Üçölçülü qrafika (3D Qrafika, Təsvirin Üç Ölçüsü, 3 Ölçü, Rus 3 Ölçüsü) üçölçülü obyektlərin təsviri üçün nəzərdə tutulmuş texnika və alətlər toplusudur (həm proqram təminatı, həm də aparat) kompüter qrafikasının bölməsidir. Ən çox memarlıq vizualizasiyasında, kinoda, televiziyada, kompüter oyunlarında, çap materiallarında, eləcə də elm və sənayedə ekran və ya çap materialları vərəqində təsvirlər yaratmaq üçün istifadə olunur.
Təyyarədə üçölçülü təsvir ikiölçülüdən onunla fərqlənir ki, o, xüsusi proqramlardan istifadə etməklə səhnənin üçölçülü modelinin müstəvidə həndəsi proyeksiyasının (məsələn, kompüter ekranı) qurulmasını nəzərdə tutur. Bu halda model ya real dünyadan olan obyektlərə (avtomobillər, binalar, qasırğa, asteroid) uyğun gələ bilər, ya da tamamilə mücərrəd ola bilər (dördölçülü fraktalın proyeksiyası).
Təyyarədə üçölçülü görüntü əldə etmək üçün aşağıdakı addımlar tələb olunur:
modelləşdirmə - səhnənin və oradakı obyektlərin üçölçülü riyazi modelinin yaradılması.
rendering (vizuallaşdırma) - seçilmiş fiziki modelə uyğun olaraq proyeksiyanın qurulması.
nəticədə təsviri çıxış cihazına - displeyə və ya printerə çıxarın.
Bununla belə, 3D displeylər və 3D printerlər yaratmaq cəhdlərinə görə, 3D qrafika mütləq təyyarəyə proyeksiyanı nəzərdə tutmur.
Modelləşdirmə
Səhnə (virtual modelləşdirmə məkanı) bir neçə kateqoriya obyektləri əhatə edir:
Həndəsə (müxtəlif texnikalardan istifadə etməklə tikilmiş model, məsələn, bina)
Materiallar (divar rəngi və pəncərənin əks olunması kimi modelin vizual xüsusiyyətləri haqqında məlumat)
İşıq mənbələri (istiqamət, güc, işıqlandırma spektri parametrləri)
Virtual kameralar (nöqtə və proyeksiya bucağının seçilməsi)
Qüvvələr və təsirlər (əsasən animasiyada istifadə olunan obyektlərin dinamik təhrifləri üçün parametrlər)
Əlavə effektlər (atmosfer hadisələrini simulyasiya edən obyektlər: dumanda işıq, bulud, alov və s.)
3D modelləşdirmə problemi- gələcək təsvir üçün tələblərə uyğun olaraq həndəsi çevrilmələrdən istifadə edərək bu obyektləri təsvir edin və onları səhnəyə yerləşdirin.
Rendering
Bu mərhələdə riyazi (vektor) məkan modeli düz (rastr) şəkilə çevrilir. Əgər film yaratmaq istəyirsinizsə, o zaman belə şəkillərin ardıcıllığı - çərçivələr göstərilir. Məlumat strukturu olaraq, ekrandakı görüntü nöqtələr matrisi ilə təmsil olunur, burada hər bir nöqtə ən azı üç rəqəmlə müəyyən edilir: qırmızı, mavi və yaşılın intensivliyi. Bu yolla renderləmə üçölçülü vektor məlumat strukturunu düz piksel matrisinə çevirir. Bu addım çox vaxt çox mürəkkəb hesablamalar tələb edir, xüsusən də reallıq illüziyası yaradılacaqsa. Renderin ən sadə forması yuxarıda göstərildiyi kimi proyeksiyadan istifadə etməklə modellərin konturlarını kompüter ekranında çəkməkdir. Adətən bu kifayət deyil və siz obyektlərin hazırlandığı materialların illüziyasını yaratmalı, həmçinin şəffaf mühit (məsələn, şüşədəki maye) səbəbindən bu obyektlərin təhriflərini hesablamalısınız.
Çox vaxt birlikdə birləşdirilən bir neçə render texnologiyası var. Misal üçün:
Z-bufer (OpenGL və DirectX 10-da istifadə olunur);
tarama səthi. Pikselin rəngi həmin səthin rəngi ilə eyni olacaq (bəzən işıqlandırma nəzərə alınmaqla və s.);
Şüa izləmə (şüa izləmə) skan xətti ilə eynidir, lakin baxış şüasının kəsişmə nöqtəsindən əlavə şüalar (əks olunan, sınmış və s.) qurulması ilə pikselin rəngi dəqiqləşdirilir. Adına baxmayaraq, yalnız əks şüa izləmə istifadə olunur (yəni müşahidəçidən işıq mənbəyinə qədər), birbaşa şüa izləmə son dərəcə səmərəsizdir və yüksək keyfiyyətli şəkil əldə etmək üçün çoxlu resurs sərf edir;
Qlobal işıqlandırma (ing. qlobal illumination, radiosity) - inteqral tənliklərdən istifadə etməklə görünən şüalanma spektrində səthlərin və mühitlərin qarşılıqlı təsirinin hesablanması.
