Які бувають види комп'ютерної графіки? Тривимірна графіка 3 мірна графіка

Ви, напевно, читаєте цю статтю на екрані монітора комп'ютера або мобільного пристрою – дисплей, який має реальні розміри, висоту та ширину. Але коли ви дивитеся, наприклад, мультфільм Історія Іграшок або граєте в гру Tomb Raider, ви бачите тривимірний світ. Однією з найдивовижніших речей тривимірного світу є те, що світ, який ви бачите, може бути світом, в якому ми живемо, світом, в якому ми житимемо завтра, або світом, який живе лише в умах творців фільму чи гри. І всі ці світи можуть з'явитися лише на одному екрані – це як мінімум цікаво.
Як комп'ютер робить так, що обманює наші очі і ми думаємо, що, дивлячись на плоский екран, бачимо глибину представленої картини? Як розробники ігор роблять так, що ми бачимо реальних персонажів, що пересуваються у реальному ландшафті? Сьогодні я розповім вам про візуальні трюки, які використовуються графічними дизайнерами, і про те, як все це розробляється і здається нам настільки простим. Насправді все не просто, і щоб дізнатися, що собою являє 3D-графіка, ступайте під кат - там вас чекає захоплююча історія, в яку, я впевнений, ви поринете з небувалим задоволенням.

Що робить зображення тривимірним?

Зображення, яке має або здається, що має висоту, ширину та глибину є тривимірним (3D). Картинка, яка має висоту та ширину, але не глибину є двовимірною (2D). Нагадайте мені, де ви зустрічаєте двовимірні зображення? - Майже скрізь. Згадайте навіть звичайний символ на дверях туалету, що позначає кабінку для тієї чи іншої статі. Символи спроектовані таким чином, що ви можете розпізнати їх та дізнатися з першого погляду. Ось чому вони використовують лише основні форми. Більш детальна інформація про будь-який символ може розповісти вам, який одяг носить цей маленький чоловічок, що важить на дверях, або колір волосся, наприклад, символіки дверей жіночого туалету. Це одна з основних відмінностей між тим, як використовується тривимірна і двовимірна графіки: 2D-графіка проста і запам'ятовується, а 3D-графіка використовує більше деталей і вміщує в здавалося б звичайний об'єкт значно більше інформації.

Наприклад, трикутники мають три лінії і три кути - все, що потрібно, щоб розповісти з чого складається трикутник і взагалі що є. Однак подивіться на трикутник з іншого боку – піраміда – є тривимірною структурою з чотирма трикутними сторонами. Зверніть увагу, що в цьому випадку є вже шість ліній і чотири кути - з цього складається піраміда. Бачите, як звичайний об'єкт може перетворитися на тривимірний і вмістити набагато більше інформації, необхідної, щоб розповісти історію трикутника або піраміди.

Протягом сотень років митці використали деякі візуальні трюки, які можуть зробити плоске 2D-зображення справжнім вікном у реальний тривимірний світ. Ви можете побачити подібний ефект на звичайній фотографії, які ви можете сканувати та переглянути на моніторі комп'ютера: об'єкти на фотографії здаються меншими, коли вони далі; об'єкти ж, близькі до об'єктиву камери, знаходяться у фокусі, отже, відповідно, все, що за об'єктами у фокусі – розмито. Кольори, як правило, менш яскраві, якщо об'єкт не такий близький. Коли ми говоримо про 3D-графіку на комп'ютерах сьогодні – ми говоримо про зображення, що рухаються.

Що таке 3D-графіка?

Для багатьох з нас ігри на персональному комп'ютері, мобільному пристрої або взагалі просунута ігрова система - найяскравіший приклад і найпоширеніший спосіб, завдяки якому ми можемо споглядати тривимірну графіку. Всі ці ігри, круті фільми, створені за допомогою комп'ютера, повинні пройти три основні кроки зі створення та представлення реалістичних тривимірних сцен:

1. Створення віртуального 3D-світу
2. Визначення того, яка частина світу буде показана на екрані
3. Визначення того, як піксель на екрані виглядатиме, щоб повне зображення здавалося максимально реалістичним

Створення віртуального 3D-світу
Віртуальний 3D-світ - це, ясна річ, не те саме, що і реальний світ. Створення віртуального 3D-світу - комплексна робота з комп'ютерної візуалізації світу, схожого на реальний, для створення якого використовується велика кількість інструментів і має на увазі вкрай високу деталізацію. Візьміть, наприклад, дуже маленьку частину реального світу - свою руку та робочий стіл під нею. Ваша рука має особливі якості, які визначають, як вона може рухатися і виглядати зовні. Суглоби пальців згинаються лише у бік долоні, а чи не протилежно від неї. Якщо ви вдарите по столу, то з ним жодних дій не станеться – стіл твердий. Відповідно, ваша рука не може пройти через робочий стіл. Ви можете довести, що це твердження істинне, дивлячись на щось природне, а у віртуальному тривимірному світі справи зовсім по-іншому - у віртуальному світі немає природи, немає таких природних речей, як ваша рука, наприклад. Предмети у віртуальному світі повністю синтетичні – це єдині властивості, дані їм за допомогою програмного забезпечення. Програмісти використовують спеціальні інструменти та розробляють віртуальні 3D-світи з особливою ретельністю, щоб все в них завжди поводилося певним чином.

