Які бувають види комп'ютерної графіки? Інші види комп'ютерної графіки Визначення 3d графіки

3D-моделювання та візуалізація необхідні при виробництві продуктів або їх упаковки, а також під час створення прототипів виробів та створення об'ємної анімації.

Таким чином, послуги з 3D-моделювання та візуалізації надаються тоді, коли:

• потрібна оцінка фізичних та технічних особливостей виробу ще до його створення в оригінальному розмірі, матеріалі та комплектації;
• необхідно створити 3D модель майбутнього інтер'єру.

У таких випадках вам точно доведеться вдатися до послуг фахівців у галузі 3д-моделювання та візуалізації.

3D-моделі- невід'ємна складова якісних презентацій та технічної документації, а також – основа для створення прототипу виробу. Особливість нашої компанії - у можливості проведення повного циклу робіт із створення реалістичного 3D-об'єкта: від моделювання до прототипування. Оскільки всі роботи можна провести в комплексі, це суттєво скорочує час та витрати на пошук виконавців та постановку нових технічних завдань.

Якщо йдеться про продукт, ми допоможемо вам випустити його пробну серію і налагодити подальше виробництво, дрібносерійне або промислових масштабів.

Визначення понять «3D-моделювання» та «візуалізація»

Тривимірна графікаабо 3D-моделювання- комп'ютерна графіка, що поєднує в собі прийоми та інструменти, необхідні для створення об'ємних об'єктів у техвимірному просторі.

Під прийомами варто розуміти способи формування тривимірного графічного об'єкта – розрахунок його параметрів, креслення «скелета» або об'ємної не деталізованої форми; видавлювання, нарощування та вирізування деталей тощо.

А під інструментами – професійні програми для 3D-моделювання. Насамперед - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, а також деякі інші програми для об'ємної візуалізації предметів та простору.

Об'ємний рендеринг- це створення двовимірного растрового зображення на основі збудованої 3d-моделі. По суті, це максимально реалістичне зображення об'ємного графічного об'єкта.

Області застосування 3D-моделювання:

• Реклама та маркетинг

Тривимірна графіка є незамінною для презентації майбутнього виробу. Для того, щоб приступити до виробництва, необхідно намалювати, а потім створити 3D-модель об'єкта. А вже на основі 3D-моделі, за допомогою технологій швидкого прототипування (3D-друк, фрезерування, лиття силіконових форм і т.д.), створюється реалістичний прототип (зразок) майбутнього виробу.

Після рендерингу (3D-візуалізації) отримане зображення можна використовувати при розробці дизайну упаковки або при створенні зовнішньої реклами, POS-матеріалів та дизайну виставкових стендів.

• Міське планування

За допомогою тривимірної графіки досягається максимально реалістичне моделювання міської архітектури та ландшафтів – з мінімальними витратами. Візуалізація архітектури будівель та ландшафтного оформлення дає можливість інвесторам та архітекторам відчути ефект присутності у спроектованому просторі. Що дозволяє об'єктивно оцінити переваги проекту та усунути недоліки.

• Промисловість

Сучасне виробництво неможливо уявити без довиробничого моделювання продукції. З появою 3D-технологій виробники отримали можливість значної економії матеріалів та зменшення фінансових витрат на інженерне проектування. За допомогою 3D-моделювання дизайнери-графіки створюють тривимірні зображення деталей та об'єктів, які надалі можна використовувати для створення прес-форм та прототипів об'єкта.

• Комп'ютерні ігри

Технологія 3D під час створення комп'ютерних ігор використовується вже понад десять років. У професійних програмах досвідчені фахівці вручну промальовують тривимірні ландшафти, моделі героїв, анімують створені 3D-об'єкти та персонажі, а також створюють концепт-арти (концепт-дизайни).

• Кінематограф

Вся сучасна кіноіндустрія орієнтується кіно у форматі 3D. Для зйомок використовуються спеціальні камери, здатні знімати в 3D-форматі. Крім того, за допомогою тривимірної графіки для кіноіндустрії створюються окремі об'єкти та повноцінні ландшафти.

• Архітектура та дизайн інтер'єрів

Технологія 3д-моделювання в архітектурі давно зарекомендувала собі з найкращого боку. Сьогодні створення тривимірної моделі будівлі є незамінним атрибутом проектування. На основі 3d-моделі можна створити прототип будівлі. Причому як прототип, що повторює лише загальні обриси будівлі, так і деталізовану збірну модель майбутньої будови.

Що ж до дизайну інтер'єрів, то, за допомогою технології 3d-моделювання, замовник може побачити, як виглядатиме його житло або офісне приміщення після проведення ремонту.

• Анімація

За допомогою 3D-графіки можна створити анімованого персонажа, змусити його рухатися, а також, шляхом проектування складних анімаційних сцен, створити повноцінний анімований відеоролик.

Етапи розробки 3D-моделі

Розробка 3D-моделі здійснюється в кілька етапів:

1. Моделювання чи створення геометрії моделі

Йдеться створення тривимірної геометричної моделі, не враховуючи фізичних властивостей об'єкта. Як прийоми використовується:

• видавлювання;
• модифікатори;
• полігональне моделювання;
• обертання.

2. Текстурування об'єкту

Рівень реалістичності майбутньої моделі залежить від вибору матеріалів під час створення текстур. Професійні програми для роботи з тривимірною графікою практично не обмежені у можливостях створення реалістичної картинки.

