ช่วงเวลานี้ไม่พอ. จำเป็นต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งสัมพัทธ์ของวัตถุ ในการแก้ปัญหานี้ จะใช้เทคนิคที่เรียกว่า z-buffering นี่เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการกำจัดพื้นผิวที่ซ่อนอยู่ z-buffer ที่เรียกว่าเก็บค่าความลึกของพิกเซลทั้งหมด (พิกัด z) เมื่อคำนวณพิกเซลใหม่ (แสดงผล) ความลึกของพิกเซลจะถูกเปรียบเทียบกับค่าที่เก็บไว้ในบัฟเฟอร์ z และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับความลึกของพิกเซลที่แสดงผลแล้วซึ่งมีพิกัด x และ y เดียวกัน หากพิกเซลใหม่มีค่าความลึกมากกว่าค่าใดๆ ใน z-buffer พิกเซลใหม่จะไม่ถูกเขียนลงในบัฟเฟอร์สำหรับการแสดงผล หากน้อยกว่า แสดงว่าพิกเซลนั้นถูกเขียน

Z-buffering เมื่อใช้งานในฮาร์ดแวร์ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม z-buffer นั้นใช้หน่วยความจำจำนวนมาก เช่น แม้แต่ที่ 640x480 z-buffer 24 บิตก็จะกินพื้นที่ประมาณ 900 KB ต้องติดตั้งหน่วยความจำนี้ในการ์ดกราฟิก 3 มิติด้วย

ความละเอียดของบัฟเฟอร์ z เป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุด เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแสดงฉากคุณภาพสูงที่มีความลึกมาก ยิ่งความละเอียดสูง ความแยกของพิกัด z ก็จะยิ่งสูงขึ้น และการเรนเดอร์วัตถุที่อยู่ห่างไกลก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้น หากในระหว่างการแสดงความละเอียดไม่เพียงพอ อาจเป็นไปได้ว่าวัตถุสองชิ้นที่ทับซ้อนกันจะได้รับพิกัด z เดียวกัน ดังนั้นอุปกรณ์จะไม่ทราบว่าวัตถุใดอยู่ใกล้ผู้สังเกตมากที่สุด ซึ่งอาจทำให้ภาพบิดเบี้ยวได้
เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบเหล่านี้ บอร์ดมืออาชีพจึงมี z-buffer 32 บิตและมีหน่วยความจำจำนวนมาก

นอกเหนือจากพื้นฐานข้างต้นแล้ว การ์ดกราฟิก 3D มักจะมีความสามารถในการสร้างฟังก์ชันเพิ่มเติมจำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่น หากคุณกำลังขับรถแข่งของคุณบนพื้นทราย ทิวทัศน์จะถูกบดบังด้วยฝุ่นที่ลอยขึ้น ในการใช้เอฟเฟกต์ดังกล่าวและที่คล้ายกันจะใช้การพ่นหมอกควัน เอฟเฟกต์นี้สร้างขึ้นโดยการรวมพิกเซลสีของคอมพิวเตอร์ผสมกับสีหมอกภายใต้การควบคุมของฟังก์ชันที่กำหนดความลึกของการพ่นหมอกควัน เมื่อใช้อัลกอริธึมเดียวกัน วัตถุที่อยู่ห่างไกลจะจมอยู่ในหมอกควัน ทำให้เกิดภาพลวงตาของระยะทาง

โลกแห่งความจริงประกอบด้วยวัตถุโปร่งแสง โปร่งแสง และทึบแสง ในการพิจารณาสถานการณ์นี้ การผสมอัลฟาถูกนำมาใช้ ซึ่งเป็นวิธีการส่งข้อมูลเกี่ยวกับความโปร่งใสของวัตถุกึ่งโปร่งใส เอฟเฟกต์ของความโปร่งแสงถูกสร้างขึ้นโดยการรวมสีของพิกเซลดั้งเดิมกับพิกเซลที่อยู่ในบัฟเฟอร์อยู่แล้ว
ด้วยเหตุนี้ สีจุดจึงเป็นการผสมผสานระหว่างสีพื้นหน้าและสีพื้นหลัง โดยทั่วไป อัลฟ่าจะมีค่านอร์มัลไลซ์เป็น 0 ถึง 1 สำหรับแต่ละพิกเซลสี พิกเซลใหม่ = (อัลฟา) (สีพิกเซล A) + (1 - อัลฟา) (สีพิกเซล B)

เห็นได้ชัดว่าเพื่อสร้างภาพที่สมจริงของสิ่งที่เกิดขึ้นบนหน้าจอ จำเป็นต้องอัปเดตเนื้อหาบ่อยๆ ด้วยการก่อตัวของแต่ละเฟรมถัดไป เครื่องเร่ง 3D จะผ่านเส้นทางการนับทั้งหมดอีกครั้ง ดังนั้นจึงต้องมีความเร็วมาก แต่ในกราฟิก 3D มีวิธีอื่นในการทำให้การเคลื่อนไหวราบรื่น สิ่งสำคัญคือ Double Buffering
ลองนึกภาพกลอุบายแบบเก่าของแอนิเมเตอร์ วาดตัวการ์ตูนที่มุมของกองกระดาษ โดยตำแหน่งที่ผันแปรเล็กน้อยในแต่ละแผ่นที่ตามมา เมื่อเลื่อนดูทั้งกอง โค้งมุม เราจะเห็นการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นของฮีโร่ของเรา Double Buffering ในแอนิเมชั่น 3 มิติมีหลักการทำงานเหมือนกัน นั่นคือ ตำแหน่งถัดไปของตัวละครถูกวาดแล้ว ก่อนที่หน้าปัจจุบันจะถูกเลื่อน หากไม่มีบัฟเฟอร์สองครั้ง รูปภาพจะไม่มีความราบรื่นตามที่ต้องการ เช่น จะเป็นระยะ การบัฟเฟอร์สองครั้งต้องใช้สองพื้นที่ที่สงวนไว้ในเฟรมบัฟเฟอร์ 3 มิติ การ์ดจอ; ทั้งสองพื้นที่ต้องตรงกับขนาดของภาพที่แสดงบนหน้าจอ เมธอดนี้ใช้บัฟเฟอร์สองตัวเพื่อรับรูปภาพ: ตัวหนึ่งสำหรับแสดงภาพ อีกตัวสำหรับแสดงผล ขณะที่แสดงเนื้อหาของบัฟเฟอร์หนึ่ง อีกรายการหนึ่งกำลังแสดงผล เมื่อเฟรมถัดไปถูกประมวลผล บัฟเฟอร์จะถูกสลับ (สลับ) จึงทำให้ผู้เล่นมองเห็นภาพที่ยอดเยี่ยมอยู่ตลอดเวลา