Яка частина віртуального світу відображається на екрані?
Будь-якої миті екран показує лише крихітну частину віртуального тривимірного світу, створеного для комп'ютерної гри. Те, що показується на екрані - певні комбінації способів, якими визначається світ, де ви приймаєте рішення, куди піти і що подивитися. Незалежно від того, куди ви йдете – вперед чи назад, вгору чи вниз, ліворуч чи праворуч – віртуальний тривимірний світ навколо вас визначає те, що ви бачите, перебуваючи на певній позиції. Те, що ви бачите, має сенс від однієї сцени до іншої. Якщо ви дивитесь на об'єкт з тієї ж відстані, незалежно від напрямку, він має виглядати високо. Кожен об'єкт повинен виглядати і рухатися таким чином, щоб ви вірили в те, що він має ту ж масу, що і реальний об'єкт, що він такий же твердий або м'який, як реальний об'єкт, і так далі.

Програмісти, які пишуть комп'ютерні ігри, докладають величезних зусиль до розробки віртуальних 3D-світів і роблять їх так, щоб ви могли блукати в них, не стикаючись ні з чим, що змушувало б вас думати «Це не могло статися в цьому світі!». Останньою річчю, яку ви хочете бачити – два тверді об'єкти, які можуть пройти прямо один через одного. Це різке нагадування про те, що все, що ви бачите, є удаванням. Третій крок включає ще як мінімум стільки ж обчислень, скільки й інші два кроки і повинні відбуватися так само в реальному часі.

Освітлення та перспектива

Коли ви входите до кімнати, ви вмикаєте світло. Ви, напевно, не витрачаєте багато часу на роздуми, як це насправді працює і як світло виходить від лампи, поширюючись по кімнаті. Але люди, які працюють із тривимірною графікою, повинні думати про це, тому що всі поверхні, що оточують каркаси та інші подібні речі мають бути освітлені. Один з методів - трасування променів - передбачає ділянки шляху, які беруть промені світла, залишаючи лампочку, відскакуючи від дзеркал, стін та інших поверхонь, що відбивають і, нарешті, приземляються на предмети з різною інтенсивністю від різних кутів. Це складно, адже від однієї лампочки може бути один промінь, але в більшості приміщень використовується кілька джерел світла – кілька світильників, стельові світильники (люстри), торшери, вікна, свічки тощо.

Освітлення відіграє ключову роль у двох ефектах, які надають зовнішнього вигляду, ваги та зовнішньої міцності об'єктів: затемнення та тіні. Перший ефект, затемнення, є місцем, де з одного боку на об'єкт падає більше світла, ніж з іншого. Затемнення надає об'єкту безліч натуралізму. Це штрихування - те, що робить згини в ковдрі глибокими і м'якими, а високі вилиці здаються разючими. Ці відмінності в інтенсивності світла зміцнюють загальну ілюзію, що об'єкт має глибину, а також висота і ширина. Ілюзія маси походить від другого ефекту – тіні.

Тверді тіла відкидають тіні, коли світло падає на них. Ви можете побачити це, коли ви спостерігаєте тінь, яку сонячний годинник або дерево кидають на тротуар. Тому ми звикли бачити реальні предмети та людей, що відкидають тіні. У тривимірному зображенні тінь знову ж таки зміцнює ілюзію, створюючи ефект присутності в реальному світі, а не в екрані математично вироблених форм.

Перспектива
Перспектива - одне слово, здатне означати багато, але фактично описує простий ефект, який бачили все. Якщо ви стоїте на боці довгої прямої дороги і дивіться вдалину, здається, ніби обидві сторони дороги сходяться в одній точці на горизонті. Крім того, якщо дерева стоять поруч із дорогою, дерева далі виглядатимуть менше, ніж дерева близькі до вас. Насправді буде схоже, що дерева сходяться у певній точці горизонту, сформованій біля дороги, але це не так. Коли всі об'єкти на сцені будуть виглядати, що зрештою сходяться в одній точці на відстані - це перспектива. Є безліч варіацій цього ефекту, але більшість тривимірної графіки використовує єдину точку зору, яка щойно була описана мною.

