Care sunt tipurile de grafică pe computer. Alte tipuri de grafică pe computer Definiție grafică 3d

Modelarea și vizualizarea 3D sunt esențiale în producția de produse sau ambalajele acestora, precum și în realizarea de prototipuri de produse și crearea de animație volumetrică.

Astfel, serviciile de modelare și vizualizare 3D sunt furnizate atunci când:

• este necesară o evaluare a caracteristicilor fizice și tehnice ale produsului chiar înainte de a fi creat în dimensiunea, materialul și configurația originală;
• este necesar să se creeze un model 3D al viitorului interior.

În astfel de cazuri, cu siguranță va trebui să apelezi la serviciile specialiștilor din domeniul modelării și vizualizării 3D.

Modele 3D- o parte integrantă a prezentărilor și a documentației tehnice de înaltă calitate, precum și - baza pentru crearea unui prototip de produs. Particularitatea companiei noastre este capacitatea de a efectua un ciclu complet de lucru pentru a crea un obiect 3D realist: de la modelare la prototipare. Deoarece toate lucrările pot fi efectuate într-un complex, acest lucru reduce semnificativ timpul și costurile de a găsi contractori și de a stabili noi sarcini tehnice.

Când vine vorba de un produs, vă vom ajuta să lansați seria sa de probă și să stabiliți producția ulterioară, la scară mică sau industrială.

Definirea conceptelor „modelare 3D” și „vizualizare”

Grafică 3D sau Modelare 3D- grafica pe computer, care combină tehnicile și instrumentele necesare pentru a crea obiecte tridimensionale într-un spațiu tehnic.

Tehnicile trebuie înțelese ca metode de formare a unui obiect grafic tridimensional - calcularea parametrilor acestuia, desenarea unui „schelet” sau a unei forme tridimensionale nedetaliate; extrudare, construirea și tăierea pieselor etc.

Și sub instrumente - programe profesionale pentru modelare 3D. În primul rând - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, precum și alte programe pentru vizualizarea volumetrică a obiectelor și spațiului.

Redarea volumului este crearea unei imagini raster bidimensionale bazată pe un model 3D construit. În esență, aceasta este imaginea cea mai realistă a unui obiect grafic tridimensional.

Aplicații ale modelării 3D:

• Publicitate și marketing

Grafica tridimensională este indispensabilă pentru prezentarea viitorului produs. Pentru a începe producția, trebuie să desenați și apoi să creați un model 3D al obiectului. Și, deja pe baza unui model 3D, folosind tehnologii de prototipare rapidă (imprimare 3D, frezare, turnare matriță de silicon etc.), se creează un prototip (eșantion) realist al viitorului produs.

După randare (vizualizare 3D), imaginea rezultată poate fi utilizată în dezvoltarea designului ambalajului sau în crearea de publicitate exterioară, materiale POS și design standuri expoziționale.

• planificare urbană

Cu ajutorul graficii tridimensionale, se realizează cea mai realistă modelare a arhitecturii urbane și a peisajelor - la un cost minim. Vizualizarea arhitecturii clădirii și a designului peisajului permite investitorilor și arhitecților să simtă efectul de a fi în spațiul proiectat. Acest lucru vă permite să evaluați în mod obiectiv meritele proiectului și să eliminați deficiențele.

• Industrie

Producția modernă nu poate fi imaginată fără modelarea pre-producție a produselor. Odată cu apariția tehnologiilor 3D, producătorii au reușit să economisească semnificativ materialele și să reducă costurile financiare pentru proiectarea inginerească. Cu modelarea 3D, designerii grafici creează imagini 3D ale pieselor și obiectelor care pot fi apoi folosite pentru a crea matrițe și prototipuri de obiecte.

• Jocuri pe calculator

Tehnologia 3D a fost folosită în crearea de jocuri pe calculator de mai bine de un deceniu. În programele profesionale, specialiștii cu experiență desenează manual peisaje 3D, modele de personaje, animă obiectele și personajele 3D create și, de asemenea, creează artă conceptuală (design-uri conceptuale).

• Cinema

Întreaga industrie a filmului modern se concentrează pe cinema 3D. Pentru astfel de filmări se folosesc camere speciale care pot filma în 3D. În plus, cu ajutorul graficii tridimensionale pentru industria filmului, sunt create obiecte individuale și peisaje cu drepturi depline.

• Arhitectură și design interior

Tehnologia modelării 3D în arhitectură s-a impus de mult timp din partea cea mai bună. Astăzi, crearea unui model tridimensional al unei clădiri este un atribut indispensabil al designului. Pe baza modelului 3d, puteți crea un prototip al clădirii. Mai mult, atât un prototip care repetă doar contururile generale ale clădirii, cât și un model prefabricat detaliat al viitoarei clădiri.

În ceea ce privește designul interior, cu ajutorul tehnologiei de modelare 3d, clientul poate vedea cum va arăta locuința sau spațiul său de birou după reparație.

• Animaţie

Cu ajutorul graficii 3D, puteți crea un personaj animat, îl puteți „face” să se miște și, de asemenea, prin proiectarea scenelor de animație complexe, puteți crea un videoclip animat cu drepturi depline.

Etapele dezvoltării modelului 3D

Dezvoltarea unui model 3D se realizează în mai multe etape:

1. Modelarea sau crearea geometriei modelului

Vorbim despre crearea unui model geometric tridimensional, fără a ține cont de proprietățile fizice ale obiectului. Metodele folosite sunt:

• extrudare;
• modificatori;
• modelare poligonală;
• rotație.

2. Texturarea unui obiect

Nivelul de realism al viitorului model depinde direct de alegerea materialelor la crearea texturilor. Programele profesionale pentru lucrul cu grafica tridimensională sunt practic nelimitate în posibilitățile lor de a crea o imagine realistă.

3. Instalarea luminilor și a punctelor de vedere

Unul dintre cei mai dificili pași în crearea unui model 3D. Într-adevăr, percepția realistă a imaginii depinde direct de alegerea tonului luminii, nivelul de luminozitate, claritatea și adâncimea umbrelor. În plus, este necesar să selectați un punct de observare pentru obiect. Aceasta poate fi o vedere de pasăre sau scalarea spațiului pentru a obține efectul de a fi în el - prin alegerea unei vederi a obiectului de la o înălțime umană.+

4. Vizualizare 3D sau randare

Etapa finală a modelării 3D. Constă în detalierea setărilor de afișare ale modelului 3D. Adică adăugarea de efecte speciale grafice, precum strălucirea, ceața, strălucirea etc. În cazul redării video se determină parametrii exacti ai animației 3D a personajelor, detaliilor, peisajelor etc. (timpul diferențelor de culoare, strălucire etc.).

În aceeași etapă, setările de vizualizare sunt detaliate: sunt selectate numărul necesar de cadre pe secundă și extensia videoclipului final (de exemplu, DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2, WMV etc.). Dacă este necesară obținerea unei imagini raster bidimensionale, se determină formatul și rezoluția imaginii, în principal JPEG, TIFF sau RAW.

5. post-producție

Procesați imaginile și videoclipurile capturate cu editori media - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (sau Final Cut Pro / Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab etc.

Post-producția este de a oferi fișierelor media efecte vizuale originale, al căror scop este să excite mintea unui potențial consumator: să impresioneze, să trezească interes și să fie amintit mult timp!