Şüa izləmə alqoritmləri arasındakı xətt indi demək olar ki, bulanıqdır. Beləliklə, 3D Studio Max-da standart vizualizator Defolt scanline renderer adlanır, lakin o, təkcə diffuz, əks olunan və daxili (özünü işıqlandıran) işığın töhfəsini deyil, həm də hamarlanmış kölgələri nəzərə alır. Bu səbəbdən, daha tez-tez Raycasting konsepsiyası geriyə doğru şüa izləməyə, Raytracing isə irəli şüa izləməyə aiddir.
Ən populyar render sistemləri bunlardır:
PhotoRealistic RenderMan (PRMan)
Bənzər hesablamaların böyük həcminə görə, göstərmə iplərə (paralelləşdirilmiş) bölünə bilər. Buna görə də, render üçün çox prosessorlu sistemlərdən istifadə etmək çox vacibdir. Son zamanlar CPU əvəzinə GPU-lardan istifadə edən renderinq sistemlərinin aktiv inkişafı müşahidə olunur və bu gün onların belə hesablamalar üçün səmərəliliyi xeyli yüksəkdir. Belə sistemlərə aşağıdakılar daxildir:
Refraktiv Proqram Oktan Render
AAA studiyası FurryBall
RandomControl ARION (hibrid)
CPU göstərmə sistemlərinin bir çox istehsalçıları da GPU dəstəyini (LuxRender, YafaRay, mental images iray) təqdim etməyi planlaşdırır.
Üçölçülü qrafika (və ümumiyyətlə kompüter qrafikası) üzrə ən qabaqcıl nailiyyətlər və ideyalar ənənəvi olaraq ABŞ-da keçirilən illik SIGGRAPH simpoziumunda məruzə edilir və müzakirə edilir.
Yəqin ki, bu məqaləni kompüter monitorunun və ya mobil cihazın ekranında oxuyursunuz - real ölçüləri, hündürlüyü və eni olan ekran. Amma məsələn, Toy Story cizgi filminə baxanda və ya Tomb Raider oyununu oynayanda üç ölçülü bir dünyaya baxırsan. 3D dünyası ilə bağlı ən heyrətamiz şeylərdən biri odur ki, gördüyünüz dünya yaşadığımız dünya, sabah yaşayacağımız dünya və ya yalnız film və ya oyun yaradıcılarının ağlında yaşayan dünya ola bilər. Və bütün bu dünyalar yalnız bir ekranda görünə bilər - bu, ən azı maraqlıdır.
Bir kompüter düz ekrana baxdığımız zaman təqdim olunan şəklin dərinliyini görəcəyimizi düşünmək üçün gözlərimizi necə aldadır? Oyun tərtibatçıları real mənzərədə real personajların hərəkət etdiyini görməmizi necə təmin edirlər? Bu gün sizə qrafik dizaynerlərin istifadə etdiyi vizual hiylələrdən və bunların hamısının necə tərtib edildiyindən və bizə çox sadə göründüyündən danışacağam. Əslində, hər şey sadə deyil və 3D qrafikanın nə olduğunu öyrənmək üçün kəsimə keçin - orada siz maraqlı bir hekayə tapacaqsınız, əminəm ki, görünməmiş bir zövqlə özünüzü batıracaqsınız.
Şəkli üçölçülü edən nədir?
Hündürlüyü, eni və dərinliyi olan və ya belə görünən şəkil üçölçülüdür (3D). Hündürlüyü və eni olan, lakin dərinliyi olmayan şəkil ikiölçülüdür (2D). İki ölçülü şəkilləri haradan tapdığınızı xatırladın? - Demək olar ki, hər yerdə. Bu və ya digər cins üçün bir tövlə göstərən tualetin qapısındakı adi simvolu belə xatırlayın. Simvollar elə tərtib edilib ki, siz onları bir baxışda tanıya və tanıya biləsiniz. Buna görə də onlar yalnız ən əsas formalardan istifadə edirlər. Bir simvol haqqında daha ətraflı məlumat sizə qapıdan asılan o balaca insanın hansı paltar geyindiyini və ya saçlarının rəngini, məsələn, qadın tualetinin qapısının simvolizmini söyləyə bilər. Bu, 3D və 2D qrafikadan istifadə üsulları arasındakı əsas fərqlərdən biridir: 2D qrafika sadə və yaddaqalandır, 3D qrafika isə daha çox təfərrüatdan istifadə edir və adi görünən obyektə əhəmiyyətli dərəcədə daha çox məlumat toplayır.
Məsələn, üçbucaqların üç xətti və üç bucağı var - bunların hamısı üçbucağın nədən ibarət olduğunu və ümumiyyətlə nəyi təmsil etdiyini söyləmək üçün lazımdır. Ancaq üçbucağa digər tərəfdən baxın - piramida dörd üçbucaqlı tərəfi olan üç ölçülü bir quruluşdur. Nəzərə alın ki, bu vəziyyətdə artıq altı xətt və dörd künc var - piramida bundan ibarətdir. Adi bir obyektin necə üçölçülü ola biləcəyinə və üçbucağın və ya piramidanın hekayəsini izah etmək üçün lazım olan daha çox məlumatı ehtiva etdiyinə baxın.