Глибина різкості

Іншим оптичним ефектом, що успішно використовується для створення графічних тривимірних об'єктів, є глибина різкості. Використовуючи мій приклад із деревами, крім вищеописаного відбувається ще одна цікава річ. Якщо ви подивитеся на дерева, що знаходяться близько до вас, дерева, розташовані далі, як видається, будуть не у фокусі. Кінорежисери та комп'ютерні аніматори використовують цей ефект, глибину різкості, для двох цілей. Перша полягає в зміцненні ілюзії глибини в сцені, що розглядається користувачем. Друга мета – використання режисерами глибини різкості зосереджує свою увагу на предметах чи акторах, які вважаються найважливішими. Щоб звернути увагу не героїню фільму, наприклад, може використовуватися «мала глибина різкості», де тільки актор знаходиться у фокусі. Сцена, яка розроблена таким чином, щоб справити на вас повне враження, навпаки, використовуватиме «глибоку глибину різкості», щоб якомога більше об'єктів було у фокусі і таким чином помітно глядачеві.

Згладжування

Ще один ефект, який покладається на обман очей - згладжування. Цифрові графічні системи дуже добре підходять до створення чітких ліній. Але буває і таке, що беруть верх діагональні лінії (вони ж досить часто з'являються в реальному світі, і тоді комп'ютер відтворює лінії, які більше нагадують драбинки (я думаю, що ви знаєте, що таке драбинка при детальному розгляді об'єкта зображення)). Таким чином, щоб обдурити своє око у вигляді гладкої кривої або лінії, комп'ютер може додати певні відтінки кольору в рядки пікселів, що оточують лінію. Цим «сірим кольором» пікселів комп'ютер якраз і обманює ваші очі, а ви, тим часом, думаєте, що зубчастих сходів більше немає. Цей процес додавання додаткових кольорових пікселів для обману очей називається згладжуванням, і він є одним із методів, що створюються вручну комп'ютерною тривимірною графікою. Іншим складним завданням для комп'ютера є створення тривимірної анімації, приклад якої буде представлений у наступному розділі.

Реальні приклади

Коли всі трюки, описані мною вище, використовуються разом для створення реальної сцени - результат відповідає працям. Останні ігри, фільми, об'єкти, що машинно-генеруються, поєднуються з фотографічними фонами - це посилює ілюзію. Ви можете побачити дивовижні результати, коли ви порівняєте фотографії та комп'ютерну сцену.

На фото вище представлений звичайний офіс, для входу до якого використовується тротуар. В одній із наступних фотографій на тротуар було покладено простий однотонний м'яч, після чого цю сцену сфотографували. Третя фотографія являє собою використання комп'ютерної графічної програми, яка і створила насправді неіснуючий на цій фотографії м'яч. Чи можете ви сказати, що є якісь суттєві відмінності між цими двома фотографіями? Думаю що ні.

Створення анімації та видимості «живої дії»

Досі ми розглядали інструменти, які змушують будь-яке цифрове зображення здаватися більш реалістичним - чи є зображення стилом чи частиною анімаційної послідовності. Якщо це анімаційна послідовність, то програмісти та дизайнери будуть використовувати ще більше різних візуальних хитрощів, щоб створити видимість «живої дії», а не зображень, створених комп'ютером.

Скільки кадрів за секунду?
Коли ви йдете на шикарний блокбастер у місцеве кіно, послідовність зображень, званих кадрами, працює в кількості 24 кадри в секунду. Оскільки наша сітківка зберігає зображення трохи довше, ніж 1/24 секунд, очі більшості людей будуть змішувати кадри в один безперервний образ руху і дії.

Якщо ви не розумієте, що я щойно написав, то подивимося на це з іншого боку: це означає, що кожен кадр кінофільму - фотографія, зроблена на витримці (експозиції) 1/24 секунди. Таким чином, якщо ви подивитеся на один із численних кадрів фільму про гонки, ви побачите, що деякі гоночні автомобілі «розмиваються», тому що вони проїхали з великою швидкістю, поки біля камери відкритий затвор. Ця розмитість речей, що створюється рахунок швидкого руху - те, що ми звикли бачити, і це частина того, що робить зображення реальним для нас, коли ми дивимося на нього на екрані.