Modelare 3D în turnătorie

În industria turnătoriei, modelarea 3D devine treptat o componentă tehnologică indispensabilă a procesului de creare a produsului. Dacă vorbim despre turnarea în matrițe metalice, atunci modelele 3D ale unor astfel de matrițe sunt create folosind tehnologii de modelare 3D, precum și prototipuri 3D.

Dar nu mai puțin popular astăzi câștigă turnarea în forme de silicon. În acest caz, modelarea și vizualizarea 3D vă vor ajuta să creați un prototip al unui obiect, pe baza căruia se va realiza o matriță din silicon sau alt material (lemn, poliuretan, aluminiu etc.).

Metode de vizualizare 3D (redare)

1. Rasterizare.

Una dintre cele mai simple metode de randare. Când îl utilizați, efectele vizuale suplimentare (de exemplu, culoarea și umbra obiectului în raport cu punctul de vedere) nu sunt luate în considerare.

2. Raycasting.

Un model 3D este vizualizat dintr-un anumit punct, predeterminat - de la o înălțime umană, o vedere de pasăre etc. Din punct de vedere sunt trimise razele, care determină clarobscurul obiectului atunci când este vizualizat în formatul obișnuit 2D.

3. Urmărirea razelor.

Această metodă de redare înseamnă că, atunci când lovește o suprafață, raza este împărțită în trei componente: reflectată, umbră și refractă. De fapt, aceasta formează culoarea pixelului. În plus, realismul imaginii depinde direct de numărul de diviziuni.

4. Trasarea traseului.

Una dintre cele mai dificile metode de vizualizare 3D. Când utilizați această metodă de randare 3D, propagarea razelor de lumină este cât mai aproape posibil de legile fizice ale propagării luminii. Acesta este ceea ce asigură realismul ridicat al imaginii finale. Trebuie remarcat faptul că această metodă necesită resurse intensive.

Compania noastră vă va oferi o gamă completă de servicii în domeniul modelării și vizualizării 3D. Avem toate capacitățile tehnice pentru a crea modele 3D de complexitate diferită. Avem, de asemenea, o vastă experiență în vizualizarea și modelarea 3d, pe care o puteți vedea singur examinând portofoliul nostru, sau celelalte lucrări ale noastre neprezentate încă pe site (la cerere).

Agenția de brand KOLORO vă va oferi servicii pentru producerea unei serii de probă de produse sau producția la scară mică a acesteia. Pentru a face acest lucru, specialiștii noștri vor crea cel mai realist model 3D al obiectului de care aveți nevoie (ambalaj, logo, personaj, eșantion 3D de orice produs, matriță etc.), pe baza căruia va fi creat un prototip de produs. Costul muncii noastre depinde direct de complexitatea obiectului de modelare 3D și este discutat individual.

După cum sa menționat mai sus, grafica pe computer poate fi împărțită în trei categorii principale, în funcție de modul în care sunt descrise imaginile: grafică raster, vectorială și tridimensională. Dintre graficele bidimensionale, graficele pixeli și fractale se remarcă într-un mod special. 3D, CGI și infografică necesită, de asemenea, luare în considerare separată.

Grafică pixel

Termenul „pixel art” pixel ) înseamnă o formă de imagine digitală creată pe un computer utilizând un editor grafic raster, în care imaginea este editată la nivel de pixeli (punct), iar rezoluția imaginii este atât de mică încât pixelii individuali sunt vizibili clar.

Este o concepție greșită comună că orice desen realizat folosind editori raster este pixel art. Nu este adevarat, imaginea pixelilor diferă de tehnologia raster obișnuită - editarea manuală a imaginii pixel cu pixel. Prin urmare, un pixel art se caracterizează prin dimensiunea sa mică, paleta de culori limitată și (de obicei) lipsa anti-aliasing.

Grafica pixelilor folosește doar cele mai simple instrumente ale editorilor de grafică raster, cum ar fi Creion, Linie (linie) sau Umplere (umplere color). Grafica pixelilor amintește de mozaicuri și cusături în cruce sau cu mărgele, deoarece modelul este alcătuit din elemente colorate mici, similare pixelilor monitoarelor moderne.

grafică fractală

Un fractal este un obiect format din părți separate neregulate care sunt similare cu întregul obiect. Deoarece o descriere mai detaliată a elementelor de o scară mai mică are loc conform unui algoritm simplu, un astfel de obiect poate fi descris cu doar câteva ecuații matematice.

Orez. 8.5.

Grafica fractală este indispensabilă pentru crearea de munți artificiali, nori, valuri de mare. Datorită fractalilor, obiectele complexe sunt ușor de reprezentat, ale căror imagini sunt similare cu cele naturale. Fractalii vă permit să descrieți clase întregi de imagini, pentru o descriere detaliată a cărora necesită relativ puțină memorie (Fig. 8.5). Pe de altă parte, fractalii sunt slab aplicabili imaginilor din afara acestor clase.

Grafică 3D

Grafică tridimensională (3D - din engleză. 3 Dimensiuni - trei dimensiuni) - trei dimensiuni ale imaginii) - o secțiune de grafică pe computer, un set de tehnici și instrumente (atât software, cât și hardware) concepute pentru a reprezenta obiecte tridimensionale (Fig. 8.6).

Orez. 8.6.

imagine 3D pe un plan diferă de unul bidimensional prin faptul că implică construirea unei proiecții geometrice a unui model de scenă tridimensional pe un plan (de exemplu, un ecran de computer) folosind programe specializate (cu toate acestea, cu crearea și implementarea de 3D -afișează și 3D -Imprimantele grafice 3D nu includ neapărat proiecția pe un avion). În acest caz, modelul poate fie să corespundă obiectelor din lumea reală (mașini, clădiri, un uragan, un asteroid), fie să fie complet abstract (o proiecție a unui fractal cu patru dimensiuni).

Modelare 3D este procesul de creare a unui model tridimensional al unui obiect. Sarcină 3D - modelare - pentru a dezvolta o imagine tridimensională a obiectului dorit. Cu ajutorul graficelor tridimensionale, puteți crea o copie exactă a unui anumit obiect și puteți dezvolta o nouă reprezentare, chiar nerealistă, a unui obiect care nu a existat niciodată.

Grafica 3D operează pe obiecte din spațiul 3D. De obicei, rezultatele sunt o imagine plată, o proiecție. Grafica tridimensională pe computer este utilizată pe scară largă în televiziune, cinema, jocuri pe calculator și proiectarea produselor tipărite.

Grafica tridimensională este utilizată în mod activ pentru a crea imagini pe planul ecranului sau al foii imprimate în știință și industrie (de exemplu, în sistemele de proiectare asistată de computer (CAD)); pentru crearea de elemente solide: clădiri, piese de mașini, mecanisme), vizualizare arhitecturală (aceasta include așa-numita „arheologie virtuală”), în sistemele moderne de imagistică medicală.

Grafica 3D se ocupă de obicei cu un spațiu tridimensional virtual, imaginar, care este afișat pe o suprafață plană, bidimensională a unui afișaj sau a unei foi de hârtie. Orice imagine de pe monitor, datorită planului acestuia din urmă, devine o imagine raster, deoarece monitorul este o matrice, este format din coloane și rânduri. Grafica tridimensională există doar în imaginația noastră - ceea ce vedem pe monitor este o proiecție a unei figuri tridimensionale, iar noi înșine creăm spațiul. Astfel, vizualizarea grafică este doar raster și vectorială, iar metoda de vizualizare este doar un raster (un set de pixeli), modul în care este specificată imaginea depinde de numărul acestor pixeli.