Yüz illərdir ki, rəssamlar düz 2D təsviri real 3D dünyasına pəncərə kimi göstərə bilən bəzi vizual fəndlərdən istifadə ediblər. Kompüter monitorunda skan edə və baxa biləcəyiniz adi fotoşəkildə oxşar effekti görə bilərsiniz: fotoşəkildəki obyektlər uzaqda olduqda daha kiçik görünür; kamera obyektivinə yaxın olan obyektlər fokusdadır, yəni, müvafiq olaraq, fokusda olan obyektlərin arxasında olan hər şey bulanıq olur. Mövzu o qədər də yaxın deyilsə, rənglər daha az canlı olur. Bu gün kompüterlərdə 3D qrafikadan danışarkən, hərəkət edən şəkillərdən danışırıq.
3D qrafika nədir?
Bir çoxumuz üçün fərdi kompüterdə, mobil cihazda və ya ümumiyyətlə inkişaf etmiş oyun sistemində oyun oynamaq 3D qrafika üzərində düşünə biləcəyimiz ən parlaq nümunə və ümumi üsuldur. Bütün bu kompüter oyunları və gözəl filmlər real 3D səhnələr yaratmaq və təqdim etmək üçün üç əsas addımdan keçməlidir:
- Virtual 3D dünya yaratmaq
- Ekranda dünyanın hansı hissəsinin göstəriləcəyini müəyyən etmək
- Tam təsvirin mümkün qədər real görünməsi üçün ekrandakı pikselin necə görünəcəyini müəyyən etmək
Virtual 3D dünya, təbii ki, real dünya ilə eyni deyil. Virtual 3D dünyanın yaradılması, yaradılmasında çoxlu sayda alətlərdən istifadə olunan və son dərəcə yüksək təfərrüatları nəzərdə tutan real dünyaya oxşar dünyanın kompüter vizuallaşdırılması üzrə mürəkkəb işdir. Məsələn, real dünyanın çox kiçik bir hissəsini - əlinizi və onun altındakı iş masasını götürün. Əliniz onun necə hərəkət edə biləcəyini və xaricdə görünə biləcəyini müəyyən edən xüsusi keyfiyyətlərə malikdir. Barmaqların oynaqları yalnız xurmaya doğru əyilir, əksinə deyil. Masa vursanız, heç bir hərəkət olmayacaq - masa möhkəmdir. Müvafiq olaraq, əliniz masaüstünüzdən keçə bilməz. Təbii bir şeyə baxaraq bu ifadənin doğru olduğunu sübut edə bilərsiniz, amma virtual üçölçülü dünyada hər şey tamam başqadır - virtual aləmdə təbiət yoxdur, məsələn, sizin əliniz kimi təbii şeylər yoxdur. Virtual aləmdəki obyektlər tamamilə sintetikdir - bunlar proqram təminatından istifadə edərək onlara verilən yeganə xüsusiyyətlərdir. Proqramçılar xüsusi alətlərdən istifadə edir və hər şeyin hər zaman müəyyən şəkildə davranmasını təmin etmək üçün son dərəcə ehtiyatla 3D virtual aləmləri dizayn edirlər.
Ekranda virtual dünyanın nə qədəri göstərilir?
İstənilən vaxt ekran kompüter oyunu üçün yaradılmış virtual 3D dünyasının yalnız kiçik bir hissəsini göstərir. Ekranda göstərilənlər dünyanın müəyyən olunduğu, hara gedəcəyiniz və nəyi görəcəyiniz barədə qərar qəbul etdiyiniz yolların müəyyən birləşmələridir. Hara getməyinizdən asılı olmayaraq - irəli və ya geri, yuxarı və ya aşağı, sola və ya sağa - ətrafınızdakı virtual 3D dünya müəyyən mövqedə olduğunuz zaman gördüklərinizi müəyyənləşdirir. Gördüyünüz bir səhnədən digərinə məna verir. Əgər cismə eyni məsafədən baxsanız, istiqamətindən asılı olmayaraq o, yüksək görünməlidir. Hər bir cisim elə baxmalı və hərəkət etməlidir ki, onun həqiqi cisimlə eyni kütləyə malik olduğuna, həqiqi cisim kimi sərt və ya yumşaq olduğuna və s.
Kompüter oyunları yazan proqramçılar 3D virtual aləmlərin layihələndirilməsi və onları elə düzəltmək üçün çox səy göstərirlər ki, siz “bu dünyada belə şey ola bilməz!” – deyə düşünməyə vadar edən heç bir şeylə qarşılaşmadan dolaşa biləsiniz. Görmək istədiyiniz son şey bir-birindən keçə bilən iki bərk cisimdir. Bu, gördüyünüz hər şeyin saxta olduğunu xatırladır. Üçüncü addım ən azı digər iki addım kimi daha çox hesablamaları əhatə edir və real vaxtda da baş verməlidir.
Solda kompüter qrafikası, sağda mocap aktyoru
İşıqlandırma və perspektiv
Otağa girəndə işığı yandırırsan. Çox güman ki, bunun necə işlədiyini və işığın lampadan necə gəldiyini və otaqda necə dolaşdığını düşünmək üçün çox vaxt sərf etmirsiniz. Ancaq 3D qrafika ilə işləyən insanlar bu barədə düşünməlidirlər, çünki bütün səthlər və ətrafdakı tel çərçivələri və bu kimi şeylər işıqlandırılmalıdır. Bir üsul, şüa izləmə, işıq şüalarının bir lampanı tərk edərkən keçdiyi yolun hissələrini, güzgülərdən, divarlardan və digər əks etdirən səthlərdən sıçrayışını və nəhayət, müxtəlif bucaqlardan müxtəlif intensivliyə malik obyektlərə enməsini əhatə edir. Bu çətindir, çünki bir ampul bir şüa istehsal edə bilər, lakin əksər otaqlarda bir neçə işıq mənbəyi istifadə olunur - bir neçə lampa, tavan lampaları (çilçıraqlar), döşəmə lampaları, pəncərələr, şamlar və s.