3. Виставлення світла та точки спостереження

Один із найскладніших етапів при створенні 3D-моделі. Адже саме від вибору тону світла, рівня яскравості, різкості та глибини тіней залежить реалістичне сприйняття зображення. Крім того, необхідно вибрати точку спостереження за об'єктом. Це може бути вид з висоти пташиного польоту або масштабування простору з досягненням ефекту присутності в ньому шляхом вибору виду на об'єкт з висоти людського зростання.

4. 3D-візуалізація або рендеринг

Завершальний етап 3D-моделювання. Він полягає в деталізації параметрів відображення 3D-моделі. Тобто додавання графічних спецефектів, таких як відблиски, туман, сяйво і т.д. У разі відео-рендерингу визначаються точні параметри 3D-анімації персонажів, деталей, ландшафтів тощо. (Час колірних перепадів, світіння та ін).

На цьому етапі деталізуються налаштування візуалізації: підбирається потрібна кількість кадрів в секунду і розширення підсумкового відео (наприклад, DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2, WMV і т.п.). У разі необхідності отримати двомірне растрове зображення, визначається формат і роздільна здатність зображення, в основному - JPEG, TIFF або RAW.

5. Постпродакшн

Обробка знятих зображень та відео за допомогою медіа-редакторів - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (або Final Cut Pro/Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab та ін.

Постпродакшн полягає у наданні медіа-файлам оригінальних візуальних ефектів, мета яких – розбурхати свідомість потенційного споживача: вразити, викликати інтерес та запам'ятатись на довго!

3D-моделювання у ливарному виробництві

У ливарному виробництві 3D-моделювання поступово стає незамінною технологічною складовою процесу створення виробу. Якщо йдеться про лиття в металеві прес-форми, то 3D-моделі таких прес-форм створюються за допомогою технологій 3D-моделювання, а також 3D-прототипування.

Але не меншу популярність сьогодні набирає лиття у силіконові форми. В даному випадку – 3D-моделювання та візуалізація допоможуть вам створити прототип об'єкта, на основі якого буде зроблена форма із силікону або іншого матеріалу (дерево, поліуретан, алюміній тощо).

Методи 3D-візуалізації (рендерінг)

1. Розтеризація.

Один із найпростіших методів рендерингу. При його використанні не враховуються додаткові візуальні ефекти (наприклад, колір та тінь об'єкта щодо точки спостереження).

2. Рейкастінг.

3D-модель оглядається з певної, наперед заданої точки - з висоти людського зростання, висоти пташиного польоту тощо. З точки спостереження спрямовуються промені, які визначають світлотіні об'єкта, коли відбувається його розгляд у звичному форматі 2D.

3. Трасування променів.

Даний метод рендерингу передбачає те, що при попаданні на поверхню промінь поділяється на три компоненти: відбитий, тіньовий і заломлений. Власне це формує колір піксела. Крім цього, від кількості розділень безпосередньо залежить реалістичність зображення.

4. Трасування колії.

Один із найскладніших методів 3D-візуалізації. При використанні даного методу 3D-рендерингу поширення світлових променів максимально наближено до фізичних законів поширення світла. Саме це забезпечує високу реалістичність кінцевого зображення. Цей метод відрізняється ресурсомісткістю.

Наша компанія надасть вам повний спектр послуг у галузі 3D-моделювання та візуалізації. Ми маємо всі технічні можливості для створення 3D-моделей різної складності. А також маємо великий досвід роботи в 3d-візуалізації та моделюванні, у чому можна особисто переконатися, вивчивши наше портфоліо, або інші наші роботи, поки що не представлені на сайті (за запитом).

Бренд-агентство KOLOROнадасть вам послуги з випуску пробної серії продукції або її дрібносерійного виробництва. Для цього наші фахівці створять максимально реалістичну 3D-модель потрібного вам об'єкта (упаковки, логотипу, персонажа, 3D-зразка будь-якого виробу, форми для лиття та ін.), на основі якого буде створено прототип виробу. Вартість нашої роботи безпосередньо залежить від складності об'єкта 3D-моделювання та обговорюється в індивідуальному порядку.

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 зображень, що рухаються, займається комп'ютерна анімація, що являє собою більш вузьку область графіки CGI, застосовну в тому числі в кінематографі, де дозволяє створювати ефекти, які неможливо отримати за допомогою традиційного гриму і 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 і 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.

Програми для 3D-моделювання можуть допомогти перетворити деякі ідеї на красиві моделі та прототипи, які згодом можна буде використовувати в різних цілях. Ці інструменти дозволяють створювати моделі з нуля незалежно від рівня підготовки. Деякі 3D редактори досить прості, так що їх за короткий термін освоїть навіть новачок. Сьогодні 3D-моделі використовуються в різних сферах: це кіно, комп'ютерні ігри, дизайн інтер'єру, архітектура та багато іншого.

Вибір оптимального програмного забезпечення для моделювання часто буває важким, тому що непросто знайти програму, в якій був би весь необхідний функціонал. FreelanceToday пропонує 20 безкоштовних програм для 3D-моделювання.

Daz Studio – це потужне і абсолютно безкоштовне програмне забезпечення для тривимірного моделювання. Не можна сказати, що це легкий для освоєння інструмент – новачкам доведеться довго вивчати можливості програми. Творці програми подбали про досвід користувача, але зручність Daz Studio вдасться оцінити далеко не відразу. Однією з фішок програми є створення 3D-зображень з GPU прискоренням під час рендерингу, що дозволяє створювати дуже реалістичні моделі. Також у Daz Studio є підтримка створення сцен та функціонал для анімації моделей.