În prezent, există mai multe metode de afișare a informațiilor tridimensionale într-o formă tridimensională, deși cele mai multe dintre ele prezintă caracteristici tridimensionale mai degrabă condiționat, deoarece funcționează cu o imagine stereo. Din această zonă, ochelari stereo, căști virtuale, 3D ecrane capabile să arate o imagine tridimensională.

-grafică

Termenul „grafică CGI” generat de calculator Imaginile reprezintă imagini generate de computer) reprezintă imagini statice și în mișcare generate prin grafică pe computer 3D și utilizate în arte vizuale, tipărire, efecte speciale cinematografice, televiziune și simulări. Jocurile pe computer folosesc de obicei grafică pe computer în timp real, dar videoclipurile din joc bazate pe CGI sunt de asemenea adăugate periodic.

Imaginile în mișcare sunt create prin animație pe computer, care este o zonă mai îngustă a graficii CGI, care este aplicabilă și în cinema, unde vă permite să creați efecte care nu pot fi obținute folosind machiajul tradițional și animatronica. Animația pe computer poate înlocui munca cascadorilor și a figuranților, precum și peisajul.

infografice

Termenul „infografică” (din lat. informație- conștientizare, clarificare, prezentare; iar altele – greacă. grafică - scris, din grapho - scriu) denotă un mod grafic de prezentare a informațiilor, datelor și cunoștințelor.

Gama de aplicare a infograficului este uriașă - geografie, jurnalism, educație, statistică, texte tehnice. Ajută nu numai la organizarea unor cantități mari de informații, dar și să arate mai clar relația dintre obiecte și fapte în timp și spațiu, precum și să demonstreze tendințele.

Infografica poate fi numită orice combinație de text și grafică creată cu intenția de a spune o anumită poveste, de a transmite un anumit fapt. Infografica funcționează acolo unde trebuie să arăți dispozitivul și algoritmul a ceva, relația dintre obiecte și fapte în timp și spațiu, să demonstrezi o tendință, să arăți cum arată, să organizezi cantități mari de informații.

Un infografic este o reprezentare vizuală a informațiilor. Folosit acolo unde informațiile complexe trebuie prezentate rapid și clar.

• Animatronica - o tehnică folosită în cinematografie, animație, modelare pe computer pentru a crea efecte speciale de mișcare a părților artificiale ale corpului unei persoane, animal sau alte obiecte.

Software-ul de modelare 3D vă poate ajuta să transformați unele dintre ideile dvs. în modele și prototipuri frumoase pe care apoi le puteți utiliza într-o varietate de scopuri. Aceste instrumente vă permit să creați modele de la zero, indiferent de nivelul de experiență. Unele editoare 3D sunt destul de simple, astfel încât chiar și un începător le poate stăpâni într-un timp scurt. Astăzi, modelele 3D sunt folosite într-o mare varietate de domenii: cinema, jocuri pe calculator, design interior, arhitectură și multe altele.

Alegerea celui mai bun software de simulare este adesea dificilă, deoarece nu este ușor să găsești un program care să aibă toate funcționalitățile necesare. FreelanceToday vă oferă 20 de programe de modelare 3D gratuite.

Daz Studio este un software de modelare 3D puternic, dar complet gratuit. Acest lucru nu înseamnă că acesta este un instrument ușor de învățat - începătorii vor trebui să studieze capacitățile programului pentru o lungă perioadă de timp. Creatorii programului s-au ocupat de experiența utilizatorului, dar comoditatea Daz Studio nu va fi apreciată imediat. Una dintre caracteristicile programului este crearea de imagini 3D accelerate de GPU în timpul redării, ceea ce face posibilă crearea unor modele foarte realiste. Tot în Daz Studio există suport pentru crearea de scene și funcționalitate pentru animarea modelelor.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X

Software-ul gratuit de modelare 3D OpenSCAD este conceput pentru design serios (design industrial, interioare, arhitectură). Aspectele artistice ale creatorilor programului au fost mult mai puțin interesate. Spre deosebire de alte programe de acest fel, OpenSCAD nu este un instrument interactiv - este un compilator 3D care afișează detaliile proiectului în 3D.

Disponibil pentru: Ferestre | OS X | linux

AutoDesk 123D este o colecție mare de diverse instrumente de modelare CAD și 3D. Folosind programul, puteți proiecta, crea și vizualiza aproape orice model 3D. AutoDesk acceptă și tehnologia de imprimare 3D. Site-ul principal AutoDesk 123D are mai mulți sateliți unde puteți găsi multe modele 3D gratuite interesante pentru a vă juca sau pentru a le folosi doar pentru uz personal.

Disponibil pentru: Ferestre | OS X | iOS |

Meshmixer 3.0 vă permite să proiectați și să vizualizați structuri 3D combinând două sau mai multe modele în doar câțiva pași simpli. Programul are o funcție convenabilă „tăiați și lipiți” pentru aceasta, adică puteți tăia părțile necesare din model și le puteți lipi într-un alt model. Programul acceptă chiar și sculptarea - utilizatorul poate crea o sculptură virtuală, modelând și rafinând suprafața în același mod ca și cum ar sculpta un model din lut. Și toate acestea în timp real! Programul acceptă imprimarea 3D, modelele finite sunt complet optimizate pentru a fi trimise la imprimantă.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X

3DReshaper este un software de modelare 3D accesibil și ușor de utilizat. Programul poate fi utilizat în diverse domenii precum artă, minerit, inginerie civilă sau construcții navale. 3DReshaper vine cu suport pentru diverse scenarii și texturi și are multe instrumente și funcții utile care facilitează procesul de modelare 3D.

Disponibilpentru: Windows

Programul gratuit 3D Crafter este conceput pentru modelarea 3D în timp real și crearea de animații. Caracteristica principală a acestui editor este o abordare intuitivă de tip drag-and-drop. Modelele complexe pot fi construite cu forme simple, iar programul acceptă sculptarea și imprimarea 3D. Acesta este unul dintre cele mai convenabile instrumente pentru crearea animației.

Disponibilpentru: Windows

PTC Creo este un sistem cuprinzător conceput special pentru inginerii care lucrează în domeniul ingineriei mecanice, precum și pentru proiectanți și tehnologi. Programul va fi util și pentru designerii care creează produse folosind metode de proiectare asistată de computer. Modelarea directă vă permite să creați modele din desene existente sau să utilizați software-ul pentru a vizualiza idei noi. Modificările geometriei unui obiect pot fi făcute foarte rapid, ceea ce accelerează semnificativ procesul de lucru. Programul, spre deosebire de cele anterioare, este plătit, dar există o perioadă de probă de 30 de zile și o versiune gratuită pentru profesori și studenți.

Disponibilpentru: Windows

Software-ul gratuit LeoCAD este un sistem de proiectare asistată de computer pentru modele LEGO virtuale. Există versiuni pentru Windows, Mac OS și Linux. Programul poate fi o alternativă bună la Lego Digital Designer (LDD), deoarece are o interfață simplă, acceptă cadre cheie și funcționează în modul animație. Este suportul pentru animație care diferențiază LeoCAD de alte programe cu un plan similar.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X | linux

VUE Pioneer vă va ajuta să creați un model 3D pentru a vizualiza peisajul. Software-ul poate fi util pentru utilizatorii avansați care caută instrumente de randare convenabile. Pioneer vă permite să creați peisaje 3D uimitoare cu un număr mare de presetări și oferă acces direct la conținutul Cornucopia 3D. Cu ajutorul programului, puteți crea multe efecte de iluminare.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X

Netfabb nu este doar un program pentru vizualizarea scenelor 3D interactive, ci poate fi folosit pentru a analiza, edita și modifica modele 3D. Programul acceptă imprimarea 3D și este cel mai ușor și mai simplu instrument în ceea ce privește instalarea și utilizarea.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X | linux

NaroCad gratuit este un sistem CAD complet și extensibil bazat pe tehnologia OpenCascade care rulează pe platformele Windows și Linux. Programul are toate funcționalitățile necesare, există suport pentru operațiuni de modelare 3D de bază și avansate. Funcțiile programului pot fi extinse folosind plug-in-uri și interfața software.

