Aké sú typy počítačovej grafiky. 3D grafika 3D grafika

Tento článok pravdepodobne čítate na monitore počítača alebo na obrazovke mobilného zariadenia – displeji, ktorý má reálne rozmery, výšku a šírku. Ale keď si pozriete napríklad kreslený príbeh Toy Story alebo hráte hru Tomb Raider, uvidíte trojrozmerný svet. Jednou z najúžasnejších vecí na 3D svete je, že svet, ktorý vidíte, môže byť svetom, v ktorom žijeme, svetom, v ktorom budeme žiť zajtra, alebo svetom, ktorý žije iba v mysliach tvorcov filmu alebo hry. A všetky tieto svety sa môžu objaviť iba na jednej obrazovke - to je prinajmenšom zaujímavé.
Ako počítač oklame naše oči, aby si mysleli, že sa pozeráme na plochú obrazovku, aby sme videli hĺbku prezentovaného obrazu? Ako to vývojári hier robia, aby sme videli skutočné postavy pohybujúce sa v skutočnej krajine? Dnes vám poviem o vizuálnych trikoch, ktoré používajú grafickí dizajnéri, a o tom, ako sa to všetko spája a zdá sa nám také jednoduché. V skutočnosti nie je všetko jednoduché a ak chcete zistiť, aká je 3D grafika, choďte pod strih - tam nájdete fascinujúci príbeh, do ktorého sa, som si istý, vrhnete s nebývalým potešením.

Čo robí obraz 3D?

Obraz, ktorý má alebo vyzerá, že má výšku, šírku a hĺbku, je trojrozmerný (3D). Obraz, ktorý má výšku a šírku, ale nemá hĺbku, je dvojrozmerný (2D). Pripomeňte mi, kde vidíte dvojrozmerné obrázky? - Prakticky všade. Pamätajte si dokonca aj na obvyklý symbol na dverách toalety, ktorý označuje kabínku pre jedno alebo druhé poschodie. Symboly sú navrhnuté tak, aby ste ich rozpoznali a rozpoznali na prvý pohľad. Preto používajú len tie najzákladnejšie formy. Podrobnejšie informácie o ktoromkoľvek symbole vám môžu povedať, aké oblečenie má tento malý muž na sebe, visí na dverách alebo farbu vlasov, napríklad symboly dverí na dámskej toalete. Toto je jeden z hlavných rozdielov medzi tým, ako sa používa 3D a 2D grafika: 2D grafika je jednoduchá a zapamätateľná, zatiaľ čo 3D grafika využíva viac detailov a do zdanlivo obyčajného objektu zapadá oveľa viac informácií.

Napríklad trojuholníky majú tri čiary a tri uhly - všetko, čo potrebujete, aby ste povedali, z čoho je trojuholník vyrobený a čo to vlastne je. Pozrite sa však na trojuholník z druhej strany – pyramída je trojrozmerná štruktúra so štyrmi trojuholníkovými stranami. Upozorňujeme, že v tomto prípade je už šesť čiar a štyri rohy - z toho pozostáva pyramída. Pozrite sa, ako sa obyčajný predmet môže zmeniť na trojrozmerný objekt a obsahuje oveľa viac informácií potrebných na rozprávanie príbehu trojuholníka alebo pyramídy.

Už stovky rokov umelci používajú niektoré vizuálne triky, ktoré dokážu z plochého 2D obrazu urobiť skutočné okno do skutočného 3D sveta. Podobný efekt môžete vidieť na bežných fotografiách, ktoré môžete skenovať a prezerať na monitore počítača: objekty na fotografii sa zdajú menšie, keď sú ďalej; objekty v blízkosti objektívu fotoaparátu sú zaostrené, čo znamená, že všetko za zaostrenými objektmi je rozmazané. Farby majú tendenciu byť menej živé, ak objekt nie je tak blízko. Keď dnes hovoríme o 3D grafike na počítačoch, hovoríme o obrazoch, ktoré sa pohybujú.

Čo je 3D grafika?

Pre mnohých z nás je hranie na osobnom počítači, mobilnom zariadení alebo všeobecne pokročilom hernom systéme najvýraznejším príkladom a najbežnejším spôsobom, akým môžeme uvažovať o trojrozmernej grafike. Všetky tieto hry, skvelé filmy vytvorené pomocou počítača, musia prejsť tromi základnými krokmi, aby vytvorili a prezentovali realistické 3D scény:

1. Vytváranie virtuálneho 3D sveta
2. Určuje, aká časť sveta sa zobrazí na obrazovke
3. Určenie toho, ako bude vyzerať pixel na obrazovke, aby celý obraz vyzeral čo najrealistickejšie