İşıqlandırma obyektlərin görünüşünü, çəkisini və xarici möhkəmliyini verən iki effektdə əsas rol oynayır: qaranlıq və kölgələr. Birinci effekt, kölgələmə, obyektə bir tərəfdən digər tərəfdən daha çox işığın düşməsidir. Kölgələmə mövzuya çox təbiilik verir. Bu kölgəlik yorğandakı qıvrımları dərin və yumşaq edir və yüksək yanaq sümükləri diqqəti çəkir. İşıq intensivliyindəki bu fərqlər obyektin hündürlüyü və eni ilə yanaşı dərinliyə malik olması ilə bağlı ümumi illüziyanı gücləndirir. Kütlənin illüziyası ikinci effektdən - kölgədən gəlir.
Bərk cisimlər onlara işıq düşəndə kölgə salır. Günəş saatının və ya ağacın səkiyə saldığı kölgəni müşahidə edərkən bunu görə bilərsiniz. Buna görə də biz real obyektləri və kölgə salan insanları görməyə öyrəşmişik. 3D-də kölgə illüziyanı yenidən gücləndirir, riyazi şəkildə yaradılmış formaların ekranında deyil, real dünyada olmaq effekti yaradır.
Perspektiv
Perspektiv çox şeyi ifadə edə bilən bir sözdür, lakin əslində hər kəsin gördüyü sadə effekti təsvir edir. Uzun, düz yolun kənarında dayanıb uzaqlara baxsanız, sanki yolun hər iki tərəfi üfüqün bir nöqtəsində birləşir. Həmçinin, əgər ağaclar yola yaxındırsa, uzaqdakı ağaclar sizə yaxın olan ağaclardan daha kiçik görünəcək. Əslində, ağaclar yolun yaxınlığında formalaşan üfüqdə müəyyən bir nöqtədə birləşmiş kimi görünəcək, lakin bu, belə deyil. Səhnədəki bütün obyektlər məsafədə bir nöqtədə birləşən kimi görünəndə bu, perspektivdir. Bu effektin bir çox variantı var, lakin 3D qrafikaların əksəriyyəti bayaq təsvir etdiyim baxış bucağından istifadə edir.
Sahənin dərinliyi
Üçölçülü qrafik obyektləri yaratmaq üçün uğurla istifadə edilən digər optik effekt sahə dərinliyidir. Ağaclarla bağlı mənim nümunəmi istifadə edərək, yuxarıda göstərilənlərə əlavə olaraq, başqa bir maraqlı şey baş verir. Sizə yaxın olan ağaclara baxsanız, daha uzaqdakı ağaclar diqqətdən kənarda görünəcək. Kino rejissorları və kompüter animatorları bu effektdən, sahə dərinliyindən iki məqsəd üçün istifadə edirlər. Birincisi, istifadəçinin baxdığı səhnədə dərinlik illüziyasını artırmaqdır. İkinci məqsəd ondan ibarətdir ki, rejissorların sahə dərinliyindən istifadə etməsi onların diqqətini ən vacib hesab edilən mövzulara və ya aktyorlara yönəldir. Diqqətinizi filmin qəhrəmanından başqa birinə cəlb etmək üçün, məsələn, yalnız aktyorun diqqət mərkəzində olduğu “dayaz sahə dərinliyi” istifadə oluna bilər. Sizdə tam təəssürat yaratmaq üçün hazırlanmış səhnə, mümkün qədər çox obyekti diqqət mərkəzində saxlamaq və beləliklə, tamaşaçıya görünmək üçün “dərin sahə dərinliyindən” istifadə edəcək.
Hamarlaşdırıcı
Gözü aldatmağa da əsaslanan başqa bir təsir anti-aliasingdir. Rəqəmsal qrafika sistemləri xırtıldayan xətlər yaratmaqda çox bacarıqlıdır. Amma elə də olur ki, diaqonal xətlər üstünlük təşkil edir (onlar real dünyada olduqca tez-tez görünür və sonra kompüter nərdivanları daha çox xatırladan xətləri təkrarlayır (məncə, siz təsvir obyektini ətraflı nəzərdən keçirəndə nərdivanın nə olduğunu bilirsiniz). )). Beləliklə, gözünüzü hamar əyri və ya xətt görmək üçün aldatmaq üçün kompüter xətti əhatə edən piksel sıralarına müəyyən rəng çalarları əlavə edə bilər. Piksellərin bu "boz rəngi" ilə kompüter həqiqətən gözlərinizi aldadır və bu arada siz daha çox əyri addımların olmadığını düşünürsünüz. Gözü aldatmaq üçün əlavə rəngli piksellərin əlavə edilməsi prosesi anti-aliasing adlanır və bu, 3D kompüter qrafikası tərəfindən əl ilə yaradılan üsullardan biridir. Kompüter üçün başqa bir çətin vəzifə 3D animasiya yaratmaqdır, bunun nümunəsi növbəti hissədə sizə təqdim olunacaq.