Доступнодля: Windows, | OS X

Безкоштовне програмне забезпечення для 3D-моделювання Open SCAD призначене для серйозного проектування (промдизайн, інтер'єри, архітектура). Художні аспекти творців програми цікавили набагато меншою мірою. На відміну від інших програм такого плану, Open SCAD не є інтерактивним інструментом – це 3D-компілятор, який відображає деталі проекту у тривимірному вигляді.

Доступно для: Windows, | OS X | Linux

Програма AutoDesk 123D – це великий набір різноманітних інструментів для CAD та 3D-моделювання. За допомогою програми можна проектувати, створювати та візуалізувати практично будь-які 3D-моделі. AutoDesk також підтримує технологію 3D-друку. Основний сайт AutoDesk 123D має кілька сателітів, де можна знайти безліч цікавих безкоштовних 3D-моделей, з якими можна поекспериментувати або просто використовувати їх у особистих цілях.

Доступно для: Windows, | OS X | IOS |

Meshmixer 3.0 дозволяє проектувати та візуалізувати 3D-конструкції шляхом поєднання двох або декількох моделей всього за кілька простих кроків. У програмі для цього є зручна функція cut and paste, тобто можна вирізати з моделі потрібні частини та вставляти їх в іншу модель. Програма навіть підтримує ліплення – користувач може створювати віртуальну скульптуру, формуючи та уточнюючи поверхню так само, якби він ліпив модель із глини. І все це у режимі реального часу! Програма підтримує 3D-друк, готові моделі повністю оптимізовані для надсилання принтера.

Доступнодля: Windows, | OS X

3DReshaper є доступним та простим у використанні програмним забезпеченням для 3D-моделювання. Програму можна використовувати у різних галузях, таких як мистецтво, гірничодобувна промисловість, цивільне будівництво або суднобудування. 3DReshaper поставляється з підтримкою різних сценаріїв та текстур та має безліч корисних інструментів та функцій, що полегшують процес тривимірного моделювання.

Доступнодля: Windows

Безкоштовна програма 3D Crafter призначена для 3D-моделювання в режимі реального часу та створення анімацій. Основна фішка даного редактора – інтуїтивно зрозумілий підхід "drag-and-drop". Складні моделі можуть бути побудовані за допомогою простих форм, програма підтримує скульптурне моделювання та 3D-друк. Це один із найзручніших інструментів для створення анімації.

Доступнодля: Windows

PTC Creo - це комплексна система, створена спеціально для інженерів, що працюють у сфері машинобудування, а також для конструкторів та технологів. Програма також буде корисною для дизайнерів, які створюють продукти, використовуючи методи автоматизованого проектування. Пряме моделювання дозволяє створювати конструкції з існуючих креслень або використовувати програму візуалізації нових ідей. Зміни в геометрію об'єкта можна внести дуже швидко, що прискорює процес роботи. Програма, на відміну від попередніх, платна, проте є 30-денний тріал та безкоштовна версія для викладачів та студентів.

Доступнодля: Windows

Безкоштовне програмне забезпечення LeoCAD – система автоматизованого проектування віртуальних моделей LEGO. Є версії для Windows, Mac OS та Linux. Програма може стати гарною альтернативою Lego Digital Designer (LDD), тому що має простий інтерфейс, підтримує ключові кадри та працює в режимі анімації. Саме підтримка анімації виділяє LeoCAD на тлі інших програм такого плану.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Програма VUE Pioneer допоможе створити тривимірну модель візуалізації ландшафту. Софт може бути корисним для просунутих користувачів, які шукають зручні інструменти для рендерингу. Pioneer дозволяє створювати дивовижні 3D-ландшафти завдяки наявності великої кількості пресетів та забезпечує прямий доступ до Cornucopia 3D-контенту. За допомогою програми можна створити багато ефектів освітлення.

Доступнодля: Windows, | OS X

Netfabb – це не лише програма для перегляду інтерактивних тривимірних сцен, за його допомогою можна аналізувати, редагувати та змінювати 3D-моделі. Програма підтримує 3D-друк та є найлегшим і найпростішим інструментом з точки зору встановлення та використання.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Безкоштовна програма NaroCad – це повноцінна та розширювана система автоматичного проектування, заснована на технології OpenCascade, що працює на платформах Windows та Linux. У програмі є весь необхідний функціонал, є підтримка основних та вдосконалених операцій тривимірного моделювання. Функції програми можуть бути розширені за допомогою плагінів та програмного інтерфейсу.

Доступнодля: Windows, | Linux

LEGO Digital Designer дозволяє будувати тривимірні моделі з використанням віртуальних цеглинок (блоків) конструктора LEGO. Результат можна експортувати у різні формати та продовжити роботу в інших 3D-редакторах.

Доступнодля: Windows, | OS X

Безкоштовну програму ZCAD можна використовувати для створення 2D та 3D-креслень. Редактор підтримує різні платформи та забезпечує великі кути огляду. Наявність безлічі зручних інструментів дозволяє вирішити більшість проблем, пов'язаних з моделюванням тривимірних об'єктів. Інтерфейс програми простий і зрозумілий, що істотно полегшує процес малювання. Готовий проект можна зберегти у форматі AutoCAD та інших популярних 3D-форматах.