ในบทสรุปของการอภิปรายเกี่ยวกับอัลกอริธึมที่ใช้ในตัวเร่งกราฟิก 3 มิติ ให้ลองคิดดูว่าการใช้เอฟเฟกต์ทั้งหมดแยกกันช่วยให้คุณได้ภาพที่สมบูรณ์ได้อย่างไร กราฟิก 3 มิติถูกนำมาใช้โดยใช้กลไกแบบหลายขั้นตอนที่เรียกว่าไปป์ไลน์การเรนเดอร์
การใช้การประมวลผลแบบไปป์ไลน์ช่วยให้คุณเร่งดำเนินการคำนวณได้เร็วยิ่งขึ้นเนื่องจากการคำนวณสำหรับ วัตถุถัดไปสามารถเริ่มต้นได้ก่อนสิ้นสุดการคำนวณครั้งก่อน

ไปป์ไลน์การเรนเดอร์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน: เรขาคณิตและแรสเตอร์

ในขั้นตอนแรกของการประมวลผลทางเรขาคณิต การแปลงพิกัด (การหมุน การแปล และการปรับขนาดของวัตถุทั้งหมด) การตัดส่วนที่มองไม่เห็นของวัตถุ การคำนวณแสง การกำหนดสีของจุดยอดแต่ละจุดโดยคำนึงถึงแหล่งกำเนิดแสงทั้งหมดและกระบวนการของ แบ่งภาพออกเป็นรูปแบบที่เล็กลง เพื่ออธิบายธรรมชาติของพื้นผิวของวัตถุ มันถูกแบ่งออกเป็นรูปหลายเหลี่ยมทุกชนิด
ส่วนใหญ่แล้ว เมื่อแสดงวัตถุกราฟิก การแบ่งส่วนเป็นรูปสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยมจะถูกใช้ เนื่องจากเป็นการคำนวณที่ง่ายที่สุดและง่ายต่อการจัดการ ในกรณีนี้ พิกัดของวัตถุจะถูกแปลงจากการแทนค่าจริงเป็นจำนวนเต็มเพื่อเพิ่มความเร็วในการคำนวณ

ในขั้นตอนที่สอง เอฟเฟกต์ที่อธิบายไว้ทั้งหมดจะถูกนำไปใช้กับรูปภาพตามลำดับต่อไปนี้: การลบพื้นผิวที่ซ่อนอยู่ การซ้อนทับพื้นผิวโดยคำนึงถึงเปอร์สเปคทีฟ (โดยใช้บัฟเฟอร์ z) การใช้เอฟเฟกต์หมอกและความโปร่งแสง การลบรอยหยัก หลังจากนั้นจุดถัดไปจะถือว่าพร้อมที่จะวางในบัฟเฟอร์จากเฟรมถัดไป

จากทั้งหมดข้างต้น คุณจะเข้าใจได้ว่าหน่วยความจำที่ติดตั้งบนบอร์ดเร่ง 3D ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ใด มันเก็บพื้นผิว z-buffer และบัฟเฟอร์เฟรมถัดไป โดยใช้ บัส PCIเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ RAM ธรรมดาสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ เนื่องจากความเร็วของการ์ดแสดงผลจะถูกจำกัดโดยแบนด์วิดท์บัสอย่างมาก นั่นคือเหตุผลที่ความก้าวหน้าของบัส AGP มีแนวโน้มเป็นพิเศษสำหรับการพัฒนากราฟิก 3D ซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมต่อชิป 3D กับโปรเซสเซอร์ได้โดยตรงและด้วยเหตุนี้ แลกเปลี่ยนอย่างรวดเร็วข้อมูลที่มีหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม นอกจากนี้ โซลูชันนี้ควรลดต้นทุนของตัวเร่ง 3D เนื่องจากหน่วยความจำเพียงเล็กน้อยจะเหลืออยู่บนบอร์ดสำหรับเฟรมบัฟเฟอร์เอง

บทสรุป

การนำกราฟิก 3D ไปใช้อย่างแพร่หลายทำให้พลังของคอมพิวเตอร์เพิ่มขึ้นโดยไม่ทำให้ราคาสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ผู้ใช้รู้สึกท่วมท้นกับโอกาสที่เปิดกว้างและกระตือรือร้นที่จะลองใช้บนคอมพิวเตอร์ของตน โฮสต์ของแผนที่ 3 มิติใหม่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถดูกราฟิก 3 มิติแบบเรียลไทม์บนคอมพิวเตอร์ที่บ้านได้ ตัวเร่งความเร็วใหม่เหล่านี้ช่วยให้คุณเพิ่มความสมจริงให้กับรูปภาพและเร่งความเร็วเอาต์พุตกราฟิกโดยผ่าน CPU โดยอาศัยความสามารถของฮาร์ดแวร์ดั้งเดิม

แม้ว่าความสามารถ 3D จะใช้เฉพาะในเกมเท่านั้น แต่คาดว่าแอปพลิเคชันทางธุรกิจจะได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติเหล่านี้ในอนาคตด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องมือ CAD จำเป็นต้องแสดงวัตถุ 3 มิติอยู่แล้ว ตอนนี้การสร้างสรรค์และการออกแบบเป็นไปได้บน คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลขอบคุณโอกาสเปิด กราฟิก 3 มิติอาจเปลี่ยนวิธีที่มนุษย์โต้ตอบกับคอมพิวเตอร์ได้ การใช้อินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์สามมิติควรทำให้กระบวนการสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ง่ายกว่าในปัจจุบัน