Disponibilpentru: Ferestre | linux

LEGO Digital Designer vă permite să construiți modele 3D folosind cărămizi (blocuri) virtuale ale constructorului LEGO. Rezultatul poate fi exportat în diferite formate și poate continua să lucreze în alte editoare 3D.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X

Programul gratuit ZCAD poate fi folosit pentru a crea desene 2D și 3D. Editorul acceptă diverse platforme și oferă unghiuri excelente de vizualizare. Prezența multor instrumente convenabile vă permite să rezolvați majoritatea problemelor asociate cu modelarea obiectelor tridimensionale. Interfața cu utilizatorul a programului este simplă și clară, ceea ce facilitează foarte mult procesul de desen. Proiectul finalizat poate fi salvat în AutoCAD și în alte formate 3D populare.

Disponibilpentru: Ferestre | linux

Versiunea gratuită a Houdini FX, Houdini Apprentice, este destinată studenților, artiștilor și pasionaților care creează proiecte de modele 3D necomerciale. Programul are o funcționalitate oarecum trunchiată, dar în același timp destul de largă și o interfață de utilizator atent gândită. Dezavantajele versiunii gratuite includ filigranul care este afișat pe vizualizarea 3D.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X | linux

Aplicația pentru foile de lucru de proiectare vă permite să creați modele 3D destul de detaliate. Creatorii programului s-au ocupat de funcțiile care vă permit să eliminați zonele cu probleme prin modificarea și adăugarea la designul existent. De asemenea, cu DesignSpark, puteți schimba rapid conceptul de produs 3D. Programul acceptă tehnici de modelare directă și imprimarea 3D a modelelor.

Disponibilpentru: Windows

FreeCAD este un modelator 3D parametric conceput pentru a crea obiecte reale de orice dimensiune. Utilizatorul poate schimba cu ușurință designul folosind istoricul modelului și modificarea parametrilor individuali. Programul este multiplatform, poate citi și scrie diferite formate de fișiere. FreeCAD vă permite să vă creați propriile module și apoi să le utilizați în continuare.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X | linux

Programul gratuit Sculptris va deschide utilizatorilor o fereastră în lumea captivantă a 3D. Caracteristicile Sculptris sunt navigarea ușoară și ușurința în utilizare. Programul este ușor de stăpânit chiar și pentru un începător care nu are experiență în artă digitală sau modelare 3D. Procesul de lucru este conceput astfel încât să puteți uita de geometrie și să creați doar un model, consumând în același timp cu atenție resursele computerului.

Disponibil pentru: Ferestre | linux

MeshMagic poate fi folosit pentru a reda fișiere în 3D, precum și pentru a crea obiecte 2D sau pentru a le converti în 3D. Software-ul are o interfață intuitivă și poate fi folosit pentru a rezolva o mare varietate de sarcini. Mesh Magic în prezent acceptă numai Windows. Rezultatul este salvat în formatul popular STL, care poate fi deschis și editat în majoritatea instrumentelor de modelare 3D online și offline.

Disponibilpentru: Windows

Open Cascade este un kit de dezvoltare software pentru crearea de aplicații 3D-CAD. Include biblioteci de clasă C++ dedicate, dezvoltate de comunitate, care pot fi utilizate pentru modelare, vizualizare și schimb de date, precum și pentru dezvoltarea rapidă a aplicațiilor.

Disponibilpentru: Ferestre | OS X | linux

Întrebarea care este motorul întregii industrii de calculatoare a fost de multă îngrijorare pentru mulți utilizatori. Sau este Intel, care, fără încetare, lansează și lansează noi procesoare. Dar cine îi obligă atunci să cumpere? Poate că Microsoft este de vină pentru tot, ceea ce face constant ferestrele sale mai mari și mai frumoase? Nu, vă puteți mulțumi cu versiunile vechi ale programelor - mai ales că gama capacităților acestora practic nu se schimbă. Concluzia sugerează de la sine - jocurile sunt de vină pentru tot. Da, sunt jocurile care tind să devină din ce în ce mai mult ca lumea reală, creându-și o copie virtuală, își doresc resurse din ce în ce mai puternice.

Întreaga istorie a graficii computerizate pe PC este dovada acestui lucru. Amintiți-vă, la început au fost Tetris, Diggers, Arkanoids. Toată grafica a constat în redesenarea unor zone mici ale ecranului, sprite-uri și a funcționat bine chiar și pe XT. Dar acele zile au trecut. Steaua de simulare a crescut.

Odată cu lansarea unor jocuri precum F19, Formula 1 etc., în care trebuia să redesenăm întregul ecran, pregătindu-l în memorie, cu toții trebuia să obținem cel puțin 286 de procesoare. Dar progresul nu s-a oprit aici. Dorința de a asemăna lumea virtuală din joc cu lumea reală s-a intensificat și s-a născut Wolf 3D.

Acesta este, s-ar putea spune, primul joc 3D în care a fost modelată un fel de lume, dar totuși realistă. Pentru a-l implementa, a trebuit să folosim memoria superioară (mai mult de 640 KB) și să conducem programul în modul protejat. Pentru un joc cu drepturi depline, a trebuit să instalez un procesor 80386. Dar și lumea Wolf 3D a suferit deficiențe. Deși pereții nu erau doar dreptunghiuri solide, erau plini cu texturi de rezoluție scăzută, astfel încât suprafețele păreau decente doar de la distanță. Desigur, a fost posibil să mergem pe calea creșterii rezoluției texturilor, amintiți-vă, de exemplu, DOOM. Apoi a trebuit să trecem înapoi la un procesor mai nou și să creștem cantitatea de memorie. Adevărat, nu contează, deși imaginea s-a îmbunătățit, dar toate aceleași neajunsuri erau inerente în ea. Da, și obiecte plate și monștri - cui îi pasă. Și apoi a crescut steaua lui Quake. În acest joc, a fost aplicată o abordare revoluționară - z-buffer, care a făcut posibilă acordarea de volum tuturor obiectelor. Cu toate acestea, întregul joc încă a funcționat la rezoluție scăzută și nu a fost foarte realist.

Se prepara o nouă soluție hardware. Și această soluție s-a dovedit a fi, în general, întinsă la suprafață. Deoarece utilizatorii doresc să se joace într-o lume virtuală tridimensională, procesul de creare a acesteia (amintiți-vă de minutele de așteptare petrecute la 3D Studio înainte de apariția următoarei imagini) trebuie accelerat drastic. Și din moment ce procesorul central se descurcă foarte prost cu această sarcină, a fost luată o decizie revoluționară - să ia una specializată.

Și apoi producătorul de sloturi 3Dfx a ieșit, făcând ca acest basm să devină realitate cu ajutorul GPU-ului său Voodoo. Omenirea a mai făcut un pas în lumea virtuală.