Доступнодля: Windows, | Linux

Безкоштовна версія Houdini FX, Houdini Apprentice, стане у нагоді студентам, художникам і любителям, що створюють некомерційні проекти тривимірних моделей. Програма володіє дещо урізаним, але разом з тим досить широким функціоналом і ретельно продуманим інтерфейсом користувача. До недоліків безкоштовної версії можна віднести водяний знак, що відображається на 3D-візуалізації.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Програма для створення робочих дизайн-аркушів дозволяє створювати досить докладні 3D-моделі. Творці програми подбали про функції, що дозволяють усувати проблемні місця шляхом змін та доповнень до існуючого дизайну. Також за допомогою DesignSpark можна швидко змінити концепцію 3D продукту. Програма підтримує пряму техніку моделювання та 3D-друк моделей.

Доступнодля: Windows

FreeCAD – це параметричний 3D-моделлер, розроблений для створення реальних об'єктів будь-якого розміру. Користувач може легко змінити дизайн, використовуючи історію моделі та змінюючи окремі параметри. Програма мультиплатформенна, вміє зчитувати та записувати різні формати файлів. FreeCAD дозволяє створювати власні модулі та потім використовувати їх у подальшій роботі.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Безкоштовна програма Sculptris відкриє перед користувачами вікно у світ 3D. Особливостями Sculptris є зручна навігація та простота використання. Програму легко освоїть навіть новачок, який не має жодного досвіду в цифровому мистецтві або тривимірному моделюванні. Процес роботи побудований так, що можна забути про геометрію і просто створювати модель, при цьому дбайливо витрачаючи ресурси комп'ютера.

Доступно для: Windows, | Linux

Програму MeshMagic можна використовувати для 3D-рендерінгу файлів, а також для створення двовимірних об'єктів або конвертації в 3D. Програмне забезпечення має інтуїтивно зрозумілий інтерфейс і може використовуватися для вирішення різних завдань. В даний час Mesh Magic підтримує лише Windows. Результат зберігається у популярному форматі STL, який можна відкрити та редагувати у більшості онлайн та офлайн інструментів для 3D-моделювання.

Доступнодля: Windows

Open Cascade – це комплект розробника програмного забезпечення, призначений для створення програм, пов'язаних із 3D-CAD. Він включає спеціальні, розроблений спільнотою C++ бібліотеки класів, які можна використовувати для моделювання, візуалізації та обміну даних, а також для швидкої розробки додатків.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Питання про те, що є двигуном всієї комп'ютерної індустрії, давно турбує багатьох користувачів. Чи це фірма Intel, яка, не перестаючи, випускає та випускає нові процесори. Але хто тоді змушує їх купувати? Може, у всьому винен Microsoft, який безперервно робить свої вікна більшими і красивішими? Та ні, адже можна задовольнятися старими версіями програм - тим більше спектр їх можливостей практично не змінюється. Висновок напрошується сам собою - у всьому винні ігри. Так, саме ігри прагнуть все більше і більше уподібнитися до реального світу, створюючи його віртуальну копію, хочуть все більш потужних ресурсів.

Вся історія комп'ютерної графіки на PC є підтвердженням цього. Згадайте, на початку були тетріси, дігери, арканоїди. Вся графіка полягала у перемальовуванні невеликих ділянок екрану, спрайтів і нормально працювала навіть на XT. Але минули ті часи. Зійшла зірка симуляторів.

З виходом таких ігор, як F19, Formula 1 і т.п., в яких доводилося перемальовувати весь екран, попередньо заготовляючи його в пам'яті, всім нам довелося обзавестися, принаймні, 286 процесором. Але прогрес у цьому не зупинився. Бажання уподібнити віртуальний світ у грі реальному світові посилилося і з'явився Wolf 3D.

Це, можна сказати, перша 3D-гра, в якій був змодельований який-небудь, але все ж таки реалістичний світ. Для його реалізації довелося використати верхню (більше 640 Кб) пам'ять та загнати програму в захищений режим. Для повноцінної гри довелося встановити процесор 80386. Але й світ Wolf 3D страждав на недоліки. Хоча стіни і були не просто однобарвними прямокутниками, але для їх зафарбування використовувалися текстури з невеликою роздільною здатністю, тому поверхні виглядали пристойно лише на відстані. Звичайно, можна було піти шляхом нарощування роздільної здатності текстур, пригадаємо, наприклад, DOOM. Тоді нам довелося знову перейти на новий процесор і збільшити кількість пам'яті. Щоправда, все одно, хоча зображення й покращилося, але йому були притаманні ті самі недоліки. Та й плоскі об'єкти та монстри – кому це цікаво. Тут і зійшла зірка Quake. У цій грі було застосовано революційний підхід - z-буфер, який дозволив надати об'ємності всім об'єктам. Однак вся гра все одно працювала в невисокій роздільній здатності і не відрізнялася високою реалістичністю.

Назрівало нове апаратне рішення. І рішення це виявилося загалом лежачим на поверхні. Якщо користувачі хочуть грати в тривимірному віртуальному світі, то процес його створення (згадаймо хвилини очікування, проведені за 3D Studio перед появою чергової картинки), треба кардинально прискорити. А раз центральний процесор із цим завданням справляється дуже погано, було прийнято революційне рішення - зробити спеціалізований.

Тут то і виліз виробник ігрових автоматів 3Dfx, який зробив цю казку буллю за допомогою свого графічного процесора Voodoo. Людство зробило ще один крок у віртуальний світ.

А оскільки операційної системи на PC з текстурними вікнами, що спливають назад, в туман, поки немає, і не передбачається, весь апарат тривимірної графіки можна застосувати тільки до ігор, що успішно робить все цивілізоване людство.