คุณอาจกำลังอ่านบทความนี้บนจอคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์พกพา ซึ่งเป็นจอแสดงผลที่มีขนาด ความสูง และความกว้างตามจริง แต่เมื่อคุณดูการ์ตูน Toy Story หรือเล่นเกม Tomb Raider คุณจะเห็นโลก 3 มิติ สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดอย่างหนึ่งเกี่ยวกับโลก 3 มิติก็คือ โลกที่คุณเห็นอาจเป็นโลกที่เราอาศัยอยู่ โลกที่เราจะมีชีวิตอยู่ในวันพรุ่งนี้ หรือโลกที่อาศัยอยู่ในความคิดของผู้สร้างภาพยนตร์หรือเกมเท่านั้น และโลกทั้งหมดเหล่านี้สามารถปรากฏบนหน้าจอเดียวเท่านั้น - อย่างน้อยก็น่าสนใจ
คอมพิวเตอร์ทำเพื่อหลอกตาของเราให้คิดว่าการดูจอแบนเราจะเห็นความลึกของภาพที่นำเสนอได้อย่างไร ผู้พัฒนาเกมทำอย่างไรเพื่อให้เราเห็นตัวละครจริงเคลื่อนไหวไปมาในภูมิประเทศจริง วันนี้ฉันจะบอกคุณเกี่ยวกับเทคนิคการมองเห็นที่ใช้โดยนักออกแบบกราฟิกและวิธีการออกแบบและดูเหมือนง่ายสำหรับเรา อันที่จริงแล้ว ทุกอย่างไม่ใช่เรื่องง่าย และเพื่อค้นหาว่ากราฟิก 3 มิติคืออะไร ให้ก้าวเข้าไปข้างใน - คุณจะพบเรื่องราวที่น่าสนใจที่นั่น ซึ่งฉันมั่นใจว่าคุณจะดื่มด่ำกับความสุขที่ไม่เคยมีมาก่อน

อะไรทำให้ภาพมีมิติ?

รูปภาพที่มีหรือดูเหมือนจะมีส่วนสูง ความกว้าง และความลึกเป็นแบบสามมิติ (3D) รูปภาพที่มีความสูงและความกว้างแต่ไม่มีความลึกเป็นภาพสองมิติ (2D) เตือนฉันว่าคุณเห็นภาพ 2D ที่ไหน - เกือบทุกที่ จำแม้กระทั่งสัญลักษณ์ปกติที่ประตูห้องน้ำ ซึ่งหมายถึงแผงลอยสำหรับชั้นหนึ่งหรืออีกชั้นหนึ่ง สัญลักษณ์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่คุณสามารถจดจำและจดจำได้อย่างรวดเร็ว นี่คือเหตุผลที่พวกเขาใช้รูปทรงพื้นฐานที่สุดเท่านั้น มากกว่า รายละเอียดข้อมูลเกี่ยวกับสัญลักษณ์สามารถบอกคุณได้ว่าเสื้อผ้าของชายร่างเล็กที่แขวนอยู่ที่ประตูนี้สวมเสื้อผ้าอะไร หรือสีผม เช่น สัญลักษณ์ของประตูห้องน้ำของผู้หญิง นี่เป็นหนึ่งในความแตกต่างหลักระหว่างวิธีการใช้กราฟิก 3D และ 2D: กราฟิก 2D นั้นเรียบง่ายและน่าจดจำ ในขณะที่กราฟิก 3D ใช้รายละเอียดมากกว่าและมีข้อมูลมากกว่าในวัตถุที่ดูเหมือนธรรมดา

ตัวอย่างเช่น สามเหลี่ยมมีเส้นสามเส้นและมุมสามมุม - ทั้งหมดที่จำเป็นในการบอกว่าสามเหลี่ยมประกอบด้วยอะไรและโดยทั่วไปคืออะไร อย่างไรก็ตาม ให้ดูสามเหลี่ยมจากอีกด้านหนึ่ง - ปิรามิด - เป็นโครงสร้างสามมิติที่มีสี่ด้านรูปสามเหลี่ยม โปรดทราบว่าในกรณีนี้มีหกบรรทัดและสี่มุมแล้ว - นี่คือสิ่งที่ปิรามิดประกอบด้วย คุณจะเห็นว่าวัตถุธรรมดาสามารถเปลี่ยนเป็นสามมิติได้อย่างไร และมีข้อมูลอีกมากมายที่จำเป็นในการเล่าเรื่องของสามเหลี่ยมหรือพีระมิด

เป็นเวลาหลายร้อยปีที่ศิลปินได้ใช้เทคนิคการมองเห็นบางอย่างที่สามารถทำให้ภาพ 2D แบนๆ เป็นหน้าต่างจริงสู่โลก 3D ที่แท้จริงได้ คุณสามารถเห็นผลที่คล้ายกันในภาพถ่ายปกติที่คุณสามารถสแกนและดูบนจอคอมพิวเตอร์: วัตถุในภาพจะดูเล็กลงเมื่ออยู่ไกลออกไป วัตถุที่อยู่ใกล้กับเลนส์กล้องจะอยู่ในโฟกัส ซึ่งหมายความว่าทุกอย่างที่อยู่ด้านหลังวัตถุที่อยู่ในโฟกัสจะเบลอ สีมักจะมีความสดใสน้อยกว่าหากวัตถุไม่อยู่ใกล้เท่า เมื่อเราพูดถึงกราฟิก 3 มิติบนคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน เรากำลังพูดถึงภาพที่เคลื่อนไหว

กราฟิก 3 มิติคืออะไร?