Vytváranie virtuálneho 3D sveta
3D virtuálny svet, samozrejme, nie je to isté ako skutočný svet. Tvorba virtuálneho 3D sveta je komplexná práca na počítačovej vizualizácii sveta podobného tomu skutočnému, na tvorbu ktorej sa používa veľké množstvo nástrojov a ktorá si vyžaduje extrémne vysokú detailnosť. Vezmite si napríklad veľmi malú časť skutočného sveta – vašu ruku a pracovnú plochu pod ňou. Vaša ruka má špeciálne vlastnosti, ktoré určujú, ako sa môže pohybovať a vyzerať navonok. Kĺby prstov sa ohýbajú iba smerom k dlani a nie oproti nej. Ak zasiahnete stôl, nestane sa s ním žiadna akcia - stôl je pevný. V dôsledku toho vaša ruka nemôže prejsť cez vašu pracovnú plochu. To, že je toto tvrdenie pravdivé, môžete dokázať pohľadom na niečo prirodzené, no vo virtuálnom 3D svete sú veci celkom iné – vo virtuálnom svete nie je príroda, neexistujú také prirodzené veci, ako napríklad vaša ruka. Objekty vo virtuálnom svete sú úplne syntetické – to sú jediné vlastnosti, ktoré im dáva softvér. Programátori používajú špeciálne nástroje a navrhujú virtuálne 3D svety s veľkou starostlivosťou tak, aby sa všetko v nich vždy správalo určitým spôsobom.

Ktorá časť virtuálneho sveta sa zobrazuje na obrazovke?
V každom okamihu sa na obrazovke zobrazuje iba malá časť virtuálneho 3D sveta vytvoreného pre počítačovú hru. To, čo sa zobrazuje na obrazovke, sú určité kombinácie spôsobov, ktorými je definovaný svet, kde sa rozhodujete, kam ísť a čo vidieť. Bez ohľadu na to, kam idete – dopredu alebo dozadu, hore alebo dole, doľava alebo doprava – virtuálny 3D svet okolo vás určuje, čo vidíte, keď ste v určitej pozícii. To, čo vidíte, dáva zmysel od jednej scény k druhej. Ak sa na objekt pozeráte z rovnakej vzdialenosti, bez ohľadu na smer, mal by vyzerať vysoko. Každý predmet by mal vyzerať a pohybovať sa tak, aby ste verili, že má rovnakú hmotnosť ako skutočný predmet, že je tvrdý alebo mäkký ako skutočný predmet atď.

Programátori, ktorí píšu počítačové hry, vynakladajú veľa úsilia na navrhovanie 3D virtuálnych svetov a ich vytváranie tak, aby ste sa nimi mohli túlať bez toho, aby ste narazili na niečo, čo by vás prinútilo myslieť si: „Toto by sa v tomto svete nemohlo stať!“. Posledná vec, ktorú chcete vidieť, sú dva pevné predmety, ktoré môžu prechádzať cez seba. Toto je ostrá pripomienka, že všetko, čo vidíte, je podvod. Tretí krok zahŕňa aspoň toľko výpočtov ako ostatné dva kroky a mal by tiež prebiehať v reálnom čase.

Osvetlenie a perspektíva

Keď vstúpite do miestnosti, rozsvietite svetlo. Pravdepodobne netrávite veľa času premýšľaním o tom, ako to vlastne funguje a ako svetlo vychádza z lampy, ktorá sa šíri po miestnosti. Ale ľudia pracujúci s 3D grafikou musia na to myslieť, pretože všetky povrchy, okolité wireframy a podobné veci musia byť osvetlené. Jedna metóda, sledovanie lúčov, zahŕňa úseky dráhy, ktorú svetelné lúče prechádzajú, keď opúšťajú žiarovku, odrážajú sa od zrkadiel, stien a iných reflexných povrchov a nakoniec pristávajú na objektoch s rôznou intenzitou z rôznych uhlov. Je to ťažké, pretože z jednej žiarovky môže byť jeden lúč, ale vo väčšine miestností sa používa niekoľko svetelných zdrojov - niekoľko svietidiel, stropné svietidlá (lustre), podlahové svietidlá, okná, sviečky atď.

Osvetlenie hrá kľúčovú úlohu v dvoch efektoch, ktoré dodávajú objektom vzhľad, váhu a vonkajšiu pevnosť: tieňovanie a tiene. Prvý efekt, stmavnutie, je, keď na jednu stranu objektu dopadá viac svetla ako na druhú. Stmievanie dáva téme veľa naturalizmu. Vďaka tomuto tieňovaniu sú záhyby prikrývky hlboké a mäkké a vysoké lícne kosti vyzerajú nápadne. Tieto rozdiely v intenzite svetla posilňujú celkovú ilúziu, že objekt má hĺbku, ako aj výšku a šírku. Ilúzia hmoty pochádza z druhého efektu, z tieňa.

Pevné telá vrhajú tiene, keď na ne dopadá svetlo. Môžete to vidieť, keď budete sledovať tieň, ktorý slnečné hodiny alebo strom vrhajú na chodník. Preto sme zvyknutí vidieť skutočné predmety a ľudí vrhajúcich tiene. V 3D tieň opäť posilňuje ilúziu vytváraním efektu bytia v skutočnom svete, a nie na obrazovke matematicky generovaných tvarov.

perspektíva
Perspektíva je jedno slovo, ktoré môže znamenať veľa, ale v skutočnosti popisuje jednoduchý efekt, ktorý každý videl. Ak stojíte na kraji dlhej rovnej cesty a pozeráte sa do diaľky, zdá sa, že obe strany cesty sa zbiehajú v jednom bode na horizonte. Ak sú stromy blízko cesty, vzdialenejšie stromy budú vyzerať menšie ako stromy bližšie k vám. V skutočnosti to bude vyzerať tak, že stromy sa zbiehajú v určitom bode horizontu vytvorenom blízko cesty, ale nie je to tak. Keď sa zdá, že všetky objekty na scéne sa nakoniec zbiehajú v jednom bode v diaľke, je to perspektíva. Existuje mnoho variácií tohto efektu, ale väčšina 3D grafiky využíva jediný uhol pohľadu, ktorý som práve opísal.