Модель

Для зображення тривимірних об'єктів на екрані монітора потрібне проведення серії процесів (зазвичай званих конвеєром) з подальшою трансляцією результату двовимірний вигляд. Спочатку, об'єкт представляється як набору точок, або координат, в тривимірному просторі. Тривимірна система координат визначається трьома осями: горизонтальної, вертикальної та глибини, зазвичай званих, відповідно осями x, y та z. Об'єктом може бути будинок, людина, машина, літак або цілий 3D світ та координати визначають положення вершин (вузлових точок), з яких складається об'єкт, у просторі. З'єднавши вершини об'єкта лініями, ми отримаємо каркасну модель, так звану через те, що видимими є лише краї поверхонь тривимірного тіла. Каркасна модель визначає області, що становлять поверхні об'єкта, які можуть бути заповнені кольором, текстурами та освітлюватися променями світла.

Рис. 1: Каркасна модель куба

Навіть за такого спрощеного пояснення конвеєра 3D графіки стає ясно, як багато потрібно обчислень для промальовування тривимірного об'єкта на двовимірному екрані. Можна уявити, наскільки збільшується обсяг обчислень над системою координат, якщо об'єкт рухається.

Рис. 2: Модель літака із зафарбованими поверхнями

Роль API

Програмований інтерфейс додатків (API) складається з функцій, що управляють 3D конвеєром на програмному рівні, але при цьому може використовувати переваги апаратної реалізації 3D у разі наявності цієї можливості. Якщо є апаратний прискорювач, API використовує його переваги, якщо ні, то API працює з оптимальними налаштуваннями, розрахованими на звичайні системи. Таким чином, завдяки застосуванню API будь-яка кількість програмних засобів може підтримуватися будь-якою кількістю апаратних 3D прискорювачів.

Для додатків загального та розважального напряму, існують такі API:

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

Компанія Apple просуває свій власний інтерфейс Rave, створений на основі їхнього власного API Quickdraw 3D.

Для професійних програм, що працюють під керуванням WindowsNT, домінує інтерфейс OpenGL. Компанія Autodesk, найбільший виробник інженерних програм, розробила свій власний API, званий Heidi.
Свої API розробили і такі компанії, як Intergraph – RenderGL, та 3DFX – GLide.

Існування та доступність 3D інтерфейсів, що підтримують безліч графічних підсистем та додатків, збільшує потребу в апаратних прискорювачах тривимірної графіки, що працюють у режимі реального часу. Розважальні програми, головний споживач і замовник таких прискорювачів, але не варто забувати і про професійні програми для обробки 3D графіки, що працюють під управлінням Windows NT, багато з яких переносяться з високопродуктивних робочих станцій, типу Silicon Graphics, на PC платформу. Інтернет програми сильно виграють від неймовірної маневреності, інтуїтивності та гнучкості, які забезпечує застосування тривимірного графічного інтерфейсу. Взаємодія в World Wide Web буде набагато простішою і зручнішою, якщо відбуватиметься у тривимірному просторі.

Графічний прискорювач

Ринок графічних підсистем до появи поняття малтімедіабув відносно простий у розвитку. Важливою віхою у розвитку був стандарт VGA (Video graphics Array), розроблений компанією IBM у 1987 році, завдяки чому виробники відеоадаптерів отримали можливість використовувати більш високу роздільну здатність (640х480) та більшу глибину уявлення кольору на моніторі комп'ютера. Зі зростанням популярності ОС Windows з'явилася гостра потреба в апаратних прискорювачах двовимірної графіки, щоб розвантажити центральний процесор системи, змушений обробляти додаткові події. Відволікання CPU на обробку графіки істотно впливає загальну продуктивність GUI (Graphical User Interface) - графічного інтерфесу користувача, оскільки ОС Windows і додаткам нею потрібно якнайбільше ресурсів центрального процесора, обробка графіки здійснювалася з нижчим пріоритетом, тобто. робилася дуже повільно. Виробники додали в свої продукти функції обробки двовимірної графіки, такі, як промальовування вікон під час відкриття та згортання, апаратний курсор, що постійно видимий при переміщенні покажчика, зафарбування областей на екрані при високій частоті регенерації зображення. Отже, з'явився процесор, що забезпечує прискорення VGA (Accelerated VGA - AVGA), також відомий як Windows або GUI прискорювач, який став обов'язковим елементом у сучасних комп'ютерах.

Впровадження малтімедіа створило нові проблеми, викликані додаванням таких компонентів, як звук та цифрове відео до набору двовимірних графічних функцій. Сьогодні легко помітити, що багато продуктів AVGA підтримують на апаратному рівні обробку цифрового відео. Отже, якщо на Вашому моніторі відео програється у вікні, розміром з поштову марку - настав час встановити у Вашій машині малтімедіа прискорювач. Малтимедіа прискорювач (multimedia accelerator) зазвичай має вбудовані апаратні функції, що дозволяють масштабувати відео з осях x і y, а також апаратно перетворювати цифровий сигнал в аналоговий, для виведення його на монітор у форматі RGB. Деякі малтимедіа акселератори можуть мати вбудовані можливості декомпресії цифрового відео.

Розробники графічних підсистем повинні виходити з вимог, які частково диктуються розмірами комп'ютерного монітора, частково під впливом GUI, і частково під впливом графічного процесора. Первинний стандарт VGA з роздільною здатністю 640х480 пікселів був адекватний 14" моніторам, найбільш поширених у той час. Сьогодні найбільш переважні монітори з розміром діагоналі трубки 17", завдяки можливості виводити зображення з роздільною здатністю 1024х768 і більше.