สำหรับพวกเราหลายคน เกมบนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล อุปกรณ์พกพา หรือแม้แต่ระบบเกมขั้นสูงเป็นตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดและเป็นวิธีทั่วไปที่เราสามารถพิจารณากราฟิกสามมิติ เกมเหล่านี้ ภาพยนตร์สุดเจ๋งที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ต้องผ่านสามขั้นตอนพื้นฐานเพื่อสร้างและนำเสนอฉาก 3 มิติที่สมจริง:

1. การสร้างโลก 3 มิติเสมือนจริง
2. กำหนดส่วนไหนของโลกที่จะแสดงบนหน้าจอ
3. การกำหนดว่าพิกเซลจะมีลักษณะอย่างไรบนหน้าจอเพื่อให้ภาพโดยรวมดูสมจริงที่สุด

การสร้างโลก 3 มิติเสมือนจริง
แน่นอนว่าโลก 3 มิติเสมือนจริงนั้นไม่เหมือนกับโลกแห่งความจริง การสร้างโลก 3 มิติเสมือนจริงเป็นงานที่ซับซ้อนในการแสดงภาพคอมพิวเตอร์ของโลกที่คล้ายกับโลกจริง สำหรับการสร้างโดยใช้เครื่องมือจำนวนมากและมีรายละเอียดที่สูงมาก ยกตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนเล็กๆ ของโลกแห่งความเป็นจริง — มือของคุณและเดสก์ท็อปที่อยู่ด้านล่าง มือของคุณมีคุณสมบัติพิเศษที่กำหนดว่าจะเคลื่อนไหวอย่างไรและมีลักษณะอย่างไร ข้อต่อของนิ้วงอไปทางฝ่ามือเท่านั้นและไม่ตรงข้ามกับมัน หากคุณทุบโต๊ะก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น - โต๊ะนั้นมั่นคง ดังนั้นมือของคุณจึงไม่สามารถผ่านโต๊ะทำงานของคุณได้ คุณสามารถพิสูจน์ได้ว่าข้อความนี้เป็นความจริงโดยการดูบางสิ่งที่เป็นธรรมชาติ แต่ในโลกสามมิติเสมือนจริง สิ่งต่าง ๆ นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิง - ในโลกเสมือนจริงนั้นไม่มีธรรมชาติ ไม่มีสิ่งที่เป็นธรรมชาติเช่นมือของคุณ เป็นต้น ออบเจ็กต์ในโลกเสมือนนั้นสังเคราะห์โดยสมบูรณ์ - นี่เป็นคุณสมบัติเดียวที่มอบให้กับพวกมันโดยใช้ ซอฟต์แวร์... โปรแกรมเมอร์ใช้เครื่องมือพิเศษและออกแบบโลกเสมือนจริง 3 มิติด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง เพื่อให้ทุกสิ่งในนั้นประพฤติในทางใดทางหนึ่งเสมอ

ส่วนใดของโลกเสมือนที่แสดงบนหน้าจอ?
ในช่วงเวลาใดก็ตาม หน้าจอจะแสดงเพียงส่วนเล็กๆ ของโลก 3 มิติเสมือนที่สร้างขึ้นสำหรับเกมคอมพิวเตอร์ สิ่งที่ปรากฏบนหน้าจอคือการผสมผสานระหว่างวิธีการกำหนดโลก ที่ที่คุณตัดสินใจว่าจะไปที่ไหนและจะดูอะไร ไม่ว่าคุณจะไปที่ไหน เดินหน้าหรือถอยหลัง ขึ้นหรือลง ซ้ายหรือขวา โลก 3 มิติเสมือนจริงรอบตัวคุณจะกำหนดสิ่งที่คุณเห็นเมื่อคุณอยู่ในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง สิ่งที่คุณเห็นเหมาะสมจากฉากหนึ่งไปอีกฉากหนึ่ง หากคุณกำลังมองวัตถุจากระยะเดียวกัน ไม่ว่าจะมองไปทางไหน ก็ควรมองให้สูง วัตถุทุกชิ้นควรมีลักษณะและเคลื่อนที่ในลักษณะที่คุณเชื่อว่ามีมวลเท่ากันกับวัตถุจริง แข็งหรืออ่อนเท่ากับวัตถุจริง เป็นต้น

โปรแกรมเมอร์ที่เขียน เกมส์คอมพิวเตอร์พยายามอย่างเต็มที่ในการออกแบบโลก 3 มิติเสมือนจริงและสร้างขึ้นเพื่อให้คุณสามารถเดินเข้าไปในนั้นได้โดยไม่ชนกับสิ่งใดที่จะทำให้คุณคิดว่า "สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในโลกนี้!" สิ่งสุดท้ายที่คุณต้องการเห็นคือวัตถุแข็งสองชิ้นที่สามารถทะลุผ่านกันและกันได้ นี่เป็นเครื่องเตือนใจอย่างยิ่งว่าทุกสิ่งที่คุณเห็นเป็นการเสแสร้ง ขั้นตอนที่สามมีการคำนวณอย่างน้อยเท่ากับอีกสองขั้นตอนที่เหลือ และควรทำในลักษณะเดียวกันในแบบเรียลไทม์

การจัดแสงและมุมมอง

เมื่อคุณเข้าไปในห้อง คุณต้องเปิดไฟ คุณอาจไม่ได้ใช้เวลามากในการคิดเกี่ยวกับวิธีการทำงานจริงและวิธีที่แสงส่องออกมาจากโคมไฟที่กระจายไปทั่วห้อง แต่ผู้ที่ทำงานกับกราฟิก 3D ควรคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ เพราะพื้นผิวทั้งหมด โครงลวดโดยรอบ และสิ่งอื่น ๆ ดังกล่าวควรติดสว่าง วิธีหนึ่งคือ การติดตามรังสี ซึ่งเกี่ยวข้องกับส่วนของเส้นทางที่รับรังสีของแสงขณะที่พวกมันทิ้งหลอดไฟ สะท้อนกระจก ผนัง และพื้นผิวสะท้อนแสงอื่นๆ และสุดท้ายตกลงบนวัตถุที่มีความเข้มต่างกันจากมุมที่ต่างกัน เป็นเรื่องยากเพราะหลอดไฟดวงเดียวสามารถมีลำแสงได้หนึ่งอัน แต่ในห้องส่วนใหญ่ใช้แหล่งกำเนิดแสงหลายหลอด - หลอดไฟหลายหลอด โคมไฟเพดาน(โคมไฟระย้า) โคมไฟตั้งพื้น หน้าต่าง เทียนไข เป็นต้น