Hĺbka ostrosti

Ďalším optickým efektom, ktorý bol úspešne použitý pri vytváraní 3D grafiky, je hĺbka ostrosti. Ak použijem môj príklad stromu, okrem vyššie uvedeného sa stane ešte jedna zaujímavá vec. Ak sa pozriete na stromy, ktoré sú blízko vás, stromy vzdialenejšie sa zdajú byť rozostrené. Filmári a počítačoví animátori využívajú tento efekt, hĺbku ostrosti, na dva účely. Prvým je posilniť ilúziu hĺbky v scéne, ktorú si používateľ prezerá. Druhým cieľom je, aby režiséri využívali hĺbku ostrosti na to, aby zamerali svoju pozornosť na predmety alebo hercov, ktorí sú považovaní za najdôležitejších. Ak chcete upriamiť vašu pozornosť na nehrdinku vo filme, môže sa použiť napríklad „malá hĺbka ostrosti“, pri ktorej je zaostrený iba herec. Scéna, ktorá je navrhnutá tak, aby na vás urobila dojem, bude naopak využívať „hlbokú hĺbku ostrosti“, aby bolo zaostrených čo najviac objektov, a teda viditeľné pre diváka.

Vyhladzovanie

Ďalším efektom, ktorý sa tiež spolieha na oklamanie oka, je anti-aliasing. Digitálne grafické systémy sú veľmi vhodné na vytváranie ostrých línií. Stáva sa však aj to, že diagonálne čiary majú navrch (v reálnom svete sa objavujú pomerne často a počítač potom reprodukuje čiary, ktoré sú skôr ako rebríky (myslím, že viete, čo je rebrík, keď sa pozriete na obrazový objekt podrobne). )). Aby počítač oklamal svoje oko, aby videl hladkú krivku alebo čiaru, môže do radov pixelov obklopujúcich čiaru pridať určité odtiene farieb. S touto „šedou farbou“ pixelov vám počítač len klame oči a vy si medzitým myslíte, že už nie sú žiadne zubaté kroky. Tento proces pridávania ďalších farebných pixelov na oklamanie oka sa nazýva anti-aliasing a je jednou z techník, ktoré ručne vytvára 3D počítačová grafika. Ďalšou náročnou úlohou pre počítač je vytvorenie 3D animácie, ktorej príklad vám predstavíme v ďalšej časti.

Skutočné príklady

Keď sa všetky triky, ktoré som opísal vyššie, použijú spolu na vytvorenie úžasne skutočnej scény, výsledok stojí za námahu. Najnovšie hry, filmy, počítačom vytvorené objekty sú kombinované s fotografickým pozadím – to umocňuje ilúziu. Môžete vidieť úžasné výsledky, keď porovnáte fotografie a scénu vygenerovanú počítačom.

Vyššie uvedená fotografia zobrazuje typickú kanceláriu, ktorá používa na vstup chodník. Na jednej z nasledujúcich fotografií bola na chodníku umiestnená jednoduchá jednofarebná guľa, po ktorej sa scéna odfotila. Na tretej fotke je už použitie počítačového grafického programu, ktorý vytvoril loptu, ktorá na tejto fotke v skutočnosti neexistuje. Viete povedať, či sú medzi týmito dvoma fotkami nejaké výrazné rozdiely? Myslím, že nie.

Vytváranie animácií a vzhľadu „živej akcie“

Doteraz sme sa zaoberali nástrojmi, vďaka ktorým bude akýkoľvek digitálny obrázok pôsobiť realistickejšie – či už ide o statický obrázok alebo časť animovanej sekvencie. Ak ide o animovanú sekvenciu, potom programátori a dizajnéri použijú ešte viac odlišných vizuálnych trikov, aby vytvorili dojem „živej akcie“ a nie počítačom generovaných obrázkov.

Koľko snímok za sekundu?
Keď si idete pozrieť luxusný trhák do miestneho kina, sekvencia obrázkov nazývaných zábery beží rýchlosťou 24 snímok za sekundu. Keďže naša sietnica zachováva obraz o niečo dlhšie ako 1/24 sekundy, oči väčšiny ľudí spoja snímky do jedného súvislého obrazu pohybu a akcie.

Ak nerozumiete tomu, o čom som práve písal, pozrite sa na to z druhej strany: to znamená, že každé políčko filmu je fotografia nasnímaná pri rýchlosti uzávierky (expozícii) 1/24 sekundy. Ak sa teda pozriete na jednu z mnohých snímok pretekárskeho filmu, uvidíte, že niektoré pretekárske autá sú „rozmazané“, pretože jazdili vysokou rýchlosťou, kým bola spúšť fotoaparátu otvorená. Toto rozmazanie vecí vytvorených rýchlym pohybom je to, na čo sme zvyknutí, a je to súčasť toho, čo pre nás robí obraz skutočným, keď sa naň pozeráme na obrazovke.