Основною тенденцією при переході від VGA до малтимедіа прискорювачам була можливість розміщення якнайбільше візуальної інформації на моніторі комп'ютера. Використання 3D графіки є логічним розвитком цієї тенденції. Величезні обсяги візуальної інформації можуть бути втиснуті в обмежений простір екрана монітора, якщо вона подається у тривимірному вигляді. Обробка тривимірної графіки в режимі реального часу дає можливість користувачеві легко оперувати даними.

Ігрові двигуни (Games engines)

Перше правило комп'ютерних ігор – немає жодних правил. Традиційно, розробники ігор більше зацікавлені в крутій графіці своїх програм, ніж дотримання рекомендацій технарів. Незважаючи на те, що у розпорядженні розробників є безліч тривимірних API, наприклад - Direct3D, деякі програмісти йдуть шляхом створення власного 3D ігрового інтерфейсу або двигуна. Власні ігрові двигуни - один із шляхів для розробників домогтися неймовірної реалістичності зображення, фактично на межі можливостей графічного програмування.

Немає нічого бажанішого для розробника, ніж мати прямий доступ до апаратних функцій компонентів системи. Декілька відомих розробників створили свої власні ігрові двигуни, що працюють з оптимальним використанням апаратних прискорювачів графіки, які принесли їм популярність та гроші. Наприклад, двигуни Interplay для Descent II і id Software для Quake забезпечують справжню тривимірність дії, використовуючи наповню апаратні функції 3D, якщо вони доступні.

Графіка без компромісів

Розмови, що ведуться вже досить довгий час, про перспективи застосування тривимірної графіки в таких галузях, як розваги та бізнес, до межі підігріли інтерес потенційних користувачів, на ринку вже з'явився новий тип продуктів. Ці нові технологічні рішення поєднують у собі чудову підтримку 2D графіки, що відповідає сьогоднішнім вимогам до Windows акселлераторам, апаратну підтримку функцій 3D графіки і програють цифрове відео з необхідною частотою зміни кадрів.
У принципі, ці продукти можна сміливо віднести до нового покоління графічних підсистем, що забезпечують графік без компромісів, що займають гідне місце стандартного обладнання в настільних обчислювальних системах.
Серед представників нового покоління можна назвати, як приклад, такі продукти:

• процесор Ticket-To-Rideкомпанії Number Nine Visual Technologies
• серія процесорів ViRGEкомпанії S3 Inc.
• процесор RIVA128, розроблений спільно компаніями SGS Thomsonі nVidia

Технологія 3D-графіки

Нехай нам таки вдалося переконати Вас спробувати тривимірну графіку в дії (якщо Ви досі не зробили це), і Ви вирішили зіграти в одну із тривимірних ігор, призначених для застосування 3D-відеокарти.
Припустимо, такою грою виявився симулятор автомобільних перегонів, і Ваша машина вже стоїть на старті, готова поринути у підкорення нових рекордів. Йде передстартовий зворотний відлік, і Ви помічаєте, що вид з кабіни, який відображається на екрані монітора, трохи відрізняється від звичного.
Ви й раніше брали участь у подібних перегонах, але вперше зображення вражає Вас винятковим реалізмом, змушуючи повірити у дійсність того, що відбувається. Горизонт, разом із віддаленими об'єктами, тоне в ранковому серпанку. Дорога виглядає надзвичайно рівно, асфальт є не набір брудно-сірих квадратів, а однотонне покриття з нанесеною дорожньою розміткою. Дерева вздовж дороги дійсно мають листяні крони, в яких, здається, можна розрізнити окреме листя. Від усього екрану в цілому складається враження як від якісної фотографії з реальною перспективою, а не як від жалюгідної спроби змоделювати реальність.

Спробуємо розібратися, які технічні рішення дозволяють 3D-відеокартам передавати віртуальну дійсність з такою реалістичністю. Як образотворчим засобам PC вдалося досягти рівня професійних студій, що займаються тривимірною графікою.

Частина обчислювальних операцій, пов'язаних з відображенням та моделюванням тривимірного світу, перекладено тепер на 3D-акселератор, який є серцем 3D-відеокарти. Центральний процесор тепер практично зайнятий питаннями відображення, образ екрану формує відеокарта. У основі цього процесу лежить реалізація апаратному рівні низки ефектів, і навіть застосування нескладного математичного апарату. Спробуємо розібратися, що саме вміє графічний 3D-процесор.

Повертаючись до нашого прикладу із симулятором перегонів, замислимося, яким чином досягається реалістичність відображення поверхонь дороги чи будівель, що стоять на узбіччі. І тому застосовується поширений метод, званий текстурування (texture mapping).
Це найпоширеніший ефект для моделювання поверхонь. Наприклад, фасад будівлі зажадав би відображення безлічі граней для моделювання безлічі цегли, вікон та дверей. Однак текстура (зображення, що накладається на всю поверхню відразу) дає більше реалізму, але вимагає менше обчислювальних ресурсів, оскільки дозволяє оперувати з усім фасадом як з єдиною поверхнею. Перед тим, як поверхні потрапляють на екран, вони текстуруються та затінюються. Усі текстури зберігаються у пам'яті, зазвичай встановленої на відеокарті. До речі, тут не можна не помітити, що застосування AGP уможливлює зберігання текстур у системній пам'яті, а її обсяг набагато більший.