Și din moment ce nu există un sistem de operare pe PC cu ferestre de textură care plutesc înapoi în ceață și nu este de așteptat, întregul aparat grafic 3D poate fi aplicat doar la jocuri, ceea ce este realizat cu succes de toată omenirea civilizată.

Model

Pentru a afișa obiecte tridimensionale pe un ecran de monitor, este necesară o serie de procese (numite de obicei conductă), urmate de traducerea rezultatului într-o vedere bidimensională. Inițial, un obiect este reprezentat ca un set de puncte, sau coordonate, în spațiul tridimensional. Un sistem de coordonate tridimensional este definit de trei axe: orizontală, verticală și adâncime, denumite în mod obișnuit axele x, y și, respectiv, z. Un obiect poate fi o casă, o persoană, o mașină, un avion sau o întreagă lume 3D, iar coordonatele determină poziția vârfurilor (punctele nodale) care alcătuiesc obiectul în spațiu. Prin conectarea vârfurilor obiectului cu linii, obținem un model wireframe, numit așa deoarece doar marginile suprafețelor unui corp tridimensional sunt vizibile. Un cadru sârmă definește zonele care alcătuiesc suprafața unui obiect care pot fi umplute cu culoare, texturi și iluminate de raze de lumină.

Orez. 1: cadru fir cub

Chiar și cu această explicație simplificată a conductei de grafică 3D, devine clar cât de mult calcul este necesar pentru a desena un obiect 3D pe un ecran 2D. Ne putem imagina cât de mult crește cantitatea de calcule necesare asupra sistemului de coordonate dacă obiectul se mișcă.

Orez. 2: Model de aeronavă cu suprafețe umbrite

Rol API

O interfață programabilă de aplicație (API) constă din funcții care controlează conducta 3D în software, dar poate profita de implementarea hardware 3D, dacă este disponibilă. Dacă există un accelerator hardware, API-ul profită de el, dacă nu, atunci API-ul funcționează cu setări optime concepute pentru cele mai comune sisteme. Astfel, datorită utilizării API-ului, orice număr de instrumente software poate fi suportat de orice număr de acceleratoare 3D hardware.

Pentru aplicațiile generale și de divertisment, există următoarele API-uri:

• Microsoft Direct3D
• Renderware criteriu
• Argonaut BRender
• Intel 3DR

Apple își promovează propria interfață Rave pe baza propriei API Quickdraw 3D.

Pentru aplicațiile profesionale care rulează sub WindowsNT, interfața OpenGL domină. Autodesk, cel mai mare producător de aplicații de inginerie, și-a dezvoltat propriul API numit Heidi.
Companii precum Intergraph - RenderGL și 3DFX - GLIde și-au dezvoltat, de asemenea, API-urile.

Existența și disponibilitatea interfețelor 3D care acceptă mai multe subsisteme și aplicații grafice crește nevoia de acceleratoare hardware pentru grafică 3D în timp real. Aplicațiile de divertisment sunt principalul consumator și client al unor astfel de acceleratoare, dar nu uitați de aplicațiile profesionale pentru procesarea graficelor 3D care rulează sub Windows NT, multe dintre acestea fiind transferate de la stațiile de lucru performante precum Silicon Graphics pe platforma PC. Aplicațiile de internet vor beneficia foarte mult de agilitatea, intuitivitatea și flexibilitatea incredibile pe care le oferă GUI 3D. Interacțiunea pe World Wide Web va fi mult mai ușoară și mai convenabilă dacă are loc în spațiu tridimensional.

accelerator grafic

Piața subsistemelor grafice înainte de apariția conceptului multimedia a fost relativ ușor de dezvoltat. O etapă importantă în dezvoltare a fost standardul VGA (Video graphics Array), dezvoltat de IBM în 1987, datorită căruia producătorii de adaptoare video au putut folosi rezoluție mai mare (640x480) și adâncime de culoare mai mare pe monitorul unui computer. Odată cu popularitatea tot mai mare a sistemului de operare Windows, există o nevoie urgentă de acceleratoare hardware pentru grafică 2D pentru a descărca procesorul central al sistemului, care este forțat să proceseze evenimente suplimentare. Distragerea atenției CPU pentru procesarea grafică afectează semnificativ performanța generală a GUI (Graphical User Interface) - interfața grafică cu utilizatorul și, deoarece Windows și aplicațiile sale necesită cât mai multe resurse CPU posibil, procesarea grafică a fost efectuată cu o prioritate mai mică. , adică făcut foarte încet. Producătorii au adăugat caracteristici de procesare grafică 2D la produsele lor, cum ar fi desenarea ferestrelor când sunt deschise și minimizate, un cursor hardware care este vizibil în mod constant atunci când deplasați indicatorul și pictarea zonelor de pe ecran la o frecvență mare de reîmprospătare a imaginii. Așadar, a existat un procesor care oferă accelerație VGA (Accelerated VGA - AVGA), cunoscut și sub numele de Windows sau GUI accelerator, care a devenit un element obligatoriu în computerele moderne.

Introducerea multimedia a creat noi provocări prin adăugarea de componente precum audio și video digital la setul de caracteristici grafice 2D. Este ușor de observat astăzi că multe produse AVGA acceptă procesarea video digitală în hardware. Prin urmare, dacă monitorul redă videoclipuri într-o fereastră de dimensiunea unui timbru poștal - este timpul să îl instalați în mașina dvs. accelerator multimedia. Acceleratorul multimedia (acceleratorul multimedia) are de obicei funcții hardware încorporate care vă permit să scalați imaginea video de-a lungul axelor x și y, precum și să convertiți semnalul digital în analog în hardware pentru ieșire pe monitor în format RGB. Unele acceleratoare multimedia pot avea, de asemenea, capabilități de decompresie video digitală încorporate.

Designerii grafici trebuie să își bazeze cerințele parțial pe dimensiunea monitorului computerului, parțial pe GUI și parțial pe GPU. Standardul VGA primar, cu o rezoluție de 640x480 pixeli, era adecvat pentru monitoarele de 14" cele mai comune la acea vreme. Astăzi, monitoarele cu o dimensiune a tubului diagonal de 17" sunt cele mai preferate datorită capacității de a afișa imagini cu o rezoluție de 1024x768 sau mai mult.

Principala tendință în trecerea de la VGA la acceleratoarele multimedia a fost capacitatea de a încadra cât mai multe informații vizuale pe monitorul unui computer. Utilizarea graficii 3D este o dezvoltare logică a acestei tendințe. Cantități uriașe de informații vizuale pot fi stoarse în spațiul limitat al ecranului unui monitor dacă sunt prezentate în 3D. Prelucrarea graficelor tridimensionale în timp real permite utilizatorului să opereze cu ușurință datele prezentate.

Motoare de joc

Prima regulă a jocurilor pe calculator este că nu există reguli. În mod tradițional, dezvoltatorii de jocuri sunt mai interesați de grafica cool din programele lor decât de sfaturile tehnicienilor. În timp ce dezvoltatorii au la dispoziție multe API-uri 3D, cum ar fi Direct3D, unii programatori merg pe calea creării propriilor interfețe sau motor de joc 3D. Motoarele de joc proprietare sunt una dintre modalitățile prin care dezvoltatorii pot obține un realism vizual incredibil, de fapt, la limita programării grafice.