Digitálne 3D obrázky však nie sú fotografie, takže pri pohybe objektu počas snímania nedochádza k efektu rozmazania. Aby boli obrázky realistickejšie, programátori musia explicitne pridať rozmazanie. Niektorí dizajnéri sa domnievajú, že na „prekonanie“ tohto nedostatku prirodzeného rozmazania je potrebných viac ako 30 snímok za sekundu, a preto posunuli hry na novú úroveň – 60 snímok za sekundu. Aj keď to umožňuje, aby sa každý jednotlivý obrázok zobrazil vo veľkých detailoch a zobrazoval pohybujúce sa objekty v menších prírastkoch, značne to zvyšuje počet snímok pre danú animovanú sekvenciu. Existujú aj ďalšie špecifické časti obrázkov, kde je potrebné obetovať presné počítačové vykresľovanie kvôli realizmu. Týka sa to pohybujúcich sa aj nehybných predmetov, ale to je už iný príbeh.

Poďme na koniec

Počítačová grafika neprestáva udivovať celý svet vytváraním a generovaním širokej škály skutočne realistických pohyblivých a nepohybujúcich sa objektov a scén. S 80 stĺpcami a 25 riadkami monochromatického textu grafika prešla dlhú cestu a výsledok je jasný – milióny ľudí hrajú hry a spúšťajú všemožné simulácie s dnešnou technológiou. Pocítiť dajú aj nové 3D procesory – vďaka nim budeme môcť doslova objavovať iné svety a zažiť veci, ktoré sme si v reálnom živote nikdy netrúfli vyskúšať. Nakoniec späť k príkladu lopty: ako vznikla táto scéna? Odpoveď je jednoduchá: obrázok má počítačom vygenerovanú guľu. Nie je ľahké povedať, ktorý z nich je pravý, však? Náš svet je úžasný a musíme podľa toho žiť. Dúfam, že vás zaujalo a dozvedeli ste sa pre seba ďalšiu porciu zaujímavých informácií.

Ako už bolo spomenuté vyššie, počítačovú grafiku možno rozdeliť do troch hlavných kategórií podľa spôsobu popisu obrázkov: rastrová, vektorová a trojrozmerná grafika. Medzi dvojrozmernou grafikou sa zvláštnym spôsobom vyníma pixelová a fraktálna grafika. Samostatnú pozornosť si vyžadujú aj 3D, CGI a infografika.

Pixelová grafika

pojem "pixelové umenie" pixel ) je forma digitálneho obrázka vytvorená na počítači pomocou rastrového grafického editora, kde je obrázok upravovaný na úrovni pixelov (bodov) a rozlíšenie obrázka je také malé, že jednotlivé pixely sú zreteľne viditeľné.

Je bežnou mylnou predstavou, že každý výkres vytvorený pomocou rastrových editorov je pixel art. To nie je pravda, pixelový obrázok sa líši od bežnej rastrovej technológie - manuálna úprava obrázku pixel po pixeli. Pixel art je preto charakteristický svojou malou veľkosťou, obmedzenou farebnou paletou a (zvyčajne) chýbajúcim anti-aliasingom.

Pixelová grafika využíva len najjednoduchšie nástroje rastrových grafických editorov, ako sú Ceruzka, Čiara (čiara) alebo Výplň (farebná výplň). Pixelová grafika pripomína mozaiku a krížikovú výšivku alebo korálkovú výšivku, keďže vzor je tvorený malými farebnými prvkami, podobne ako pixely moderných monitorov.

fraktálna grafika

Fraktál je objekt vytvorený z nepravidelných oddelených častí, ktoré sú podobné celému objektu. Keďže k detailnejšiemu popisu prvkov menšieho rozsahu dochádza podľa jednoduchého algoritmu, takýto objekt možno opísať len niekoľkými matematickými rovnicami.

Ryža. 8.5.

Fraktálna grafika je nevyhnutná na vytváranie umelých hôr, oblakov, morských vĺn. Vďaka fraktálom sa dajú ľahko zobraziť zložité objekty, ktorých obrazy sú podobné prírodným. Fraktály umožňujú popísať celé triedy obrázkov, ktorých detailný popis si vyžaduje relatívne málo pamäte (obr. 8.5). Na druhej strane sú fraktály zle použiteľné na obrázky mimo týchto tried.

3D grafika

Trojrozmerná grafika (3D - z angl. 3 Rozmery - tri rozmery) - tri rozmery obrazu) - časť počítačovej grafiky, súbor techník a nástrojov (softvér aj hardvér) určených na zobrazenie trojrozmerných objektov (obr. 8.6).

Ryža. 8.6.

3D obraz na rovine sa od dvojrozmernej líši tým, že ide o konštrukciu geometrickej projekcie trojrozmerného modelu scény na rovinu (napríklad obrazovku počítača) pomocou špecializovaných programov (avšak s tvorbou a implementáciou tzv. 3D -zobrazuje a 3D -3D grafické tlačiarne nemusia nevyhnutne zahŕňať projekciu na rovinu). V tomto prípade môže model zodpovedať buď objektom z reálneho sveta (autá, budovy, hurikán, asteroid), alebo môže byť úplne abstraktný (projekcia štvorrozmerného fraktálu).

3D modelovanie je proces vytvárania trojrozmerného modelu objektu. Úloha 3D - modelovanie - na vytvorenie trojrozmerného obrazu požadovaného objektu. Pomocou trojrozmernej grafiky môžete vytvoriť presnú kópiu konkrétneho objektu a vytvoriť novú, dokonca nereálnu reprezentáciu objektu, ktorý nikdy neexistoval.