การจัดแสงมีบทบาทสำคัญในสองเอฟเฟกต์ที่ให้ รูปร่าง, น้ำหนักและความแข็งแรงภายนอกของวัตถุ : การแรเงาและเงา เอฟเฟกต์แรก การหรี่แสง คือสถานที่ที่มีแสงตกกระทบบนวัตถุจากด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่ง การแรเงาทำให้วัตถุมีความเป็นธรรมชาติมาก การแรเงานี้เป็นสิ่งที่ทำให้การพับของผ้าห่มดูลึกและนุ่ม และโหนกแก้มที่สูงนั้นดูโดดเด่น ความแตกต่างของความเข้มของแสงเหล่านี้ช่วยเสริมภาพลักษณ์โดยรวมว่าตัวแบบมีความลึก ความสูง และความกว้าง ภาพลวงตาของมวลมาจากเอฟเฟกต์ที่สอง เงา

ของแข็งทำให้เกิดเงาเมื่อแสงตกกระทบ คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ได้เมื่อคุณสังเกตเงาที่นาฬิกาแดดหรือต้นไม้ทอดทิ้งบนทางเท้า ดังนั้นเราจึงคุ้นเคยกับการเห็นวัตถุจริงและผู้คนที่ทอดเงา ในรูปแบบ 3 มิติ เงาจะตอกย้ำภาพลวงตาอีกครั้ง โดยสร้างเอฟเฟกต์ของการอยู่ในโลกแห่งความจริงมากกว่าในหน้าจอของรูปร่างที่สร้างขึ้นทางคณิตศาสตร์

ทัศนคติ
เปอร์สเปคทีฟเป็นคำหนึ่งคำที่มีความหมายมาก แต่จริงๆ แล้ว มันอธิบายผลกระทบง่ายๆ ที่ทุกคนเคยเห็น หากคุณยืนอยู่ข้างถนนที่ยาวและตรงและมองเข้าไปในระยะทาง ดูเหมือนว่าทั้งสองข้างของถนนมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งบนขอบฟ้า นอกจากนี้ ถ้าต้นไม้อยู่ติดกับถนน ต้นไม้จะดูเล็กกว่าต้นไม้ที่อยู่ใกล้คุณ ในความเป็นจริง มันจะดูเหมือนต้นไม้มาบรรจบกัน ณ จุดหนึ่งบนขอบฟ้าที่ก่อตัวขึ้นใกล้ถนน แต่นี่ไม่ใช่กรณี เมื่อวัตถุทั้งหมดในฉากจบลงด้วยการมองมาบรรจบกันที่จุดเดียวในระยะไกล นั่นคือมุมมอง เอฟเฟกต์นี้มีหลายรูปแบบ แต่กราฟิก 3 มิติส่วนใหญ่ใช้มุมมองเดียวกันกับที่ฉันเพิ่งอธิบายไป

ความชัดลึก

เอฟเฟกต์ออปติคัลอีกอย่างที่ใช้ได้สำเร็จในการสร้างวัตถุสามมิติแบบกราฟิกคือความชัดลึก จากตัวอย่างต้นไม้ของฉัน สิ่งที่น่าสนใจอีกอย่างเกิดขึ้นนอกเหนือจากข้างต้น หากคุณมองต้นไม้ที่อยู่ใกล้คุณ ต้นไม้ที่อยู่ไกลออกไปจะไม่อยู่ในโฟกัส ผู้สร้างภาพยนตร์และแอนิเมชั่นคอมพิวเตอร์ใช้เอฟเฟกต์นี้ ความชัดลึก เพื่อวัตถุประสงค์สองประการ ประการแรกคือการเสริมสร้างภาพลวงตาของความลึกในฉากที่ผู้ใช้กำลังดูอยู่ ประการที่สองคือการใช้ความชัดลึกของผู้กำกับเน้นความสนใจในเรื่องหรือนักแสดงที่ถือว่าสำคัญที่สุด เพื่อดึงความสนใจของคุณไปที่นางเอกที่ไม่ใช่ภาพยนตร์ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ "ระยะชัดลึก" ซึ่งมีเพียงนักแสดงเท่านั้นที่อยู่ในโฟกัส ฉากที่ออกแบบมาเพื่อสร้างความประทับใจอย่างเต็มที่ให้กับคุณ คุณจะใช้ "ระยะชัดลึก" แทน เพื่อให้วัตถุอยู่ในโฟกัสมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และทำให้ผู้ชมสังเกตเห็นได้

ปรับให้เรียบ

ผลกระทบอีกประการหนึ่งที่ต้องอาศัยการหลอกตาก็คือการลบรอยหยัก ระบบกราฟิกดิจิทัลทำได้ดีมากในการสร้างเส้นที่คมชัด แต่มันก็เกิดขึ้นที่เส้นทแยงมุมปรากฏขึ้น (มักปรากฏในโลกแห่งความเป็นจริง จากนั้นคอมพิวเตอร์จะสร้างเส้นที่ดูเหมือนบันไดมากขึ้น (ฉันคิดว่าคุณรู้ว่าบันไดคืออะไรเมื่อคุณมองใกล้วัตถุของภาพ)) . ดังนั้น เพื่อหลอกตาให้มองเห็นเส้นโค้งหรือเส้นเรียบ คอมพิวเตอร์สามารถเพิ่มเฉดสีให้กับเส้นพิกเซลที่ล้อมรอบเส้นได้ คอมพิวเตอร์หลอกลวงสายตาของคุณด้วยพิกเซล "สีเทา" นี้ และในขณะเดียวกัน คุณก็คิดว่าจะไม่มีขั้นตอนที่ขรุขระอีกต่อไป กระบวนการเพิ่มพิกเซลสีพิเศษเพื่อหลอกตานี้เรียกว่า การลดรอยหยัก (anti-aliasing) และเป็นหนึ่งในเทคนิคที่สร้างขึ้นด้วยกราฟิก 3 มิติของคอมพิวเตอร์ งานที่ท้าทายอีกอย่างสำหรับคอมพิวเตอร์คือการสร้างแอนิเมชั่น 3 มิติ ซึ่งตัวอย่างนี้จะนำเสนอให้คุณเห็นในหัวข้อถัดไป