Nu este nimic mai de dorit pentru un dezvoltator decât să aibă acces direct la caracteristicile hardware ale componentelor sistemului. Mai mulți dezvoltatori cunoscuți și-au creat propriile motoare de joc, rulând cu utilizarea optimă a acceleratoarelor hardware grafice, care le-au adus faimă și bani. De exemplu, motoarele Interplay pentru Descent II și id Software pentru Quake oferă o adevărată acțiune 3D folosind funcții hardware 3D complete, acolo unde sunt disponibile.

Grafică fără compromisuri

Discuțiile care se poartă de ceva vreme despre perspectivele de utilizare a graficii 3D în domenii precum divertisment și business au alimentat până la limită interesul potențialilor utilizatori, un nou tip de produs a apărut deja pe piață. Aceste noi soluții tehnologice combină suport excelent pentru grafică 2D, care îndeplinește cerințele actuale pentru acceleratoarele Windows, suport hardware pentru caracteristicile grafice 3D și redă video digital la rata de cadre necesară.
În principiu, aceste produse pot fi atribuite în siguranță unei noi generații de subsisteme grafice care oferă grafică fără compromis, ocupând un loc demn de echipament standard în sistemele de calcul desktop.
Printre reprezentanții noii generații pot fi menționate, ca exemplu, următoarele produse:

• CPU Bilet de calatorie companiilor Tehnologii vizuale numărul nouă
• serie de procesoare FECIOARĂ companiilor S3 Inc.
• CPU RIVA128, dezvoltat în comun de companii SGS Thomsonși nVidia

Tehnologia grafică 3D

Să reușim totuși să vă convingem să încercați grafica 3D în acțiune (dacă nu ați făcut-o deja) și vă decideți să jucați unul dintre jocurile 3D concepute pentru utilizarea unei plăci video 3D.
Să presupunem că un simulator de curse de mașini s-a dovedit a fi un astfel de joc, iar mașina ta este deja la început, gata să se grăbească să cucerească noi recorduri. Există o numărătoare inversă înainte de lansare și observați că vizualizarea din cabina de pilotaj afișată pe ecranul monitorului este ușor diferită de cea cu care sunteți obișnuit.
Ai mai participat la astfel de curse, dar pentru prima dată imaginea te lovește cu un realism excepțional, forțându-te să crezi în realitatea a ceea ce se întâmplă. Orizontul, împreună cu obiectele îndepărtate, se scufundă în ceața dimineții. Drumul arată neobișnuit de neted, asfaltul nu este un set de pătrate gri murdare, ci un pavaj monocromatic cu marcaje rutiere aplicate. Copacii de-a lungul drumului au într-adevăr coroane de foioase în care frunzele individuale par să fie vizibile. Din întregul ecran în ansamblu, se obține impresia unei fotografii de înaltă calitate, cu o perspectivă reală, și nu ca o încercare jalnică de a simula realitatea.

Să încercăm să ne dăm seama ce soluții tehnice permit plăcilor video 3D să transmită realitatea virtuală cu un asemenea realism. Cum au reușit instrumentele vizuale ale PC-ului să atingă nivelul de studiouri profesionale care se ocupă de grafică tridimensională.

O parte din operațiunile de calcul asociate cu afișarea și modelarea lumii tridimensionale este acum transferată în acceleratorul 3D, care este inima plăcii video 3D. Procesorul central nu este acum practic ocupat cu probleme de afișare, imaginea ecranului este formată de placa video. Acest proces se bazează pe implementarea unui număr de efecte la nivel hardware, precum și pe utilizarea unui aparat matematic simplu. Să încercăm să ne dăm seama ce poate face exact un procesor grafic 3D.

Revenind la exemplul nostru de simulator de curse, să ne gândim la modul în care este realizată afișarea realistă a suprafețelor de drum sau a clădirilor aflate pe marginea drumului. Acest lucru se face folosind o tehnică comună numită maparea texturii.
Acesta este cel mai frecvent efect pentru modelarea suprafeței. De exemplu, fațada unei clădiri ar necesita mai multe fețe pentru a modela mai multe cărămizi, ferestre și uși. Cu toate acestea, textura (o imagine suprapusă pe întreaga suprafață deodată) oferă mai mult realism, dar necesită mai puține resurse de calcul, deoarece vă permite să operați cu întreaga fațadă ca o singură suprafață. Înainte ca suprafețele să lovească ecranul, acestea sunt texturate și umbrite. Toate texturile sunt stocate în memorie, de obicei instalate pe placa grafică. Apropo, este imposibil să nu observați aici că utilizarea AGP face posibilă stocarea texturilor în memoria sistemului, iar volumul acestuia este mult mai mare.

Evident, atunci când suprafețele sunt texturate, perspectiva trebuie luată în considerare, de exemplu, la afișarea unui drum cu o mediană care se extinde dincolo de orizont. Corectarea perspectivei este necesară pentru ca obiectele texturate să arate corect. Se asigură că bitmap-ul se suprapune corect pe diferite părți ale obiectului - atât cele care sunt mai aproape de observator, cât și cele care sunt mai îndepărtate.
Corectarea perspectivei este o operațiune care necesită foarte mult timp, așa că adesea puteți găsi că implementarea nu este tocmai corectă.

Când aplicați texturi, în principiu, puteți vedea și cusăturile dintre cele mai apropiate două hărți de biți. Sau, mai frecvent, în unele jocuri, când înfățișați un drum sau coridoare lungi, pâlpâirea este vizibilă în timpul mișcării. Pentru a depăși aceste dificultăți, se aplică filtrarea (de obicei bi- sau tri-liniară).

Filtrarea biliniară este o metodă de eliminare a distorsiunilor de imagine. Când obiectul se rotește sau se mișcă încet, pixelii pot sări dintr-un loc în altul, ceea ce provoacă pâlpâirea. Pentru a reduce acest efect, filtrarea biliniară utilizează o medie ponderată a patru pixeli de textură adiacenți pentru a afișa un punct de suprafață.

Filtrarea triliniară este ceva mai complicată. Pentru a obține fiecare pixel al imaginii, se ia o medie ponderată a rezultatelor a două niveluri de filtrare biliniară. Imaginea rezultată va fi și mai clară și mai puțin pâlpâitoare.

Texturile care formează suprafața unui obiect își schimbă aspectul în funcție de modificarea distanței de la obiect la poziția ochilor privitorului. Într-o imagine în mișcare, de exemplu, pe măsură ce obiectul se îndepărtează de vizualizator, bitmap-ul texturii ar trebui să scadă în dimensiune odată cu dimensiunea obiectului redat. Pentru a efectua această transformare, GPU-ul convertește bitmapurile texturii la dimensiunea corespunzătoare pentru a acoperi suprafața obiectului, dar imaginea trebuie să rămână naturală, de exemplu. obiectul nu trebuie să se deformeze într-un mod neașteptat.

Pentru a evita schimbările neașteptate, majoritatea proceselor grafice creează o serie de hărți de biți de textură prefiltrate, cu rezoluție redusă, un proces numit mapare mip . Apoi, programul de grafică determină automat ce textură să folosească pe baza detaliilor imaginii care este deja afișată. În consecință, dacă obiectul este redus în dimensiune, dimensiunea bitmap-ului său de textură este, de asemenea, redusă.

Dar să revenim la mașina noastră de curse. Drumul în sine pare deja realist, dar se observă probleme cu marginile sale! Amintiți-vă cum arată o linie trasată pe ecran care nu este paralelă cu marginea sa. Aici și la drumul nostru sunt „margini rupte”. Și pentru a combate acest dezavantaj, se folosește imaginea.

marginile rupte		Margini fine

Aceasta este o modalitate de procesare (interpolare) a pixelilor pentru a obține margini (borduri) mai clare ale unei imagini (obiect). Cea mai des folosită tehnică este de a crea o tranziție lină de la culoarea liniei sau a marginii la culoarea de fundal. Culoarea unui punct situat la limita obiectelor este determinată ca media culorilor a două puncte de limită. Cu toate acestea, în unele cazuri, un efect secundar al anti-aliasing este estomparea marginilor.