Однак, цифрові тривимірні зображення - це не фотографії як не крути, тому ніякого ефекту розмивання не відбувається, коли об'єкт переміщається в кадрі під час зйомки. Щоб зробити зображення більш реалістичними, розмивання має бути явно додане програмістами. Деякі дизайнери вважають, що для «подолання» цієї відсутності природного розмиття потрібно понад 30 кадрів за секунду, тому і підштовхнули ігри вийти на новий рівень – 60 кадрів за секунду. Хоча це дозволяє кожному окремому зображенню виглядати в найдрібніших подробицях і відображати рухомі об'єкти в менших приростах, воно істотно збільшує кількість кадрів для даної анімаційної послідовності дій. Є й інші шматки зображень, де точний рендеринг на комп'ютері повинен бути принесений в жертву заради реалізму. Це стосується як рухливим, і нерухомим об'єктам, але це зовсім інша історія.

Підійдемо до кінця

Комп'ютерна графіка продовжує дивувати весь світ, створюючи і генеруючи найрізноманітніші об'єкти і сцени, що дійсно реалістично рухаються і не рухаються. З 80 колонок і 25 ліній монохромного тексту графіка значно просунулась, і результат очевидний - мільйони людей грають у ігри та проводять найрізноманітніші симуляції із сьогоднішньою технологією. Нові 3D-процесори також дадуть себе знати - завдяки їм ми зможемо в буквальному сенсі досліджувати інші світи і відчувати те, чого ми ніколи не наважувалися спробувати в реальному житті. Насамкінець повернемося наприклад з м'ячем: як створювалася ця сцена? Відповідь проста: зображення має згенерований комп'ютером м'яч. Нелегко сказати, який із двох є справжнім, чи не так? Наш світ є дивним і ми повинні відповідати йому. Сподіваюся, вам було цікаво і ви дізналися чергову порцію цікавої інформації.

Як говорилося вище, за способами опису зображень комп'ютерну графіку можна розділити на три основні категорії: растрова, векторна та тривимірна графіка. Серед двовимірної графіки особливим чином виділяються піксельна та фрактальна графіка. Окремого розгляду вимагають також тривимірна, CGI- та інфографіка.

Піксельна графіка

Термін "піксельна графіка" (від англ. pixel ) означає форму цифрового зображення, створеного на комп'ютері за допомогою растрового графічного редактора, де зображення редагується на рівні пікселів (крапок), а роздільна здатність зображення настільки мало, що окремі пікселі чітко видно.

Поширена хибна думка, що будь-який малюнок, зроблений з використанням растрових редакторів, – піксельна графіка. Це не вірно, піксельне зображення відрізняється від звичайного растрового технологією – ручним редагуванням малюнка піксель за пікселем. Тому піксельний малюнок відрізняється невеликими розмірами, обмеженою колірною палітрою та (як правило) відсутністю згладжування.

Піксельна графіка використовує лише найпростіші інструменти растрових графічних редакторів, такі як Олівець, Пряма (лінія) або Заливка (заповнення кольором). Піксельна графіка нагадує мозаїку та вишивку хрестиком або бісером – оскільки малюнок складається з невеликих кольорових елементів, аналогічних до пікселів сучасних моніторів.

Фрактальна графіка

Фрактал – об'єкт, що формується з нерегулярних окремих частин, які подібні до цілого об'єкта. Оскільки детальніший опис елементів меншого масштабу відбувається за простим алгоритмом, описати такий об'єкт можна лише кількома математичними рівняннями.

Рис. 8.5.

Фрактальна графіка незамінна під час створення штучних гір, хмар, морських хвиль. Завдяки фракталам легко зображуються складні об'єкти, образи яких схожі на природні. Фрактали дозволяють описувати цілі класи зображень, для детального опису яких потрібно мало пам'яті (мал. 8.5). З іншого боку, фрактали слабко застосовні до зображень поза цими класами.

Тривимірна графіка

Тривимірна графіка (3D – від англ. 3 Dimensions – три виміри) – три виміри зображення) – розділ комп'ютерної графіки, сукупність прийомів та інструментів (як програмних, так і апаратних), призначених для зображення об'ємних об'єктів (рис. 8.6).

Рис. 8.6.

Тривимірне зображення на площині відрізняється від двовимірного тим, що включає побудову геометричної проекції тривимірної моделі сцени на площину (наприклад, екран комп'ютера) за допомогою спеціалізованих програм (проте зі створенням та впровадженням 3D -дисплеїв та 3D -принтерів тривимірна графіка не обов'язково включає проектування на площину). При цьому модель може відповідати об'єктам з реального світу (автомобілі, будівлі, ураган, астероїд), так і бути повністю абстрактною (проекція чотиривимірного фракталу).

3D-моделювання - Це процес створення тривимірної моделі об'єкта. Завдання 3D -моделювання - розробити об'ємний образ бажаного об'єкта. За допомогою тривимірної графіки можна і створити точну копію конкретного предмета, і розробити нове, навіть нереальне уявлення об'єкта, що ніколи не існував.