3D grafika funguje na objektoch v 3D priestore. Výsledkom je zvyčajne plochý obraz, projekcia. Trojrozmerná počítačová grafika je široko používaná v televízii, kine, počítačových hrách a dizajne tlačených produktov.

Trojrozmerná grafika sa aktívne používa na vytváranie obrázkov na rovine obrazovky alebo tlačeného hárku vo vede a priemysle (napríklad v systémoch počítačom podporovaného projektovania (CAD)); na vytváranie pevných prvkov: budov, častí strojov, mechanizmov), architektonickú vizualizáciu (sem patrí aj tzv. „virtuálna archeológia“), v moderných medicínskych zobrazovacích systémoch.

3D grafika sa zvyčajne zaoberá virtuálnym, imaginárnym trojrozmerným priestorom, ktorý je zobrazený na rovnom, dvojrozmernom povrchu displeja alebo listu papiera. Akýkoľvek obrázok na monitore sa vďaka jeho rovine stáva rastrovým obrázkom, pretože monitor je matica, pozostáva zo stĺpcov a riadkov. Trojrozmerná grafika existuje len v našej predstavivosti – to, čo vidíme na monitore, je projekcia trojrozmernej postavy a priestor si vytvárame my sami. Vizualizácia grafiky teda môže byť len rastrová a vektorová a spôsob vizualizácie je len raster (súbor pixelov), spôsob zadania obrázka závisí od počtu týchto pixelov.

V súčasnosti existuje niekoľko metód na zobrazenie trojrozmernej informácie v trojrozmernej forme, hoci väčšina z nich predstavuje trojrozmerné charakteristiky skôr podmienene, pretože pracujú so stereo obrazom. Z tejto oblasti stereo okuliare, virtuálne prilby, 3D displeje schopné zobrazovať trojrozmerný obraz.

-grafika

Termín "CGI grafika" generované počítačom snímky sa týkajú počítačom generovaných obrázkov) sa týkajú statických a pohyblivých obrázkov generovaných 3D počítačovou grafikou používanou vo výtvarnom umení, tlači, filmových špeciálnych efektoch, televízii a simuláciách. Počítačové hry zvyčajne používajú počítačovú grafiku v reálnom čase, ale pravidelne sa pridávajú aj herné videá založené na CGI.

Pohyblivé obrázky sú vytvárané počítačovou animáciou, čo je užšia oblasť CGI grafiky, ktorá je použiteľná aj v kine, kde umožňuje vytvárať efekty, ktoré nie je možné získať pomocou tradičného líčenia a animatroniky. Počítačová animácia dokáže nahradiť prácu kaskadérov a komparzistov, ale aj kulisy.

infografiky

Termín „infografika“ (z lat. informácie- uvedomenie, objasnenie, prezentácia; a iné - grécky. grafika - písaný, od grafo - píšem) označujú grafický spôsob prezentácie informácií, údajov a poznatkov.

Rozsah uplatnenia infografiky je obrovský – geografia, žurnalistika, školstvo, štatistika, odborné texty. Pomáha nielen organizovať veľké množstvo informácií, ale tiež jasnejšie ukázať vzťah objektov a faktov v čase a priestore, ako aj demonštrovať trendy.

Infografikou možno nazvať akúkoľvek kombináciu textu a grafiky vytvorenú so zámerom vyrozprávať konkrétny príbeh, sprostredkovať konkrétnu skutočnosť. Infografika funguje tam, kde potrebujete ukázať zariadenie a algoritmus niečoho, vzťah objektov a faktov v čase a priestore, ukázať trend, ukázať, ako to vyzerá, usporiadať veľké množstvo informácií.

Infografika je vizuálna reprezentácia informácií. Používa sa tam, kde je potrebné rýchlo a jasne prezentovať zložité informácie.

• Animatronika - technika používaná v kinematografii, animácii, počítačovom modelovaní na vytváranie špeciálnych efektov pohyblivých umelých častí tela človeka, zvieraťa alebo iných predmetov.

Tento typ počítačovej grafiky pohltil veľa vektorovej a rastrovej počítačovej grafiky. Používa sa pri vývoji projektov interiérového dizajnu, architektonických objektov, v reklame, pri tvorbe vzdelávacích počítačových programov, videoklipov, vizuálnych obrazov dielov a produktov v strojárstve atď.

3D počítačová grafika umožňuje vytvárať objemové trojrozmerné scény s modelovaním svetelných podmienok a nastavením uhlov pohľadu.

Pre štúdium techník a prostriedkov kompozície, akými sú prenos priestoru, prostredia, šerosvit, zákonitosti lineárnej, leteckej a farebnej perspektívy, sú tu zrejmé výhody tohto typu počítačovej grafiky oproti vektorovej a rastrovej. V 3D grafike sa obrázky (alebo postavy) modelujú a presúvajú vo virtuálnom priestore, v prírodnom prostredí alebo v interiéri a ich animácia umožňuje vidieť objekt z ľubovoľného uhla pohľadu, posúvať ho v umelo vytvorenom prostredí a priestore. , samozrejme, sprevádzané špeciálnymi efektmi.