Ne apropiem de punctul cheie în funcționarea tuturor algoritmilor 3D. Să presupunem că pista pe care circulă mașina noastră de curse este înconjurată de un număr mare de obiecte diverse - clădiri, copaci, oameni.
Aici, principala problemă pentru procesorul 3D este modul de a determina care dintre obiecte se află în câmpul vizual și cum sunt ele iluminate. Mai mult, să știi ce este vizibil în acest moment nu este suficient. Este necesar să existe informații despre poziția relativă a obiectelor. Pentru a rezolva această problemă, se folosește o tehnică numită z-buffering. Aceasta este cea mai fiabilă metodă de îndepărtare a suprafețelor ascunse. Așa-numitul buffer z stochează valorile adâncimii tuturor pixelilor (coordonatele z). Când este calculat (redat) un nou pixel, adâncimea acestuia este comparată cu valorile stocate în z-buffer și, mai precis, cu adâncimile pixelilor deja randați cu aceleași coordonate x și y. Dacă noul pixel are o valoare de adâncime mai mare decât orice valoare din z-buffer, noul pixel nu este scris în buffer pentru afișare, dacă este mai mică decât este.

Z-buffering în implementarea hardware crește foarte mult performanța. Cu toate acestea, z-buffer-ul ocupă cantități mari de memorie: de exemplu, chiar și la o rezoluție de 640x480, un z-buffer pe 24 de biți va ocupa aproximativ 900 KB. Această memorie trebuie instalată și pe placa grafică 3D.

Rezoluția z-buffer-ului este cel mai important atribut al acestuia. Este esențial pentru afișarea de înaltă calitate a scenelor cu mare profunzime. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât discretitatea coordonatelor z este mai mare și redarea obiectelor îndepărtate este mai precisă. Dacă nu există o rezoluție suficientă la randare, atunci se poate întâmpla ca două obiecte suprapuse să primească aceeași coordonată z, ca urmare, echipamentul nu va ști care obiect este mai aproape de vizualizator, ceea ce poate provoca distorsiuni ale imaginii.
Pentru a evita aceste efecte, plăcile profesionale au un z-buffer pe 32 de biți și sunt echipate cu cantități mari de memorie.

În plus față de elementele de bază de mai sus, plăcile grafice 3D au de obicei capacitatea de a reda câteva funcții suplimentare. De exemplu, dacă ați condus mașina de curse în nisip, vederea ar fi obstrucționată de praful în creștere. Pentru a implementa aceste efecte și similare, se folosește aburirea. Acest efect este creat prin combinarea pixelilor de culoare ale computerului cu o culoare de ceață, controlată de o funcție care determină adâncimea de ceață. Folosind același algoritm, obiectele îndepărtate sunt scufundate în ceață, creând iluzia distanței.

Lumea reală este formată din obiecte transparente, translucide și opace. Pentru a ține cont de această circumstanță, se folosește amestecul alfa - o metodă de transmitere a informațiilor despre transparența obiectelor translucide. Efectul de transluciditate este creat prin combinarea culorii pixelului original cu pixelul aflat deja în tampon.
Ca rezultat, culoarea punctului este o combinație de culorile primului plan și ale fundalului. De obicei, alfa are o valoare normalizată între 0 și 1 pentru fiecare pixel de culoare. Pixel nou = (alfa)(culoarea pixelului A) + (1 - alfa)(culoarea pixelului B).

Evident, pentru a crea o imagine realistă a ceea ce se întâmplă pe ecran, este necesară actualizarea frecventă a conținutului acestuia. La formarea fiecărui cadru următor, acceleratorul 3D parcurge din nou întreaga cale de numărare, așa că trebuie să aibă o viteză considerabilă. Dar în grafica 3D, se folosesc alte metode pentru a face mișcarea mai lină. Cea cheie este Double Buffering.
Imaginează-ți vechiul truc al animatorilor care desenează un personaj de desene animate pe colțurile unui teanc de hârtie, cu o poziție ușor diferită pe fiecare foaie ulterioară. Derulând prin întreaga stivă, îndoind colțul, vom vedea mișcarea lină a eroului nostru. Aproape același principiu de funcționare are Double Buffering în animația 3D, adică. următoarea poziție a personajului este deja desenată înainte ca pagina curentă să fie răsturnată. Fără utilizarea tamponării duble, imaginea nu va avea netezimea necesară, adică. va fi intermitent. Bufferingul dublu necesită două zone rezervate în framebuffer-ul plăcii grafice 3D; ambele zone trebuie să se potrivească cu dimensiunea imaginii afișate pe ecran. Metoda folosește două buffere pentru a primi o imagine: unul pentru afișarea imaginii, celălalt pentru randare. În timp ce conținutul unui buffer este redat, altul este redat. Când următorul cadru este procesat, tampoanele sunt schimbate (schimbate). Astfel, jucătorul vede o imagine excelentă tot timpul.

În încheierea discuției despre algoritmii utilizați în acceleratoarele grafice 3D, să încercăm să ne dăm seama cum aplicarea tuturor efectelor separat vă permite să obțineți o imagine completă. Grafica 3D este implementată folosind un mecanism în mai multe etape numit conductă de randare.
Utilizarea procesării pipeline face posibilă accelerarea în continuare a execuției calculelor datorită faptului că calculele pentru următorul obiect pot fi începute înainte de finalizarea calculelor celui precedent.

Conducta de randare poate fi împărțită în 2 etape: procesarea geometriei și rasterizare.

La prima etapă a procesării geometrice, transformarea coordonatelor (rotația, translația și scalarea tuturor obiectelor), tăierea părților invizibile ale obiectelor, calculul luminii, determinarea culorii fiecărui vârf ținând cont de toate sursele de lumină și procesul de împărțire a imaginii. se execută în forme mai mici. Pentru a descrie natura suprafeței unui obiect, acesta este împărțit în diferite poligoane.
Împărțirea în triunghiuri și patrulatere este cel mai des folosită la afișarea obiectelor grafice, deoarece acestea sunt cel mai ușor de calculat și manipulat. În acest caz, coordonatele obiectelor sunt convertite din reprezentare reală în reprezentare întreagă pentru a accelera calculele.

În a doua etapă, toate efectele descrise sunt aplicate imaginii în următoarea secvență: îndepărtarea suprafețelor ascunse, suprapunerea texturii ținând cont de perspectiva texturilor (folosind un z-buffer), aplicarea efectelor de ceață și transluciditate, anti-aliasing . După aceea, următorul punct este considerat gata pentru a fi plasat în tampon de la următorul cadru.

Din toate cele de mai sus, puteți înțelege în ce scopuri este folosită memoria instalată pe placa de accelerație 3D. Stochează texturi, buffer-ul z și bufferele de cadru următor. Când utilizați magistrala PCI, nu puteți utiliza RAM obișnuită în aceste scopuri, deoarece viteza plăcii video va fi limitată semnificativ de lățimea de bandă a magistralei. De aceea, avansarea magistralei AGP este deosebit de promițătoare pentru dezvoltarea graficii 3D, ceea ce face posibilă conectarea directă a cipul 3D la procesor și, prin urmare, organizarea unui schimb rapid de date cu RAM. Această soluție, în plus, ar trebui să reducă costul acceleratoarelor 3D datorită faptului că pe placă va rămâne doar puțină memorie pentru frame-buffer.