Тривимірна графіка оперує з об'єктами у тривимірному просторі. Зазвичай результати є плоскою картинкою, проекцією. Тривимірна комп'ютерна графіка широко використовується на телебаченні, у кінематографі, у комп'ютерних іграх та оформленні поліграфічної продукції.

Тривимірна графіка активно застосовується для створення зображень на площині екрану або друкованого аркуша в науці та промисловості (наприклад, системах автоматизації проектних робіт (САПР)); для створення твердотільних елементів: будівель, деталей машин, механізмів), архітектурної візуалізації (сюди належить і так звана "віртуальна археологія"), сучасних системах медичної візуалізації.

Тривимірна графіка зазвичай має справу з віртуальним, уявним тривимірним простором, що відображається на плоскій, двовимірній поверхні дисплея або аркуша паперу. Будь-яке зображення на моніторі в силу площини останнього стає растровим, так як монітор - це матриця, він складається з стовпців і рядків. Тривимірна графіка існує лише у нашій уяві – те, що ми бачимо на моніторі – це проекція тривимірної фігури, а вже створюємо простір ми самі. Таким чином, візуалізація графіки буває лише растрова та векторна, а спосіб візуалізації – це лише растр (набір пікселів), від кількості цих пікселів залежить спосіб завдання зображення.

В даний час відомо кілька способів відображення тривимірної інформації в об'ємному вигляді, хоча більшість їх представляє об'ємні характеристики досить умовно, оскільки працюють зі стереозображенням. З цієї області можна відзначити стереоокуляри, віртуальні шоломи, 3D -дисплеї, здатні демонструвати тривимірне зображення

-графіка

Терміном "CGI-графіка" (англ. computergenerated imagery позначають зображення, згенеровані комп'ютером) позначають нерухомі та рухомі зображення, що згенеровані за допомогою тривимірної комп'ютерної графіки і використовуються в образотворчому мистецтві, друку, кінематографічних спецефектах, на телебаченні та в симуляторах. У комп'ютерних іграх зазвичай використовується комп'ютерна графіка в реальному часі, але періодично додаються і відеоігри, засновані на CGI.

Створенням рухомих зображень займається комп'ютерна анімація, що є більш вузькою областю графіки CGI, яка застосовується в тому числі в кінематографі, де дозволяє створювати ефекти, які неможливо отримати за допомогою традиційного гриму та аніматроніки. Комп'ютерна анімація може замінити роботу каскадерів та статистів, а також декорації.

Інфографіка

Терміном "інфографіка" (від лат. informatio – поінформування, роз'яснення, виклад; та ін-грец. graphike - Письмовий, від grapho – пишу) позначають графічний спосіб подання інформації, даних та знань.

Спектр застосування інфографіки є величезним – географія, журналістика, освіта, статистика, технічні тексти. Вона допомагає не лише організувати великі обсяги інформації, а й наочніше показати співвідношення предметів і фактів у часі та просторі, а також продемонструвати тенденції.

Інфографікою можна назвати будь-яке поєднання тексту та графіки, створене з наміром викласти ту чи іншу історію, донести той чи інший факт. Інфографіка працює там, де потрібно показати пристрій та алгоритм роботи чогось, співвідношення предметів та фактів у часі та просторі, продемонструвати тенденцію, показати, як виглядає, організувати великі обсяги інформації.

Інфографіка – це візуальне уявлення інформації. Використовується там, де складну інформацію потрібно подати швидко та чітко.

• Аніматроніка –методика, що застосовується в кінематографії, мультиплікації, комп'ютерне моделювання для створення спецефектів рухливих штучних частин тіла людини, тварини або інших об'єктів.

Цей вид комп'ютерної графіки увібрав у собі дуже багато векторної, а також з растрової комп'ютерної графіки. Застосовується вона розробки дизайн-проектів інтер'єру, архітектурних об'єктів, у рекламі, під час створення навчальних комп'ютерних програм, відео-роликів, наочних зображень деталей і виробів у машинобудуванні та інших.

Тривимірна комп'ютерна графікадозволяє створювати об'ємні тривимірні сцени з моделюванням умов освітлення та встановленням точок зору.

Для вивчення прийомів і засобів композиції, таких як передача простору, середовища, світлотіні, законів лінійної, повітряної та колірної перспективи, тут очевидні переваги цього виду комп'ютерної графіки над векторною та растровою графікою. У тривимірній графіці зображення (або персонажі) моделюються і переміщуються у віртуальному просторі, в природному середовищі або в інтер'єрі, а їх анімація дозволяє побачити об'єкт з будь-якої точки зору, перемістити в штучно створеному середовищі та просторі, зрозуміло, при супроводі спеціальних ефектів.