ตัวอย่างจริง

เมื่อใช้กลอุบายทั้งหมดที่ฉันอธิบายไว้ข้างต้นร่วมกันเพื่อสร้างฉากจริงที่น่าทึ่ง ผลลัพธ์ที่ได้ก็สอดคล้องกับงานเขียน เกมล่าสุด ภาพยนตร์ วัตถุที่สร้างด้วยเครื่องจักรถูกรวมเข้ากับพื้นหลังการถ่ายภาพเพื่อเพิ่มภาพลวงตา คุณจะเห็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่งเมื่อเปรียบเทียบภาพถ่ายกับฉากคอมพิวเตอร์

ภาพด้านบนแสดงสำนักงานทั่วไปที่ใช้ทางเท้าเพื่อเข้าไป หนึ่งในภาพถ่ายต่อไปนี้ ลูกบอลสีทึบเรียบง่ายวางอยู่บนทางเท้า หลังจากนั้นจึงถ่ายภาพฉากนั้น รูปที่สามใช้คอมพิวเตอร์อยู่แล้ว โปรแกรมกราฟิกซึ่งสร้างลูกบอลซึ่งไม่มีอยู่ในภาพนี้จริงๆ คุณบอกได้ไหมว่ารูปภาพทั้งสองนี้มีความแตกต่างที่สำคัญบางอย่าง ฉันคิดว่าไม่

สร้างแอนิเมชั่นและการมองเห็นแอคชั่นสด

จนถึงตอนนี้ เราได้ดูเครื่องมือที่ทำให้ภาพดิจิทัลดูสมจริงมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นภาพนิ่งหรือส่วนหนึ่งของลำดับภาพเคลื่อนไหว หากเป็นซีเควนซ์แอนิเมชั่น โปรแกรมเมอร์และนักออกแบบจะใช้เทคนิคการมองเห็นที่แตกต่างกันมากขึ้นเพื่อให้ปรากฏเป็น “ไลฟ์แอ็กชัน” แทนที่จะเป็นภาพที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์

กี่เฟรมต่อวินาที?
เมื่อคุณไปชมภาพยนตร์ฟอร์มยักษ์สุดชิคในโรงภาพยนตร์ในท้องถิ่น ลำดับภาพที่เรียกว่าเฟรมจะทำงานที่ 24 เฟรมต่อวินาที เนื่องจากเรตินาของเราเก็บภาพไว้นานกว่า 1 / 24 วินาทีเล็กน้อย ดวงตาของคนส่วนใหญ่จะผสานภาพวิดีโอเป็นภาพการเคลื่อนไหวและการกระทำที่ต่อเนื่องกัน

หากคุณไม่เข้าใจสิ่งที่ฉันเพิ่งเขียนไป ลองมองจากอีกด้านหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าแต่ละเฟรมของภาพยนตร์คือภาพถ่ายที่ถ่ายด้วยความเร็วชัตเตอร์ (ค่าแสง) 1/24 วินาที ดังนั้น หากคุณดูเฟรมใดเฟรมหนึ่งของภาพยนตร์แข่งรถ คุณจะเห็นว่ารถแข่งบางคัน "เบลอ" เพราะพวกเขาขับด้วยความเร็วสูงในขณะที่กล้องมีชัตเตอร์ ความเบลอของสิ่งต่าง ๆ ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วคือสิ่งที่เราเคยเห็น และมันเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ทำให้ภาพเป็นจริงสำหรับเราเมื่อเราดูบนหน้าจอ

อย่างไรก็ตาม ภาพ 3D ดิจิทัลไม่ใช่ภาพถ่าย จึงไม่เกิดเอฟเฟกต์เบลอเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ในเฟรมระหว่างการถ่ายภาพ ในการทำให้ภาพดูสมจริงยิ่งขึ้น โปรแกรมเมอร์ต้องเพิ่มการเบลอภาพอย่างชัดเจน นักออกแบบบางคนเชื่อว่าต้องใช้เวลามากกว่า 30 เฟรมต่อวินาทีในการ "เอาชนะ" การขาดการเบลอที่เป็นธรรมชาติ ซึ่งเป็นสาเหตุที่พวกเขาผลักดันเกมไปสู่ระดับถัดไป - 60 เฟรมต่อวินาที แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยให้ภาพแต่ละภาพปรากฏในรายละเอียดที่ดีและแสดงวัตถุที่เคลื่อนไหวทีละน้อยๆ แต่ก็เพิ่มจำนวนเฟรมสำหรับลำดับภาพเคลื่อนไหวที่กำหนดได้อย่างมาก มีบางส่วนเฉพาะของรูปภาพที่ต้องเสียสละการแสดงผลด้วยคอมพิวเตอร์ที่ถูกต้องเพื่อความสมจริง สิ่งนี้ใช้ได้กับทั้งวัตถุที่เคลื่อนไหวและอยู่กับที่ แต่นี่เป็นเรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

มาต่อกันให้สุด

คอมพิวเตอร์กราฟิกยังคงสร้างความตื่นตาตื่นใจให้กับคนทั้งโลก โดยสร้างและสร้างวัตถุและฉากต่างๆ ที่เคลื่อนไหวและไม่เคลื่อนไหวที่สมจริงอย่างแท้จริง ด้วย 80 คอลัมน์และข้อความขาวดำ 25 บรรทัด กราฟิกจึงก้าวหน้าอย่างมาก และผลลัพธ์ก็ชัดเจน ผู้คนนับล้านเล่นเกมและจำลองสถานการณ์ต่างๆ ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน โปรเซสเซอร์ 3D ใหม่จะทำให้ตัวเองรู้สึกได้ - ต้องขอบคุณโปรเซสเซอร์เหล่านี้ที่ทำให้เราสามารถสำรวจโลกอื่นและสัมผัสกับสิ่งที่เราไม่เคยกล้าลองในชีวิตจริง สุดท้าย กลับไปที่ตัวอย่างบอล ฉากนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? คำตอบนั้นง่าย: รูปภาพมีลูกบอลที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ มันไม่ง่ายเลยที่จะบอกว่าทั้งสองอันไหนเป็นของแท้ ใช่ไหม? โลกของเราน่าทึ่งและเราต้องอยู่ให้ได้ ฉันหวังว่าคุณจะสนใจและได้เรียนรู้ข้อมูลที่น่าสนใจอีกส่วนหนึ่งสำหรับตัวคุณเอง

กราฟิก 3 มิติไม่จำเป็นต้องรวมถึงการฉายระนาบ ...