Concluzie

Introducerea pe scară largă a graficii 3D a determinat o creștere a puterii computerelor fără nicio creștere semnificativă a prețului acestora. Utilizatorii sunt uimiți de posibilități și dornici să le încerce pe computerele lor. Multe hărți 3D noi permit utilizatorilor să vadă grafică 3D în timp real pe computerele lor de acasă. Aceste noi acceleratoare vă permit să adăugați realism imaginilor și să accelerați ieșirea grafică ocolind CPU-ul, bazându-se pe propriile capacități hardware.

Deși capabilitățile 3D sunt utilizate în prezent doar în jocuri, este de așteptat ca și aplicațiile de afaceri să poată beneficia de ele în viitor. De exemplu, proiectarea asistată de calculator trebuie deja să scoată obiecte tridimensionale. Acum, crearea și proiectarea vor fi posibile pe un computer personal datorită oportunităților care se deschid. Grafica 3D poate schimba, de asemenea, modul în care oamenii interacționează cu computerele. Utilizarea interfețelor software 3D ar trebui să facă procesul de comunicare cu un computer și mai ușor decât în ​​prezent.

Acest tip de grafică pe computer a absorbit o mulțime de grafică vectorială și raster. Este utilizat în dezvoltarea proiectelor de amenajare interioară, a obiectelor de arhitectură, în publicitate, în realizarea de programe educaționale pentru calculator, clipuri video, imagini vizuale ale pieselor și produselor din inginerie mecanică etc.

Grafică pe computer 3D vă permite să creați scene tridimensionale volumetrice cu modelarea condițiilor de iluminare și a punctelor de vedere.

Pentru a studia tehnicile și mijloacele de compoziție, cum ar fi transferul de spațiu, mediu, clarobscur, legile perspectivei liniare, aeriene și de culoare, avantajele acestui tip de grafică pe computer față de grafica vectorială și raster sunt evidente aici. În grafica 3D, imaginile (sau personajele) sunt modelate și mutate în spațiu virtual, într-un mediu natural sau într-un interior, iar animația lor vă permite să vedeți un obiect din orice punct de vedere, să îl mutați într-un mediu și spațiu creat artificial. , desigur, însoțită de efecte speciale.

Grafica tridimensională pe computer, ca și grafica vectorială, este orientată pe obiecte, ceea ce vă permite să schimbați atât toate elementele unei scene tridimensionale, cât și fiecare obiect individual. Acest tip de grafică pe computer are un mare potențial de a sprijini desenul tehnic. Cu ajutorul editorilor grafici de grafică computerizată tridimensională, de exemplu Autodesk 3D Studio, puteți realiza imagini vizuale ale pieselor și produselor ingineriei mecanice, precum și să realizați machete ale clădirilor și obiectelor de arhitectură studiate în secțiunea corespunzătoare de desen de arhitectură și construcție. Odată cu aceasta, poate fi oferit suport grafic pentru astfel de secțiuni de geometrie descriptivă precum proiecțiile în perspectivă, axonometrice și ortogonale, deoarece principiile pentru construirea imaginilor în grafica computerizată tridimensională sunt împrumutate parțial de la acestea.

Pentru arte și meșteșuguri, grafica pe computer 3D oferă o oportunitate de modelare a produselor viitoare cu transferul texturii și texturii materialelor din care vor fi realizate aceste produse. Capacitatea de a vedea aspectul produsului din orice punct de vedere înainte de a fi încorporat în material vă permite să faceți modificări și corecții la forma sau proporțiile acestuia, care ar putea să nu mai fie posibile după începerea lucrului (de exemplu, bijuterii, turnare metalică decorativă etc.). În aceeași direcție, grafica 3D pe computer poate fi folosită pentru a susține sculptura, designul, grafica artistică etc. Animația 3D și efectele speciale sunt, de asemenea, create folosind grafica 3D. Crearea de videoclipuri tutoriale pentru tutoriale poate fi o aplicație majoră a acestor capacități de grafică pe computer 3D.

La mijloacele de lucru cu grafica tridimensională, includeți un editor grafic precum 3D Studio Max. Acesta este unul dintre cei mai faimoși editori 3D și este adesea folosit în realizarea de filme. Dezvoltarea programelor 3D Studio MAX a fost lansat in 1993. Versiune 3D Studio MAX 1.0 lansat în 1995 pe platformă Windows NT.

Chiar și atunci, unii experți și-au exprimat cu prudență opinia că MAX poate concura cu alte pachete de grafică 3D. Toamna 2003 discret eliberează 3D MAX 6. Noile instrumente de animație a particulelor, împreună cu modulele, vă permit să creați efecte atmosferice fotorealiste. Există suport încorporat pentru obiecte drop-mesh, vizualizare completă a rețelei, import de date din CAD-aplicații, noi oportunități de simulare. Dar în afară de 3D Studio Max există și alte programe de modelare 3D la fel de populare, de exemplu Maya. Maya este un program similar 3D Studio Max, dar este destinat în primul rând pentru animație și pentru transferul expresiilor faciale pe chipul unui actor tridimensional. În plus, în Maya mai usor de desenat. 3D Studio Max Acesta vizează în primul rând vizualizarea de înaltă calitate a obiectelor, chiar și desene primitive pot fi realizate în el.

În general, există programe de modelare 3D pentru desen, cele mai cunoscute dintre ele AutoCAD, ArchiCAD. AutoCAD concepute în principal pentru desenul de construcție de mașini și ArchiCAD pentru modelare arhitecturală.

Ce necesită grafica 3D de la o persoană?

Desigur, abilitatea de a modela diferite forme și modele folosind diverse instrumente software, precum și cunoștințe de proiecție ortogonală (dreptunghiulară) și centrală. Ultimul se numește perspectivă. O calitate foarte bună a modelării se obține printr-o selecție atentă a texturilor și materialelor, combinată cu plasarea corectă a luminilor și camerelor în scenă. Baza pentru construirea oricărei forme spațiale este planul și fața obiectului. Un plan în grafica 3D este definit folosind trei puncte conectate prin segmente de linie dreaptă.

Această condiție face posibilă descrierea cu ajutorul planurilor rezultate „grilă spațială”, care este modelul obiectului. Apoi, obiectului i se atribuie suplimentar caracteristicile suprafeței obiectului - materialul. La rândul său, materialul caracterizează calitatea suprafeței, de exemplu, lustruită, aspră, strălucitoare etc. Este descrisă și textura sa (piatră, țesătură, sticlă etc.). Proprietățile optice sunt, de asemenea, stabilite, de exemplu, transparența, reflexia sau refracția razelor de lumină etc.
Odată cu aceasta, puteți seta condiții de iluminare pentru un obiect tridimensional și puteți selecta un punct de vedere (camera) pentru a obține cea mai interesantă imagine vizuală. Se numește o punere în scenă constând dintr-un obiect tridimensional, condiții de iluminare și un punct de vedere ales "scenă tridimensională". Dar pentru a descrie spațiul tridimensional și obiectul aflat în interiorul acestuia, se folosește binecunoscuta metodă de coordonate.

Există diverse metode de modelare a obiectelor tridimensionale. De exemplu, metoda de descriere textuală a modelului folosind limbaje speciale de programare "Script".