Тривимірна комп'ютерна графіка, як і векторна, є об'єктно-орієнтованою, що дозволяє змінювати всі елементи тривимірної сцени, так і кожен об'єкт окремо. Цей вид комп'ютерної графіки має великі можливості для підтримки технічного креслення. За допомогою графічних редакторів тривимірної комп'ютерної графіки, наприклад Autodesk 3D Studio, можна виконувати наочні зображення деталей та виробів машинобудування, а також виконувати макетування будівель та архітектурних об'єктів, що вивчаються у відповідному розділі архітектурно-будівельного креслення. Поруч із може бути здійснено графічна підтримка таких розділів накреслювальної геометрії, як, аксонометрические і ортогональні проекції, т.к. принципи побудови зображень у тривимірній комп'ютерній графіці частково запозичені із них.

Для декоративно-ужиткового мистецтва тривимірна комп'ютерна графіка надає можливість макетування майбутніх виробів з передачею фактури та текстури матеріалів, з яких ці вироби будуть виконані. Можливість побачити з будь-яких точок зору макет виробу до його втілення в матеріалі дозволяє внести зміни та виправлення у його форму або пропорції, які можуть бути неможливі після початку роботи (наприклад, ювелірні вироби, декоративне лиття з металу та ін.). У тому ж напрямі тривимірна комп'ютерна графіка може бути використана для підтримки скульптури, дизайну, художньої графіки та ін. Об'ємна тривимірна анімація та спецефекти також створюються засобами тривимірної графіки. Створення навчальних роликів для навчальних програм може бути основним застосуванням цих можливостей тривимірної комп'ютерної графіки.

До засобів роботи з тривимірною графікою відносять такий графічний редактор як 3D Studio MAX. Це один із найвідоміших тривимірних редакторів, він часто використовується при створенні фільмів. Розробка програми 3D Studio МАХбула розпочата у 1993 році. Версія 3D Studio МАХ 1.0вийшла у 1995 році на платформі Windows NT.

Вже тоді деякі експерти обережно висловлювали думку, що МАХможе конкурувати коїться з іншими пакетами тривимірної графіки. Восени 2003 року discreetвипускає ЗD MAX 6. Нові інструменти анімації частинок у зв'язці з модулями дозволяють створювати фотореалістичні атмосферні ефекти. З'явилися вбудована підтримка крапельно-сітчастих об'єктів, повноцінна мережева візуалізація, імпорт даних з САD-Додатків, нові можливості для моделювання. Але крім 3D Studio MAXє й інші не менш популярні програми тривимірного моделювання, наприклад Maya. Maya- це програма-аналог 3D Studio MAXАле вона призначена, в першу чергу, для анімації та для передачі міміки на особі тривимірного актора. Крім того, в Mayaзручніше малювати. 3D Studio MAXспрямований насамперед якісну візуалізацію предметів, ще ньому можна виконувати примітивні креслення.

Взагалі, для креслення існують свої програми тривимірного моделювання, найвідоміші з них AutoCAD, ArhiCAD. AutoCADпризначений, насамперед, для машинобудівного креслення, а ArhiCADдля архітектурного моделювання.

Що ж потребує тривимірна графіка від людини?

Звичайно ж, уміння моделювати різні форми та конструкції за допомогою різних програмних засобів, а також знання ортогонального (прямокутного) та центрального проектування. Остання - називається перспективою. Дуже гарна якість моделювання досягається за допомогою ретельного підбору текстур та матеріалів у поєднанні з правильним розміщенням у сцені джерел освітлення та камер. Основою для побудови будь-якої просторової форми є площина та грань об'єкта. Площина в тривимірній графіці визначається за допомогою трьох точок, з'єднаних відрізками прямих ліній.

Саме ця умова дає можливість описати за допомогою одержуваних площин. «просторову сітку», Яка є модель об'єкта. Потім об'єкт додатково привласнюються характеристики поверхні об'єкта - матеріал. У свою чергу, матеріал характеризує якість поверхні, наприклад, полірована, шорстка, блискуча та ін. Описується та його текстура (камінь, тканина, скло та ін.). Задаються оптичні властивості, наприклад, прозорість, відображення або заломлення світлових променів і т.д.
Поряд із цим, тривимірному об'єкту можна задати умови освітлення та вибрати точку огляду (камеру) для отримання найцікавішого наочного зображення. Постановка, що складається з тривимірного об'єкта, умов освітлення та обраної точки зору, називається «тривимірною сценою». А ось для опису тривимірного простору та об'єкта, що знаходиться всередині, використовується добре вже знайомий Вам координатний метод.