Trojrozmerná počítačová grafika, podobne ako vektorová, je objektovo orientovaná, čo vám umožňuje meniť všetky prvky trojrozmernej scény a každý objekt samostatne. Tento typ počítačovej grafiky má veľký potenciál na podporu technického kreslenia. Pomocou grafických editorov trojrozmernej počítačovej grafiky napr Autodesk 3D Studio, môžete vytvárať vizuálne obrazy častí a produktov strojárstva, ako aj vytvárať rozloženia budov a architektonických objektov študovaných v príslušnej časti architektonického a stavebného výkresu. Spolu s tým je možné poskytnúť grafickú podporu pre také časti deskriptívnej geometrie, ako sú perspektívne, axonometrické a ortogonálne projekcie, pretože princípy konštrukcie obrazov v trojrozmernej počítačovej grafike sú čiastočne prevzaté z nich.

Pre umenie a remeslá poskytuje 3D počítačová grafika možnosť modelovať budúce produkty s prenosom textúry a textúry materiálov, z ktorých budú tieto produkty vyrobené. Schopnosť vidieť z akéhokoľvek uhla pohľadu rozloženie produktu pred jeho stelesnením v materiáli vám umožňuje vykonávať zmeny a opravy jeho tvaru alebo proporcií, ktoré už po začatí práce nemusia byť možné (napríklad šperky, dekoratívne odlievanie kovov atď.). V rovnakom smere môže byť 3D počítačová grafika použitá na podporu sochárstva, dizajnu, umeleckej grafiky atď. 3D animácie a špeciálne efekty sa tiež vytvárajú pomocou 3D grafiky. Vytváranie výukových videí pre výukové programy môže byť hlavnou aplikáciou týchto možností 3D počítačovej grafiky.

K prostriedkom na prácu s trojrozmernou grafikou zaraďte taký grafický editor ako 3D Studio Max. Jedná sa o jeden z najznámejších 3D editorov a často sa používa pri tvorbe filmov. Vývoj programu 3D štúdio MAX bola spustená v roku 1993. Verzia 3D Studio MAX 1.0 vydaný v roku 1995 na platforme Windows NT.

Niektorí odborníci už vtedy opatrne vyjadrili názor, že MAX môže konkurovať iným 3D grafickým balíkom. jeseň 2003 diskrétne vydania 3D MAX 6. Nové nástroje animácie častíc v spojení s modulmi umožňujú vytvárať fotorealistické atmosférické efekty. Zabudovaná je podpora drop-mesh objektov, plnohodnotná sieťová vizualizácia, import dát z CAD-aplikácie, nové príležitosti na simuláciu. Ale okrem 3D Studio Max existujú aj iné nemenej populárne programy na 3D modelovanie, napr Maya. Maya je podobný program 3D Studio Max, no je určený predovšetkým na animáciu a na prenos mimiky na tvár trojrozmerného herca. Okrem toho v Mayaľahšie kresliť. 3D Studio Max Je zameraná predovšetkým na kvalitnú vizualizáciu predmetov, dajú sa v nej robiť aj primitívne kresby.

Vo všeobecnosti existujú 3D modelovacie programy na kreslenie, najznámejšie z nich AutoCAD, ArchiCAD. AutoCAD určené predovšetkým na strojárske kreslenie a ArchiCAD pre architektonické modelovanie.

Čo vyžaduje 3D grafika od človeka?

Samozrejmosťou je možnosť modelovania rôznych tvarov a prevedení pomocou rôznych softvérových nástrojov, ako aj znalosť ortogonálneho (pravouhlého) a stredového premietania. Posledný sa volá perspektíva. Veľmi dobrá kvalita modelovania je dosiahnutá starostlivým výberom textúr a materiálov v kombinácii so správnym umiestnením svetiel a kamier v scéne. Základom konštrukcie akejkoľvek priestorovej formy je rovina a tvár objektu. Rovina v 3D grafike je definovaná pomocou troch bodov spojených priamymi úsečkami.

Práve tento stav umožňuje popísať pomocou výsledných rovín "priestorová mriežka", čo je model objektu. Potom sa objektu dodatočne priradí charakteristika povrchu objektu – materiálu. Materiál zase charakterizuje kvalitu povrchu, napr. leštený, drsný, lesklý atď. Jeho štruktúra je tiež opísaná (kameň, tkanina, sklo atď.). Nastavujú sa aj optické vlastnosti, napríklad priehľadnosť, odraz alebo lom svetelných lúčov a pod.
Spolu s tým môžete nastaviť svetelné podmienky pre trojrozmerný objekt a vybrať hľadisko (kameru), aby ste získali najzaujímavejší vizuálny obraz. Nazýva sa inscenácia pozostávajúca z trojrozmerného objektu, svetelných podmienok a zvoleného uhla pohľadu "trojrozmerná scéna". Ale na opísanie trojrozmerného priestoru a objektu, ktorý sa v ňom nachádza, sa používa známa súradnicová metóda.

Existujú rôzne metódy na modelovanie trojrozmerných objektov. Napríklad metóda textového popisu modelu pomocou špeciálnych programovacích jazykov "skript".

Trojrozmerná grafika dnes pevne vstúpila do našich životov, že niekedy ani nevenujeme pozornosť jej prejavom.