Həqiqi nümunələr
Yuxarıda təsvir etdiyim bütün fəndlər heyrətamiz dərəcədə real səhnə yaratmaq üçün birlikdə istifadə edildikdə, nəticə səylərə uyğun gəlir. Ən son oyunlar, filmlər və maşın tərəfindən yaradılan obyektlər illüziyanı artırmaq üçün fotoqrafiya fonları ilə birləşdirilir. Fotoşəkilləri və kompüterdə yaradılan səhnəni müqayisə edərkən heyrətamiz nəticələr görə bilərsiniz.
Yuxarıdakı fotoşəkildə səkidən giriş kimi istifadə edən tipik bir ofis göstərilir. Aşağıdakı fotoşəkillərdən birində səkiyə sadə bir top qoyulmuş və səhnənin fotoşəkili çəkilmişdir. Üçüncü fotoşəkil, əslində bu fotoşəkildə olmayan bir top yaratan kompüter qrafikası proqramının istifadəsini əks etdirir. Bu iki fotoşəkil arasında ciddi fərqlərin olduğunu deyə bilərsinizmi? Məncə yox.
Animasiya və canlı fəaliyyət görünüşlərinin yaradılması
İndiyə qədər biz istənilən rəqəmsal təsvirin daha real görünməsini təmin edən alətlərə baxmışıq – istər şəkil, istərsə də animasiya ardıcıllığının bir hissəsi olsun. Əgər bu cizgi ardıcıllığıdırsa, proqramçılar və dizaynerlər onu kompüterdə yaradılan şəkillərdən daha çox "canlı hərəkət" kimi göstərmək üçün daha fərqli vizual fəndlərdən istifadə edəcəklər.Saniyədə neçə kadr?
Yerli kinoteatrda blokbaster filmə baxmağa getdiyiniz zaman kadrlar adlanan şəkillərin ardıcıllığı saniyədə 24 kadr sürətlə işləyir. Torlu qişalarımız görüntünü saniyənin 1/24 hissəsindən bir qədər uzun müddət saxladığından, insanların çoxunun gözləri kadrları bir davamlı hərəkət və hərəkət şəklinə birləşdirəcək.
Əgər indicə yazdıqlarımı başa düşmürsünüzsə, gəlin bu şəkildə baxaq: bu o deməkdir ki, filmin hər bir kadrı saniyənin 1/24 sürətində (ekspozisiyada) çəkilmiş fotoşəkildir. Belə ki, yarış filminin çoxsaylı kadrlarından birinə baxsanız, bəzi yarış avtomobillərinin kamera açıq vəziyyətdə yüksək sürətlə idarə edildiyi üçün “bulanıq” olduğunu görərsiniz. Sürətli hərəkət nəticəsində yaranan şeylərin bu bulanıqlığı görməyə öyrəşdiyimiz şeydir və ekranda ona baxdığımız zaman onu reallaşdıran şeylərin bir hissəsidir.
Bununla belə, rəqəmsal 3D təsvirlər hər şeydən əvvəl fotoşəkillər deyil, buna görə də çəkiliş zamanı obyekt çərçivədə hərəkət etdikdə heç bir bulanıqlıq effekti yaranmır. Şəkilləri daha real etmək üçün bulanıqlıq proqramçılar tərəfindən açıq şəkildə əlavə edilməlidir. Bəzi dizaynerlər hesab edirlər ki, bu təbii bulanıqlığın "öhdəsindən gəlmək" üçün saniyədə 30-dan çox kadr tələb olunur, buna görə də oyunlar növbəti səviyyəyə - saniyədə 60 kadra daşınıb. Bu, hər bir fərdi təsvirin çox təfərrüatlı şəkildə görünməsinə və hərəkət edən obyektləri daha kiçik artımlarla göstərməsinə imkan versə də, verilmiş animasiya hərəkətləri ardıcıllığı üçün kadrların sayını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Digər müəyyən görüntü parçaları var ki, burada dəqiq kompüter göstərilməsi realizm naminə qurban verilməlidir. Bu, həm hərəkət edən, həm də stasionar obyektlərə aiddir, lakin bu, tamamilə fərqli bir hekayədir.
Gəlin sona çataq
Kompüter qrafikası çoxlu sayda həqiqətən realist hərəkət edən və hərəkət etməyən obyektlər və səhnələr yaradaraq və yaradaraq bütün dünyanı heyrətləndirməyə davam edir. 80 sütun və 25 sətir monoxrom mətndən qrafika əhəmiyyətli dərəcədə irəliləyib və nəticə aydındır - milyonlarla insan bugünkü texnologiya ilə oyun oynayır və müxtəlif simulyasiyalar həyata keçirir. Yeni 3D prosessorları da öz varlığını hiss etdirəcək - onların sayəsində biz sözün əsl mənasında başqa dünyaları kəşf edə və real həyatda heç vaxt sınamağa cəsarət etmədiyimiz şeyləri yaşaya biləcəyik. Nəhayət, top nümunəsinə qayıdaq: bu səhnə necə yaradılıb? Cavab sadədir: təsvirdə kompüter tərəfindən yaradılmış top var. İkisindən hansının həqiqi olduğunu söyləmək asan deyil, elə deyilmi? Dünyamız heyrətamizdir və biz buna uyğun yaşamalıyıq. Ümid edirəm ki, sizə maraqlı gəldi və başqa bir maraqlı məlumat öyrəndiniz.