Існують різні методи моделювання тривимірних об'єктів. Наприклад, метод текстового опису моделі за допомогою спеціальних мов програмування "Скрипт".

Тривимірна графіка сьогодні міцно увійшла до нашого життя, що часом ми навіть не звертаємо уваги на її прояви.

Розглядаючи рекламний щит із зображенням інтер'єру кімнати або рекламний ролик про морозиво, спостерігаючи за кадрами гостросюжетного фільму, ми й не здогадуємося, що за цим стоїть кропітка робота майстра 3d графіки.

Тривимірна графіка це

3D графіка (тривимірна графіка)- це особливий вид комп'ютерної графіки - комплекс методів та інструментів, які застосовуються для створення зображень 3д-об'єктів (тривимірних об'єктів).

3д-зображення не складно відрізнити від двовимірного, оскільки воно включає створення геометричної проекції 3d-моделі сцени на площину за допомогою спеціалізованих програмних продуктів. Модель, що отримується, може бути об'єктом з реальної дійсності, наприклад модель будинку, автомобіля, комети, або бути абсолютно абстрактною. Процес побудови такої тривимірної моделі отримав назву і спрямований, перш за все, на створення візуального об'ємного образу об'єкта, що моделюється.

Сьогодні на основі тривимірної графіки можна створити високоточну копію реального об'єкта, створити щось нове, втілити в життя найнереальніші дизайнерські задумки.

3d технології графіки та технології 3d друку проникли у багато сфер людської діяльності, і приносять колосальний прибуток.

Тривимірні зображення щодня бомбардують нас на телебаченні, в кіно, при роботі з комп'ютером та в 3D іграх, з рекламних щитів, наочно представляючи всю силу та досягнення 3д-графіки.

Досягнення сучасного 3д графіки використовуються у наступних галузях

1. Кінематограф та мультиплікація- створення тривимірних персонажів та реалістичних спецефектів . Створення комп'ютерних ігор- розробка 3d-персонажів, віртуальної реальності оточення, 3д-об'єктів для ігор.
2. Реклама- можливості 3d графіки дозволяють вигідно уявити товар ринку, за допомогою тривимірної графіки можна створити ілюзію кришталево-білої сорочки або апетитного фруктового морозива з шоколадною стружкою тощо. При цьому у реального рекламованого товару може мати чимало недоліків, які легко ховаються за гарними та якісними зображеннями.
3. Дизайн інтер'єрів- проектування та розробка дизайну інтер'єру також не обходяться сьогодні без тривимірної графіки. 3d технології дають можливість створити реалістичні 3д-макети меблів (дивани, крісла, стільця, комода тощо), точно повторюючи геометрію об'єкта та створюючи імітацію матеріалу. За допомогою тривимірної графіки можна створити ролик, що демонструє всі поверхи будівлі, що проектується, який можливо ще навіть не почав будуватися.

Етапи створення тривимірного зображення

Щоб отримати 3д-зображення об'єкта, необхідно виконати наступні кроки

1. Моделювання- побудова математичної 3д-моделі загальної сцени та її об'єктів.
2. Текстуруваннявключає накладання текстур на створені моделі, налаштування матеріалів та надання моделям реалістичності.
3. Налаштування освітлення.
4. (Об'єктів, що рухаються).
5. Рендеринг- процес створення зображення об'єкта за попередньо створеною моделлю.
6. Композитинг або компоновка- Постобробка отриманого зображення.

Моделювання- Створення віртуального простору та об'єктів усередині нього, включає створення різних геометрій, матеріалів, джерел світла, віртуальних камер, додаткових спецефектів.

Найбільш поширеними програмними продуктами для 3d моделювання є Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Текстуруванняє накладанням на поверхню створеної тривимірної моделі растрового або векторного зображення, що дозволяє відобразити властивості і матеріал об'єкта.

Освітлення- створення, встановлення напряму та налаштування джерел освітлення у створеній сцені. Графічні 3д-редактори, як правило, використовують такі види джерел світла: spot light (промені, що розходяться), omni light (всеспрямоване світло), directional light (паралельні промені) та ін. Деякі редактори дають можливість створення джерела об'ємного світіння (Sphere light).

Усі ми щодня спостерігаємо величезну кількість реклами, фільмів, мультфільмів та іншої медіапродукції нашого сучасного світу. Світу технологій, без яких, здається, вже не зможуть прожити мільйони людей у ​​всьому світі.

Багато людей знають, що це більшість сучасного мистецтва створено з допомогою комп'ютерної графіки. Але мало хто з них розуміє, чим відрізняється растрова графіка від векторної, а фрактальна від 3d-графіки. Ці відмінності ми розберемо сьогодні. А більш докладний опис більшості програм та їх вартості можна знайти на сайті https://www.architect-design.ru. Тож поїхали розбиратися.