Pri pohľade na billboard zobrazujúci interiér izby alebo reklamu na zmrzlinu, sledovanie políčok akčného filmu si ani neuvedomujeme, že za tým všetkým je starostlivá práca majstra 3D grafiky.

3D grafika je

3D grafika (trojrozmerná grafika)- ide o špeciálny druh počítačovej grafiky - súbor metód a nástrojov používaných na vytváranie obrazov 3D objektov (trojrozmerných objektov).

3D obraz nie je ťažké rozlíšiť od dvojrozmerného, ​​pretože ide o vytvorenie geometrickej projekcie 3D modelu scény do roviny pomocou špecializovaných softvérových produktov. Výsledným modelom môže byť objekt z reality, napríklad model domu, auta, kométy, alebo môže byť úplne abstraktný. Proces budovania takéhoto trojrozmerného modelu sa nazýva a je zameraný predovšetkým na vytvorenie vizuálneho trojrozmerného obrazu modelovaného objektu.

Dnes, na základe trojrozmernej grafiky, môžete vytvoriť veľmi presnú kópiu skutočného objektu, vytvoriť niečo nové, oživiť tie najnerealistickejšie nápady na dizajn.

Technológie 3D grafiky a technológie 3D tlače prenikli do mnohých oblastí ľudskej činnosti a prinášajú obrovské zisky.

3D obrazy nás dennodenne bombardujú v televízii, vo filmoch, pri práci s počítačom a v 3D hrách, z billboardov, ktoré ilustrujú plnú silu a výdobytky 3D grafiky.

Úspechy modernej 3D grafiky sa využívajú v nasledujúcich odvetviach

1. Kinematografia a animácia- Vytváranie trojrozmerných postáv a realistické špeciálne efekty . Tvorba počítačových hier- vývoj 3D postáv, prostredia virtuálnej reality, 3D objektov pre hry.
2. Reklama- možnosti 3D grafiky umožňujú výhodne prezentovať produkt na trhu, pomocou trojrozmernej grafiky vytvoríte ilúziu krištáľovo bielej košele alebo lahodných nanukov s čokoládovými lupienkami atď. Zároveň v skutočnom propagovanom produkte môže byť veľa nedostatkov, ktoré sa ľahko skrývajú za krásnymi a kvalitnými obrázkami.
3. Interiérový dizajn- dizajn a vývoj interiérového dizajnu sa dnes tiež nezaobíde bez trojrozmernej grafiky. 3D technológie umožňujú vytvárať realistické 3D modely nábytku (pohovka, kreslo, stolička, komoda atď.), ktoré presne opakujú geometriu objektu a vytvárajú imitáciu materiálu. Pomocou trojrozmernej grafiky vytvoríte video zobrazujúce všetky poschodia navrhovanej budovy, ktorá sa možno ani nezačala stavať.

Etapy vytvárania trojrozmerného obrazu

Ak chcete získať 3D obraz objektu, musíte vykonať nasledujúce kroky

1. Modelovanie- zostavenie matematického 3D modelu všeobecnej scény a jej objektov.
2. Textúra zahŕňa prekrývanie textúr na vytvorených modeloch, úpravu materiálov a vytváranie realistických modelov.
3. Nastavenie osvetlenia.
4. (pohybujúce sa predmety).
5. vykresľovanie- proces vytvárania obrazu predmetu podľa vopred vytvoreného modelu.
6. Kompozícia alebo rozloženie- následné spracovanie prijatého obrazu.

Modelovanie- vytváranie virtuálneho priestoru a predmetov v ňom, zahŕňa vytváranie rôznych geometrií, materiálov, svetelných zdrojov, virtuálnych kamier, dodatočných špeciálnych efektov.

Najbežnejšie softvérové ​​produkty pre 3D modelovanie sú: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Textúra je prekrytie na plochu vytvoreného trojrozmerného modelu rastrového alebo vektorového obrázku, ktoré umožňuje zobraziť vlastnosti a materiál objektu.

Osvetlenie- vytváranie, nastavenie smeru a nastavenie svetelných zdrojov vo vytvorenej scéne. Grafické 3D editory spravidla používajú tieto typy svetelných zdrojov: bodové svetlo (rozbiehajúce sa lúče), všesmerové svetlo (všesmerové svetlo), smerové svetlo (paralelné lúče) atď. Niektoré editory umožňujú vytvoriť objemový zdroj žiary ( Sférické svetlo).

Každý deň všetci vidíme obrovské množstvo reklám, filmov, karikatúr a iných mediálnych produktov nášho moderného sveta. Svet technológií, bez ktorého, zdá sa, nemôžu žiť milióny ľudí na celom svete.

Takmer všetci ľudia vedia, že čoraz väčšia časť moderného umenia vzniká pomocou počítačovej grafiky. Ale len niekoľko z nich chápe rozdiel medzi rastrovou grafikou a vektorovou grafikou a fraktálnou grafikou od 3D grafiky. Dnes budeme tieto rozdiely analyzovať. Podrobnejší popis väčšiny programov a ich nákladov nájdete na stránke https://www.architect-design.ru. Poďme to teda zistiť.

Dá sa povedať, že tento typ (typ) počítačovej grafiky je najrozšírenejší. Pokladnica záberov z dovolenky a milióny fotografií najroztomilejších mačiatok na internete sú rastrové grafiky.