Üçölçülü qrafika müstəvi üzərində proyeksiyanı nəzərdə tutmur.....
Ensiklopedik YouTube
1 / 5
✪ 3D Qrafika Nəzəriyyəsi, dərs 01 - 3D Qrafikaya Giriş
✪ Kinoda kompüter qrafikası
✪ Mühazirə 1 | Kompüter qrafikası | Vitali Galinsky | Lektorium
✪ 12 - Kompüter qrafikası. Kompüter qrafikasının əsas anlayışları
✪ Mühazirə 4 | Kompüter qrafikası | Vitali Galinsky | Lektorium
Altyazılar
Ərizə
Üçölçülü qrafika elm və sənayedə, məsələn, dizayn avtomatlaşdırma sistemlərində (CAD; bərk elementlərin yaradılması üçün: binalar, maşın hissələri, mexanizmlər), memarlıq vizualizasiyasında ekran müstəvisində və ya çap materialları vərəqində şəkillər yaratmaq üçün fəal şəkildə istifadə olunur. (buraya həm də sözdə “virtual arxeologiya” daxildir), müasir tibbi vizuallaşdırma sistemlərində.
Ən geniş istifadə bir çox müasir kompüter oyunlarında, eləcə də kino, televiziya və çap məhsullarının elementidir.
Üçölçülü qrafika adətən displeyin və ya kağız vərəqinin düz, ikiölçülü səthində göstərilən virtual, xəyali üçölçülü məkanla məşğul olur. Hal-hazırda, üç ölçülü məlumatı həcmli formada göstərmək üçün bir neçə üsul məlumdur, baxmayaraq ki, onların əksəriyyəti stereo görüntü ilə işlədikləri üçün çox şərti olaraq həcmli xüsusiyyətləri təmsil edirlər. Bu sahədən stereo eynəkləri, virtual dəbilqələri, üçölçülü təsviri nümayiş etdirməyə qadir olan 3D displeyləri qeyd etmək olar. Bir neçə istehsalçı istehsala hazır 3D displeyləri nümayiş etdirib. Bununla belə, 3D displeylər hələ də üçölçülü qrafika üsulları ilə yaradılmış riyazi modelin tam hüquqlu fiziki, maddi surətini yaratmağa imkan vermir. 1990-cı illərdən bəri inkişaf edən sürətli prototipləmə texnologiyaları bu boşluğu aradan qaldırır. Qeyd etmək lazımdır ki, sürətli prototipləşdirmə texnologiyaları obyektin riyazi modelinin bərk cisim şəklində təsvirindən (voksel modeli) istifadə edir.
yaradılış
Təyyarədə üçölçülü görüntü əldə etmək üçün aşağıdakı addımlar tələb olunur:
- modelləşdirmə- səhnənin və oradakı obyektlərin üçölçülü riyazi modelinin yaradılması;
- teksturasiya- model səthlərə rastr və ya prosedur fakturaların təyin edilməsi (həmçinin maddi xassələrin təyin edilməsini nəzərdə tutur - şəffaflıq, əks olunma, kobudluq və s.);
- işıqlandırma- quraşdırma və konfiqurasiya;
- animasiya(bəzi hallarda) - obyektlərə hərəkətin verilməsi;
- dinamik simulyasiya(bəzi hallarda) - hissəciklərin, bərk/yumşaq cisimlərin və s. cazibə qüvvəsi, külək, üzmə qabiliyyəti və s., eləcə də bir-biri ilə imitasiya edilmiş qarşılıqlı təsirinin avtomatik hesablanması;
- göstərilməsi(vizuallaşdırma) - seçilmiş fiziki modelə uyğun olaraq proyeksiyanın qurulması;
- kompozisiya(layout) - təsvirin dəqiqləşdirilməsi;
- nəticədə ortaya çıxan təsviri çıxış cihazına - displeyə və ya xüsusi printerə çıxarın.
Modelləşdirmə
Sırf modelləşdirmə üçün ən populyar paketlər bunlardır:
- Robert McNeel & Dos. Rhinoceros 3D;
İnsanın və ya məxluqun üçölçülü modelini yaratmaq üçün Sculpture prototip kimi istifadə edilə bilər (əksər hallarda).
Teksturasiya
SketchUp
Oyunlarda və proqramlarda 3D qrafikanın vizuallaşdırılması
Tətbiqi proqramlarda 3D qrafikasının vizuallaşdırılması üçün bir sıra proqram kitabxanaları mövcuddur - DirectX, OpenGL və s.
Oyunlarda 3D qrafika təqdim etmək üçün bir sıra yanaşmalar var - tam 3D, psevdo-3D.
Bu cür paketlər hətta həmişə istifadəçiyə 3D modeli birbaşa idarə etməyə imkan vermir, məsələn, OpenSCAD paketi var, model xüsusi dildə yazılmış istifadəçi tərəfindən yaradılan skriptin icrası ilə formalaşır.
3D displeylər
Üçölçülü və ya stereoskopik displeylər, (3D displeylər, 3D ekranlar) - stereoskopik və ya hər hansı digər effekt vasitəsilə nümayiş etdirilən şəkillərdə real həcm illüziyası yaratdığını göstərir.