Можна сміливо сказати, що це вид (тип) комп'ютерної графіки найпоширеніший. Поклади кадрів із відпусток та мільйони фотографій наймиліших кошенят в інтернеті – все це растрова графіка.

Будуються зображення растрового типу за простим принципом, схожим, наприклад, на вишивку хрестом. Певний колір поміщається у призначений йому осередок. Якщо сильно наблизити растрову картинку, можна побачити як вона розбивається на однакові за розміром квадратики, нагадуючи мозаїку. Таке збільшення помітно погіршує її якість, оскільки картинка за сильного збільшення ділиться на видимі квадрати. Цей ефект називається пікселізація, а кожен такий квадратик – крапкою, або пікселем.

Растрова графіка

Слово «піксель» походить від скорочення «Picture element». Піксель не ділиться на дрібніші частини, має однорідний колір і є найдрібнішим елементом растрового зображення. Розмір точки, пікселя, з множини яких коштує зображення, приблизно 0,05 міліметра.

До переваг растрової графіки можна віднести її високу реалістичність. Мінусом може бути те, що якщо картинка дуже маленька, то збільшити її без втрати якості просто не вдасться. Найпопулярніша програма створення та редагування растрової графіки – Adobe Photoshop.

Векторна графіка

Якщо у растрової графіці точка – це основний елемент, то у векторі таким можна назвати лінію. Звичайно, в растрі теж є лінії, але їх можна розбити на дрібніші деталі, пікселі, а от спростити векторну лінію вже не можна.

Лінії перетинаються, згинаються, замикаються між собою, утворюють форми. Наприклад, три замкнуті під кутом прямі утворюють примітив – трикутник. Цей трикутник можна залити певним кольором або текстурою, розтягнути одну з сторін або вигнути. Але векторна графіка це не лише геометричні примітиви: зображення може складатися з химерних клякс, ліній різної товщини та будь-яких інших форм. Чим більше таких форм використано, тим краще виглядає векторне зображення. Чим це схоже на аплікацію з паперу, яка складається з комбінацій форм, вирізаних з різних листів кольорового паперу.

Векторна графіка

Головна перевага такого виду графіки в тому, що якість картинки не змінюється при масштабуванні, та й розмір такого файлу менший, адже кожен об'єкт, який використовується у створенні зображення, програма сприймає як формулу. Така формула займає лише один осередок інформації.

Допустимо, лінія позначається програмою літерою «Л» і записується в одну клітинку зошита. А якщо лінія набуває червоного кольору, то до літери «Л» ще додається літера «К», як позначення кольору, але це також вміщується в одну клітинку пам'яті.

Така система чимось спрощують роботу із зображенням під час редагування. Адже кожен об'єкт можна згинати, збільшувати та масштабувати, не торкаючись інших. Мінус швидше один: ваш вихованець, намальований у векторі, швидше буде схожим на героя коміксів, ніж живого кота. Векторна графіка створюється найчастіше у програмах: Corel Draw, Adobe Illustrator.

Фрактальна графіка

З латинської мови слово «фрактал» можна перекласти як «що складається з частин, фрагментів». Для створення фрактального зображення використовується об'єкт, який нескінченно помножений і повторюється, частини якого знову і знову діляться, а їх частини... загалом, ви зрозуміли. Це нагадує сніжинку або дерево, якби кожна його гілка ділилася на дві, а ті, у свою чергу, ще на дві і так далі.

Характер такого поділу та множення визначається заданою математичною формулою. Модифікацій собі подібних об'єктів безліч, але вони закладається в одно-єдине математичне обчислення, змінюючи яке можна отримувати нові варіації фрактального зображення. Apophysis - це одна з програм, що генерують фрактальні зображення.

Фрактальна графіка

3D графіка

Тривимірне зображення, створене на комп'ютері, може бути максимально реалістичним. Його можна обертати, розглядаючи з усіх боків, наближати чи віддаляти. Таким чином, 3D об'єкти схожі на об'єкти реального життя, так мають об'єм, текстуру і існують як би в трьох вимірах, але тільки на екрані.

3D графіка може бути простою, як наприклад створений в обсязі квадрат, або складною, наповненою деталями. Об'єктам можна надати ефекту руху, переміщення у просторі або взаємодії з предметами, якщо так побажає той, хто їх створив. 3D графіку ми бачимо у відео іграх та мультиках - саме там вона оживає та дає оцінити її обсяги та реалістичність. Найпопулярніші програми для створення 3d-графіки: 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Blender. Саме програмі 3ds Max і присвячений сайт, на якому ви зараз перебуваєте.

3ds max - програма створення 3d-графіки