Очевидно, що коли текстуруються поверхні, необхідний облік перспективи, наприклад, при відображенні дороги з розділовою смугою, що йде за горизонт. Перспективна корекція потрібна для того, щоб текстуровані об'єкти виглядали правильно. Вона гарантує, що бітмед правильно накладеться на різні частини об'єкта - і ті, які ближче до спостерігача, і на більш далекі.
Корекція з урахуванням перспективи є дуже трудомісткою операцією, тому нерідко можна зустріти не зовсім правильну її реалізацію.

При накладанні текстур, у принципі, також можна побачити шви між двома найближчими бітмэпами. Або, що буває частіше, у деяких іграх при зображенні дороги або довгих коридорів помітне мерехтіння під час руху. Для придушення цих труднощів застосовується фільтрація (зазвичай Bi або tri-лінійна).

Білінійна фільтрація – метод усунення спотворень зображення. При повільному обертанні або русі об'єкта можуть бути помітні перескакування пікселів з одного місця на інше, що викликає мерехтіння. Для зниження цього ефекту при білінійній фільтрації для відображення точки поверхні береться виважене середнє чотири суміжні текстурні пікселі.

Трилінійна фільтрація дещо складніша. Для отримання кожного пікселя зображення береться виважене середнє значення результатів двох рівнів фільтрації. Отримане зображення буде ще більш чітким і менш мерехтливим.

Текстури, за допомогою яких формується поверхня об'єкта, змінюють свій вигляд залежно від зміни відстані від об'єкта до очей глядача. При зображенні, що рухається, наприклад, у міру того, як об'єкт віддаляється від глядача, текстурний бітмеп повинен зменшуватися в розмірах разом зі зменшенням розміру об'єкта, що відображається. Щоб це перетворення, графічний процесор перетворює бітмепи текстур до відповідного розміру покриття поверхні об'єкта, та заодно зображення має залишатися природним, тобто. об'єкт ні деформуватися непередбачуваним чином.

Для того, щоб уникнути непередбачених змін, більшість процесів, що управляють графікою, створюють серії передфільтрованих бітмепів текстур зі зменшеною роздільною здатністю, цей процес називається mip mapping . Потім графічна програма автоматично визначає, яку текстуру використовувати, ґрунтуючись на деталях зображення, яке вже виведено на екран. Відповідно, якщо об'єкт зменшується в розмірах, розмір текстурного бітмепа теж зменшується.

Але повернемося до нашого гоночного автомобіля. Сама дорога вже виглядає реалістично, але проблеми спостерігаються із її краями! Згадайте, як виглядає лінія, проведена на екрані, не паралельно його краю. Ось і біля нашої дороги з'являються "рвані краї". І для боротьби з цим недоліком зображення застосовується.

Рвані краї		Рівні краї

Це спосіб обробки (інтерполяції) пікселів для більш чітких країв (кордонів) зображення (об'єкта). Найчастіше використовується техніка - створення плавного переходу від кольору лінії або краю до кольору фону. Колір точки, що лежить на межі об'єктів, визначається як середнє кольорів двох граничних точок. Однак у деяких випадках побічним ефектом anti-aliasing є змазування (blurring) країв.

Ми підходимо до ключового моменту функціонування всіх 3D-алгоритмів. Припустимо, що трек, яким їздить наша гоночна машина, оточений великою кількістю різноманітних об'єктів - будівель, дерев, людей.
Тут перед 3D-процесором постає головна проблема, як визначити, які об'єкти знаходяться в області видимості, і як вони освітлені. Причому, знати, що мабуть зараз, недостатньо. Необхідно мати інформацію про взаємне розташування об'єктів. Для вирішення цього завдання застосовується метод, званий z-буферизація. Це найнадійніший спосіб видалення прихованих поверхонь. У так званому z-буфері зберігаються значення глибини всіх пікселів (z-координати). Коли розраховується (рендерується) новий піксел, його глибина порівнюється зі значеннями, що зберігаються в z-буфері, а конкретніше з глибинами вже рендерованих пікселів з тими ж координатами x і y. Якщо новий піксел має значення глибини більше за будь-яке значення в z-буфері, новий піксел не записується в буфер для відображення, якщо менше - то записується.

Z-буферизація під час апаратної реалізації сильно збільшує продуктивність. Тим не менш, z-буфер займає великі обсяги пам'яті: наприклад, навіть при роздільній здатності 640x480 24-розрядний z-буфер займатиме близько 900 Кб. Ця пам'ять має бути також встановлена ​​на 3D-відеокарті.

Роздільна здатність z-буфера - найголовніший його атрибут. Вона критична для високоякісного відображення сцен із великою глибиною. Чим вище роздільна здатність, тим вище дискретність z-координат і точніше виконується рендеринг віддалених об'єктів. Якщо при рендерингу роздільної здатності не вистачає, то може статися, що два об'єкти, що перекриваються, отримають одну і ту ж координату z, в результаті апаратура не буде знати який об'єкт ближче до спостерігача, що може викликати спотворення зображення.
Для запобігання цим ефектам професійні плати мають 32-розрядний z-буфер і обладнуються великими обсягами пам'яті.

Крім перерахованих вище основ, тривимірні графічні плати зазвичай мають можливість відтворення деякої кількості додаткових функцій. Наприклад, якби Ви на своєму гоночному автомобілі в'їхали б у пісок, то огляд би не зміг піднятися пилом. Для реалізації таких та подібних ефектів застосовується fogging (затуманювання). Цей ефект утворюється за рахунок комбінування змішаних комп'ютерних колірних пікселів із кольором туману (fog) під керуванням функції, що визначає глибину затуманювання. За допомогою цього ж алгоритму далеко віддалені об'єкти занурюються в серпанок, створюючи ілюзію відстані.