Hal-hazırda üçölçülü təsvirlərin böyük əksəriyyəti stereoskopik effektdən istifadə etməklə nümayiş etdirilir, çünki bu, həyata keçirilməsi ən asanıdır, baxmayaraq ki, tək stereoskopiyadan istifadə üçölçülü qavrayış üçün yetərli sayıla bilməz. İnsan gözü həm cüt, həm də tək olmaqla üçölçülü cisimləri düz təsvirlərdən ayırmaqda eyni dərəcədə bacarıqlıdır [ ] .
Üçölçülü qrafika bu gün həyatımızda o qədər möhkəm yerləşib ki, bəzən onun təzahürlərinə belə fikir vermirik.
Otağın interyerini əks etdirən reklam lövhəsinə və ya dondurma haqqında reklam çarxına baxanda, hərəkətli filmin kadrlarına baxanda bütün bunların arxasında 3D qrafika ustasının zəhmətli zəhmətinin dayandığını bilmirik.
3D qrafikadır
3D qrafika (üçölçülü qrafika)- bu kompüter qrafikasının xüsusi növüdür - 3D obyektlərin (üçölçülü obyektlərin) təsvirlərini yaratmaq üçün istifadə olunan üsul və alətlər toplusudur.
3D təsviri ikiölçülüdən fərqləndirmək çətin deyil, çünki o, xüsusi proqram məhsullarından istifadə etməklə səhnənin 3D modelinin təyyarəyə həndəsi proyeksiyasını yaratmağı nəzərdə tutur. Nəticədə ortaya çıxan model reallıqdan bir obyekt ola bilər, məsələn, ev, avtomobil, kometa modeli və ya tamamilə mücərrəd ola bilər. Belə üçölçülü modelin qurulması prosesi adlanır və ilk növbədə modelləşdirilmiş obyektin vizual üçölçülü görüntüsünü yaratmağa yönəldilmişdir.
Bu gün 3D qrafika əsasında real obyektin yüksək dəqiqlikli surətini yarada, yeni bir şey yarada və ən real olmayan dizayn ideyalarını həyata keçirə bilərsiniz.
3D qrafika texnologiyaları və 3D çap texnologiyaları insan fəaliyyətinin bir çox sahələrinə nüfuz edib və böyük gəlirlər gətirir.
3D təsvirlər hər gün televiziyada, filmlərdə, kompüterlərlə işləyərkən və 3D oyunlarda reklam lövhələrindən bizi bombalayır, 3D qrafikanın gücünü və nailiyyətlərini aydın şəkildə təmsil edir.
Müasir 3D qrafikanın nailiyyətləri aşağıdakı sənaye sahələrində istifadə olunur
- Kinematoqrafiya və animasiya- üçölçülü personajların və real xüsusi effektlərin yaradılması . Kompüter oyunlarının yaradılması- 3D personajların, virtual reallıq mühitlərinin, oyunlar üçün 3D obyektlərin inkişafı.
- Reklam- 3D qrafikanın imkanları məhsulu bazara sərfəli şəkildə təqdim etməyə imkan verir; 3D qrafikadan istifadə edərək kristal ağ köynək və ya şokolad çipləri ilə dadlı meyvə dondurması və s. illüziya yarada bilərsiniz. Eyni zamanda, reallıqda reklam edilən məhsulda gözəl və keyfiyyətli şəkillərin arxasında asanlıqla gizlədilən bir çox çatışmazlıqlar ola bilər.
- Daxili dizayn- daxili dizaynın dizaynı və inkişafı da bu gün üçölçülü qrafikasız edə bilməz. 3D texnologiyaları obyektin həndəsəsini dəqiq təkrarlayan və materialın imitasiyasını yaradan realistik 3D mebel modellərini (divan, kreslo, stul, komod və s.) yaratmağa imkan verir. 3D qrafikadan istifadə edərək, layihələndirilən binanın, hətta tikintisinə hələ başlamamış bütün mərtəbələrini göstərən videoçarx yarada bilərsiniz.
3D təsvir yaratmaq üçün addımlar
Obyektin 3D şəklini əldə etmək üçün aşağıdakı addımları yerinə yetirməlisiniz
- Modelləşdirmə- ümumi səhnənin və onun obyektlərinin riyazi 3D modelinin qurulması.
- Teksturasiya yaradılmış modellərə fakturaların tətbiqi, materialların tənzimlənməsi və modellərin real görünməsi daxildir.
- İşıqlandırma parametrləri.
- (hərəkət edən obyektlər).
- Rendering- əvvəllər yaradılmış modeldən istifadə edərək obyektin təsvirinin yaradılması prosesi.
- Kompozisiya və ya birləşmə- nəticədə təsvirin sonrakı emal edilməsi.
Modelləşdirmə- virtual məkanın və onun daxilində obyektlərin yaradılmasına müxtəlif həndəsələrin, materialların, işıq mənbələrinin, virtual kameraların, əlavə xüsusi effektlərin yaradılması daxildir.
3D modelləşdirmə üçün ən çox yayılmış proqram məhsulları bunlardır: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Teksturasiya obyektin xassələrini və materialını göstərməyə imkan verən rastr və ya vektor təsvirinin yaradılmış üçölçülü modelinin səthində üst-üstə düşməsidir.