Obrázky rastrového typu sú postavené podľa jednoduchého princípu, ktorý je podobný napríklad krížikovej výšivke. Určitá farba sa umiestni do bunky, ktorá je k nej priradená. Ak si priblížite rastrový obrázok, môžete vidieť, ako je rozdelený na štvorce rovnakej veľkosti, ktoré pripomínajú mozaiku. Takéto zvýšenie výrazne zhoršuje jeho kvalitu, pretože obraz je rozdelený na viditeľné štvorce so silným nárastom. Tento efekt sa nazýva pixelizácia a každý takýto štvorec sa nazýva bodka alebo pixel.

Rastrová grafika

Slovo „pixel“ pochádza zo skratky „Picture element“. Pixel nie je rozdelený na menšie časti, má jednotnú farbu a je najmenším prvkom rastrového obrázku. Veľkosť bodu, pixelu, z ktorého sa skladá obrázok, je približne 0,05 milimetra.

Medzi prednosti rastrovej grafiky patrí jej vysoká realistickosť. Nevýhodou môže byť, že ak je obrázok príliš malý, tak to jednoducho nepôjde zväčšiť bez straty kvality. Najpopulárnejším programom na vytváranie a úpravu rastrovej grafiky je Adobe Photoshop.

Vektorová grafika

Ak je v rastrovej grafike bod hlavným prvkom, potom vo vektore to môžeme nazvať čiarou. Samozrejme, v rastri sú aj čiary, ale tie samy o sebe sa dajú rozložiť na menšie detaily, pixely, ale už nie je možné zjednodušiť vektorovú čiaru.

Čiary sa pretínajú, ohýbajú, tesne pri sebe vytvárajú tvary. Napríklad tri pod uhlom uzavreté čiary tvoria primitívum - trojuholník. Tento trojuholník môže byť vyplnený špecifickou farbou alebo textúrou, natiahnutý na jednu z jeho strán alebo ohnutý. Ale vektorová grafika nie sú len geometrické primitívy: obrázok môže pozostávať z bizarných škvŕn, čiar rôznej hrúbky a akýchkoľvek iných tvarov. Čím viac takýchto tvarov sa použije, tým lepšie vyzerá vektorový obrázok. V niektorých ohľadoch je to podobné papierovej aplikácii, ktorá pozostáva z kombinácií tvarov vystrihnutých z rôznych listov farebného papiera.

Vektorová grafika

Hlavnou výhodou tohto typu grafiky je, že kvalita obrazu sa pri zmene mierky nemení a veľkosť takéhoto súboru je menšia, pretože program vníma každý objekt použitý pri vytváraní obrázka ako vzorec. Takýto vzorec zaberá iba jednu bunku informácií.

Povedzme, že riadok je programom označený písmenom „L“ a je napísaný v jednej bunke poznámkového bloku. A ak sa čiara zmení na červenú, k písmenu „L“ sa pridá aj písmeno „K“ ako označenie farby, ale to všetko sa tiež zmestí do jednej pamäťovej bunky.

Takýto systém trochu zjednodušuje prácu s obrázkom pri úpravách. Koniec koncov, každý objekt je možné ohýbať, zväčšovať a zmenšovať bez toho, aby to ovplyvnilo ostatné.. Existuje len jedno mínus: váš maznáčik nakreslený vektorom bude skôr vyzerať ako hrdina z komiksu ako skutočná mačka. Vektorová grafika sa vytvára častejšie v programoch: Corel Draw, Adobe Illustrator.

fraktálna grafika

Z latinčiny možno slovo „fraktál“ preložiť ako „pozostávajúci z častí, fragmentov“. Na vytvorenie fraktálneho obrazu sa používa objekt, ktorý sa nekonečne násobí a opakuje, ktorého časti sú znova a znova rozdelené a ich časti ... vo všeobecnosti chápete. Podobá sa na snehovú vločku alebo strom, ako keby každá z jej vetiev bola rozdelená na dve a tie zasa na dve ďalšie atď.

Charakter takéhoto delenia a násobenia je určený daným matematickým vzorcom. Existuje veľké množstvo modifikácií podobných objektov, ale všetky sú uvedené v jedinom matematickom kalkule, ktorého zmenou môžete získať stále nové a nové variácie fraktálneho obrazu. Apophysis je jedným z programov, ktoré generujú fraktálne obrázky.

fraktálna grafika

3D grafika

Trojrozmerný obraz vytvorený na počítači môže byť maximálne realistický. Dá sa otáčať, prezerať zo všetkých strán, približovať alebo odďaľovať. 3D objekty sú teda podobné skutočným objektom, majú objem, textúru a existujú v troch rozmeroch, ale iba na obrazovke.

3D grafika môže byť jednoduchá, napríklad 3D štvorec, alebo zložitá, plná detailov. Predmetom môže byť daný efekt pohybu, pohybu v priestore alebo interakcie s predmetmi, ak si to želá ten, kto ich vytvoril. 3D grafiku vidíme vo videohrách a karikatúrach - tam ožíva a umožňuje vyhodnotiť jej objem a realizmus. Najpopulárnejšie programy na vytváranie 3D grafiky: 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Blender. Je to program 3ds Max, ktorý je venovaný stránke, kde sa práve nachádzate.

3ds max - program na tvorbu 3D grafiky