วิทยาลัย YouTube

1 / 5

✪ ทฤษฎีกราฟิก 3 มิติ บทที่ 01 - ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกราฟิก 3 มิติ

✪ คอมพิวเตอร์กราฟิกในโรงภาพยนตร์

✪ การบรรยาย 1 | คอมพิวเตอร์กราฟิก | Vitaly Galinsky | ห้องเรียน

✪ 12 - คอมพิวเตอร์กราฟิก แนวคิดพื้นฐานของคอมพิวเตอร์กราฟิก

✪ การบรรยาย 4 | คอมพิวเตอร์กราฟิก | Vitaly Galinsky | ห้องเรียน

คำบรรยาย

แอปพลิเคชัน

กราฟิกสามมิติถูกใช้อย่างแข็งขันเพื่อสร้างภาพบนระนาบของหน้าจอหรือแผ่นงานพิมพ์ในวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ในระบบอัตโนมัติของการออกแบบ (CAD; เพื่อสร้างองค์ประกอบที่มั่นคง: อาคาร, ชิ้นส่วนเครื่องจักร, กลไก), สถาปัตยกรรม การสร้างภาพ (ซึ่งรวมถึงสิ่งที่เรียกว่า "โบราณคดีเสมือน") ในระบบการถ่ายภาพทางการแพทย์สมัยใหม่

แอปพลิเคชั่นที่กว้างที่สุดอยู่ในเกมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่มากมาย เช่นเดียวกับองค์ประกอบของภาพยนตร์ โทรทัศน์ และสื่อสิ่งพิมพ์

กราฟิก 3 มิติมักจะจัดการกับพื้นที่สามมิติเสมือนจริงในจินตภาพที่แสดงบนพื้นผิวเรียบสองมิติของจอแสดงผลหรือแผ่นกระดาษ ปัจจุบัน มีหลายวิธีในการแสดงข้อมูลสามมิติในรูปแบบปริมาตร แม้ว่าส่วนใหญ่จะแสดงลักษณะเชิงปริมาตรตามเงื่อนไขอย่างมาก เนื่องจากทำงานกับภาพสเตอริโอ จากบริเวณนี้ เราสามารถสังเกตแว่นตาสเตอริโอ หมวกกันน็อคเสมือนจริง จอภาพ 3 มิติที่สามารถแสดงภาพสามมิติได้ ผู้ผลิตหลายรายได้สาธิตการแสดงผล 3D ที่พร้อมสำหรับการผลิต อย่างไรก็ตาม จอภาพ 3 มิติยังคงไม่อนุญาตให้สร้างสำเนาที่จับต้องได้เต็มรูปแบบ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สร้างโดยวิธีกราฟิกสามมิติ เทคโนโลยีการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วที่พัฒนาขึ้นตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 กำลังเติมเต็มช่องว่างนี้ ควรสังเกตว่าเทคโนโลยีการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วใช้การแสดงแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของวัตถุในรูปแบบของของแข็ง (แบบจำลองว็อกเซล)

การสร้าง

เพื่อให้ได้ภาพสามมิติบนระนาบ จำเป็นต้องมีขั้นตอนต่อไปนี้:

• การสร้างแบบจำลอง- การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สามมิติของฉากและวัตถุในนั้น
• พื้นผิว- การกำหนดพื้นผิวแรสเตอร์หรือขั้นตอนให้กับพื้นผิวของแบบจำลอง (ยังหมายถึงการตั้งค่าคุณสมบัติของวัสดุ - ความโปร่งใส การสะท้อน ความหยาบ ฯลฯ )
• แสงสว่าง- การติดตั้งและการกำหนดค่า
• แอนิเมชั่น(ในบางกรณี) - ให้การเคลื่อนไหวของวัตถุ
• การจำลองแบบไดนามิก(ในบางกรณี) - การคำนวณอัตโนมัติปฏิสัมพันธ์ของอนุภาควัตถุแข็ง / อ่อน ฯลฯ กับแรงโน้มถ่วงจำลองลมแรงผลัก ฯลฯ รวมทั้งซึ่งกันและกัน
• การแสดงผล(การสร้างภาพ) - การสร้างการฉายภาพตามแบบจำลองทางกายภาพที่เลือก
• คอมโพสิต(เลย์เอาต์) - การปรับแต่งภาพ;
• เอาต์พุตของภาพที่ได้ไปยังอุปกรณ์ส่งออก - จอแสดงผลหรือเครื่องพิมพ์พิเศษ

การสร้างแบบจำลอง

แพ็คเกจยอดนิยมสำหรับการสร้างแบบจำลองล้วนๆ ได้แก่:

• โรเบิร์ต แมคนีล & รศ. แรด 3D;

ในการสร้างแบบจำลองสามมิติของบุคคลหรือสิ่งมีชีวิต สามารถใช้ประติมากรรมเป็นแบบอย่างได้ (ในกรณีส่วนใหญ่)

พื้นผิว

SketchUp

การเรนเดอร์ 3D ในเกมและแอพพลิเคชั่น

มีไลบรารีซอฟต์แวร์จำนวนมากสำหรับการแสดงผลกราฟิก 3 มิติในโปรแกรมแอปพลิเคชัน - DirectX, OpenGL และอื่นๆ

มีหลายวิธีในการแสดงกราฟิก 3D ในเกม - 3D เต็มรูปแบบ, 3D หลอก

แพ็คเกจดังกล่าวไม่อนุญาตให้ผู้ใช้ใช้งานโมเดล 3 มิติโดยตรงเสมอไป ตัวอย่างเช่น มีแพ็คเกจ OpenSCAD ซึ่งโมเดลนั้นถูกสร้างขึ้นโดยเรียกใช้สคริปต์ที่ผู้ใช้สร้างขึ้นซึ่งเขียนด้วยภาษาเฉพาะ

การแสดง 3 มิติ

จอภาพ 3 มิติหรือสามมิติ, (จอแสดงผล 3 มิติ, หน้าจอ 3 มิติ) - แสดงผลโดยใช้สามมิติหรือเอฟเฟกต์อื่น ๆ เพื่อสร้างภาพลวงตาของระดับเสียงจริงในภาพที่แสดง

ในปัจจุบัน ภาพสามมิติส่วนใหญ่แสดงโดยใช้เอฟเฟกต์สามมิติ เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการใช้งาน แม้ว่าการใช้ stereoscopy เพียงอย่างเดียวจะไม่สามารถเรียกได้ว่าเพียงพอสำหรับการรับรู้สามมิติ ตามนุษย์ทั้งแบบเป็นคู่และอยู่คนเดียว แยกแยะวัตถุเชิงปริมาตรจากภาพแบนๆ ได้ดีพอๆ กัน [ ] .