Реальний світ складається з прозорих, напівпрозорих та непрозорих об'єктів. Для врахування цієї обставини застосовується alpha blending - спосіб передачі інформації про прозорість напівпрозорих об'єктів. Ефект напівпрозорості створюється шляхом поєднання кольору вихідного пікселя з пікселем, що вже знаходиться в буфері.
В результаті колір точки є комбінацією кольорів переднього та заднього плану. Зазвичай коефіцієнт alpha має нормалізоване значення від 0 до 1 для кожного кольорового пікселя. Новий піксел = (alpha) (колір піксела А) + (1 - alpha) (колір піксела В).

Очевидно, що для створення реалістичної картини того, що відбувається на екрані, потрібне часте оновлення його вмісту. При формуванні кожного наступного кадру, 3D-акселератор проходить весь шлях підрахунку заново, тому він повинен мати чималу швидкодію. Але в 3D-графіці застосовуються інші методи надання плавності руху. Ключовий - Double Buffering.
Уявіть собі старий трюк аніматорів, що малювали на куточках стопки паперу персонаж мультика, зі змінним положенням на кожному наступному аркуші. Погортавши весь стос, відгинаючи куточок, ми побачимо плавний рух нашого героя. Фактично такий самий принцип роботи має і Double Buffering в 3D анімації, тобто. наступне становище персонажа вже намальовано, перш ніж поточна сторінка буде пролистана. Без застосування подвійний буферизації зображення нічого очікувати мати необхідної плавності, тобто. буде уривчастим. Для подвійної буферизації потрібна наявність двох областей, що зарезервовані в буфері кадрів тривимірної графічної плати; обидві області повинні відповідати розміру зображення, що відображається на екрані. Метод використовує два буфери для отримання зображення: один для відображення картинки, інший для візуалізації. Коли відображається вміст одного буфера, в іншому відбувається рендеринг. Коли черговий кадр оброблений, буфер перемикаються (змінюються місцями). Таким чином, той, хто грає весь час бачить відмінну картинку.

На закінчення обговорення алгоритмів, що застосовуються в 3D-графічних акселераторах, спробуємо розібратися, яким чином застосування всіх ефектів окремо дозволяє отримати цілісну картину. 3D-графіка реалізується за допомогою багатоступінчастого механізму, який називається конвеєром рендерингу.
Застосування конвеєрної обробки дозволяє прискорити виконання розрахунків за рахунок того, що обчислення для наступного об'єкта можуть бути розпочаті до закінчення обчислень попереднього.

Конвеєр рендерингу може бути розділений на 2 стадії: геометрична обробка та розтеризація.

На першій стадії геометричної обробки виконується перетворення координат (обертання, перенесення та масштабування всіх об'єктів), відсікання невидимих ​​частин об'єктів, розрахунок освітлення, визначення кольору кожної вершини з урахуванням усіх світлових джерел та процес розподілу зображення на більш дрібні форми. Для опису характеру поверхні об'єкта вона поділяється на різноманітні багатокутники.
Найчастіше при відображенні графічних об'єктів використовується розподіл на трикутники та чотирикутники, оскільки вони найлегше обраховуються і ними легко маніпулювати. При цьому координати об'єктів переводяться з речовинного в ціле уявлення для прискорення обчислень.

На другій стадії до зображення застосовуються всі описані ефекти в наступній послідовності: видалення прихованих поверхонь, накладання з урахуванням перспектив текстур (використовуючи z-буфер), застосування ефектів туману та напівпрозорості, anti-aliasing. Після цього чергова точка вважається готовою до приміщення у буфер з наступного кадру.

З усього вищезгаданого можна зрозуміти, для яких цілей використовується пам'ять, встановлена ​​на платі 3D-акселератора. У ній зберігаються текстури, z-буфер та буфер наступного кадру. При використанні шини PCI, використовувати для цього звичайну оперативну пам'ять не можна, так як швидкодія відеокарти істотно буде обмежена пропускною здатністю шини. Саме тому для розвитку 3D-графіки особливо перспективним є просування шини AGP, що дозволяє з'єднати 3D-чіп з процесором безпосередньо і тим самим організувати швидкий обмін даними з оперативною пам'яттю. Це рішення, до того ж, має здешевити тривимірні акселератори за рахунок того, що на борту плати залишиться лише трохи пам'яті для кадрового буфера.

Висновок

Повсюдне використання 3D-графіки викликало збільшення потужності комп'ютерів без будь-якого значного підвищення їхньої ціни. Користувачі приголомшені можливостями, що відкриваються, і прагнуть спробувати їх у себе на комп'ютерах. Багато нових 3D-карт дозволяють користувачам бачити тривимірну графіку в реальному часі на своїх домашніх комп'ютерах. Ці нові акселератори дозволяють додавати реалізм до зображень та прискорювати виведення графіки в обхід центрального процесора, спираючись на власні апаратні можливості.

Хоча в даний час тривимірні можливості використовуються тільки в іграх, здається, ділові програми також зможуть згодом отримати з них зиск. Наприклад, засоби автоматизованого проектування вже потребують виведення тривимірних об'єктів. Тепер створення і проектування буде можливе і на персональному комп'ютері завдяки можливостям, що відкриваються. Тривимірна графіка, можливо, зможе змінити спосіб взаємодії людини з комп'ютером. Використання тривимірних інтерфейсів програм має зробити процес спілкування з комп'ютером ще простішим, ніж у час.

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 стати 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".