ทุกวันนี้กราฟิกสามมิติกำลังเจาะลึกทุกด้านของชีวิต และการออกแบบกราฟิกก็ไม่มีข้อยกเว้น

กราฟิก 3 มิติมีอยู่ทั่วไปในนิตยสาร โปสเตอร์โฆษณาตามท้องถนน ภาพปะติดของช่างภาพยอดนิยม ฯลฯ

นักออกแบบมือใหม่หลายคนคิดว่าการที่จะสร้าง ตัวอย่างเช่น โปสเตอร์เจ๋งๆ สำหรับภาพยนตร์ Photoshop ก็เพียงพอแล้ว และสามารถละเว้นกราฟิก 3 มิติได้

สิ่งที่พวกเขาไม่เข้าใจก็คือการปฏิเสธที่จะใช้กราฟิก 3D พวกเขาจำกัดตัวเองและถูกลิดรอนจากประโยชน์ที่จะได้รับจากการทำงาน

ผมขอยกตัวอย่าง ด้านล่างเป็นโปสเตอร์สำหรับภาพยนตร์ Oblivion อย่างที่คุณเห็น มากกว่าครึ่งหนึ่งเป็นกราฟิก 3 มิติ!

กราฟิกสามมิติมอบโอกาสที่น่าทึ่งให้กับคุณในการรวมเอาความคิดทางศิลปะของคุณ!

อีกหนึ่งตัวอย่าง! เมื่อเร็ว ๆ นี้ขณะดื่มกาแฟที่ร้าน McDonald's ฉันสังเกตเห็นโปสเตอร์ที่สวยงามที่แขวนอยู่บนผนัง

ทำไมโปสเตอร์นี้ถึงน่าสนใจสำหรับฉัน คุณถาม? สิ่งนั้นคือเบอร์เกอร์บนโปสเตอร์นี้สมบูรณ์แบบมาก!

ใช่ เขายอดเยี่ยมมาก!

ฉัน (คนที่รู้เรื่องการถ่ายภาพเพียงเล็กน้อย) เข้าใจดีว่าการหาเบอร์เกอร์ที่สมบูรณ์แบบเช่นนี้ และแม้แต่การถ่ายภาพที่เจ๋งสุดๆ ก็ไม่ใช่เรื่องจริง! จะใช้ความพยายามอย่างไม่น่าเชื่อ!

ฉันก็เลยมีความคิด ไม่ใช่กราฟิก 3D ใช่ไหม

หลังจากกลับมาบ้านและค้นหาทางอินเทอร์เน็ต ฉันบังเอิญไปเจอเว็บไซต์ของศิลปินสามมิติที่กำลังวาดรูปเบอร์เกอร์ตัวนี้อยู่

ใช่ฉันพูดถูก! เบอร์เกอร์นี้สร้างแบบจำลอง 3 มิติ 100%

นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของกราฟิก 3 มิติที่ได้รับความนิยม

มาดูตัวอย่างการใช้กราฟิก 3 มิติในการโฆษณาเพิ่มเติมกัน

กราฟิกสามมิติมีความซับซ้อนมากจนแยกความแตกต่างจากการถ่ายภาพได้ยาก พึงระลึกไว้เสมอว่า ตามกฎแล้ว กราฟิก 3 มิติจะดูน่าดึงดูดใจกว่าภาพถ่ายมาก

ผู้ผลิตรถยนต์เป็นกลุ่มแรกๆ ที่ตระหนักถึงพลังของกราฟิก 3 มิติ และตอนนี้ในโปสเตอร์โฆษณาทั้งหมดและในนิตยสาร คุณไม่เห็นรูปภาพของรถยนต์ แต่เป็นโมเดล 3 มิติของพวกเขา

ฉันไม่ได้พูดถึงความจริงที่ว่าด้วยความช่วยเหลือของกราฟิก 3D คุณสามารถถอดแยกชิ้นส่วนรถยนต์สำหรับชิ้นส่วนได้อย่างแท้จริง

ในการขายสินค้า คุณต้องนำเสนอให้กับลูกค้าของคุณในทุกระดับ ด้วยเหตุนี้ในปี 2013 IKEA จึงเลิกใช้การถ่ายภาพเพื่อเลือกใช้กราฟิก 3 มิติ ตอนนี้รูปภาพทั้งหมดในแค็ตตาล็อกของ IKEA สร้างขึ้นโดยใช้โปรแกรมสามมิติ

นี่คือตัวอย่างเพิ่มเติมบางส่วน:

ฉันแน่ใจว่าคุณที่คุ้นเคยกับ Photoshop อยู่แล้ว ยังต้องพัฒนาอีกมาก และเชี่ยวชาญในโปรแกรมใหม่ ๆ เพื่อตามให้ทัน!

แล้วซอฟต์แวร์กราฟิก 3 มิติล่ะ? ตัวเลือกคืออะไร และสิ่งที่ควรมองหาหากคุณยังใหม่กับเรื่องนี้

ปัจจุบันมีโปรแกรมมากมายในตลาดซึ่งแต่ละโปรแกรมมีจุดแข็งของตัวเองและ ด้านที่อ่อนแอ... บางส่วน ได้แก่ 3ds Max, Cinema 4D, Maya, Houdini, Blender

แต่จะเลือกอะไรจากนี้และเริ่มทำงานที่ไหนฉันจะบอกคุณในวันพรุ่งนี้ และพรุ่งนี้คุณสามารถสร้างวัตถุ 3 มิติชิ้นแรกของคุณได้! จนถึงวันพรุ่งนี้!