İşıqlandırma- yaradılmış səhnədə işıqlandırma mənbələrinin yaradılması, istiqamətinin təyini və tənzimlənməsi. Qrafik 3D redaktorları, bir qayda olaraq, aşağıdakı işıq mənbələrindən istifadə edirlər: spot işıq (divergent şüalar), omni işıq (hər yönlü işıq), istiqamətli işıq (paralel şüalar) və s. Bəzi redaktorlar həcmli parıltı mənbəyi yaratmağa imkan verir. (Sfera işığı).
3D qrafika xüsusi kompüter proqramlarından istifadə etməklə üçölçülü modelin yaradılması prosesidir. Bu tip kompüter qrafikası vektor, eləcə də rastr kompüter qrafikasından çox şey mənimsəmişdir. 3D dizayneri çertyojlara, çertyojlara, ətraflı təsvirlərə və ya hər hansı digər qrafik və ya mətn məlumatlarına əsaslanaraq üçölçülü təsvir yaradır.
Xüsusi proqramda modelə hər tərəfdən (yuxarıdan, aşağıdan, yandan) baxmaq olar, istənilən müstəvidə və istənilən mühitdə qurulur. Üçölçülü kompüter qrafikası, vektor kimi, obyekt yönümlüdür, bu, həm üçölçülü səhnənin bütün elementlərini, həm də hər bir obyekti ayrıca dəyişməyə imkan verir. Bu tip kompüter qrafikası texniki rəsmləri dəstəkləmək üçün böyük potensiala malikdir. Üçölçülü kompüter qrafikasının qrafik redaktorlarından istifadə etməklə siz hissələrin və maşınqayırma məhsullarının vizual təsvirlərini yarada, həmçinin memarlıq-tikinti rəsminin müvafiq bölməsində öyrənilən binaların və memarlıq obyektlərinin prototiplərini həyata keçirə bilərsiniz. Bununla yanaşı, təsviri həndəsənin perspektiv, aksonometrik və ortoqonal proyeksiyalar kimi bölmələri üçün qrafik dəstək təmin edilə bilər, çünki üçölçülü kompüter qrafikasında təsvirlərin qurulması prinsipləri qismən onlardan götürülmüşdür.
Üçölçülü qrafika istənilən mürəkkəbliyə malik ola bilər. Siz aşağı detallı və sadələşdirilmiş forma ilə sadə 3D model yarada bilərsiniz. Yaxud bu, ən xırda detalların, fakturaların işləndiyi, peşəkar texnikaların (kölgələr, əkslər, işığın sınması və s.) istifadə olunduğu daha mürəkkəb model ola bilər. Əlbəttə ki, bu, hazır 3D modelin qiymətinə ciddi təsir edir, lakin bu, 3D modelin istifadəsini genişləndirməyə imkan verir.
3D qrafika harada istifadə olunur?
Üçölçülü modelləşdirmə (3D qrafika) bu gün bir çox sahələrdə istifadə olunur. Təbii ki, ilk növbədə bu tikintidir. Bu, gələcək evin bir modeli ola bilər, ya şəxsi, mənzil və ya ofis binası, ya da həqiqətən hər hansı bir sənaye obyekti. Bundan əlavə, vizuallaşdırma daxili dizayn layihələrində fəal şəkildə istifadə olunur.3D modellər veb saytların hazırlanmasında çox populyardır. Xüsusi effekt yaratmaq üçün bəzi veb-sayt yaradıcıları dizayna sadəcə qrafik elementləri deyil, üçölçülü, bəzən hətta animasiyalı modelləri də əlavə edirlər. Üçölçülü modelləşdirmə proqramları və texnologiyaları istehsalda, məsələn, kabinet mebellərinin istehsalında və tikintidə, məsələn, gələcək otaq üçün fotoreal dizayn layihəsi yaratmaq üçün geniş istifadə olunur. Bir çox dizaynerlər uzun müddətdir ki, xətkeş və karandaşdan müasir üçölçülü kompüter proqramlarına keçiblər. Tədricən digər şirkətlər, ilk növbədə istehsal və ticarətlə məşğul olan şirkətlər yeni texnologiyalara yiyələnirlər.
Təbii ki, 3D modellər əsasən nümayiş məqsədilə istifadə olunur. Onlar təqdimatlar, sərgilər üçün əvəzolunmazdır və son nəticənin nə olacağını aydın şəkildə göstərmək lazım olduqda müştərilərlə işdə istifadə olunur. Bundan əlavə, artıq bitmiş obyektləri və ya bir zamanlar mövcud olan obyektləri həcmdə göstərmək lazım olduqda üçölçülü modelləşdirmə metodlarına ehtiyac var. 3D modelləşdirmə təkcə gələcək deyil, həm də keçmiş və indidir.
3D Modelləşdirmənin Faydaları
3D modelləşdirmənin digər vizuallaşdırma üsulları ilə müqayisədə bir çox üstünlükləri var. Üç ölçülü modelləşdirmə reallığa mümkün qədər yaxın olan çox dəqiq bir model təmin edir. Müasir proqramlar yüksək detallara çatmağa kömək edir. Eyni zamanda, layihənin görmə qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə artır. Üç ölçülü obyekti iki ölçülü müstəvidə ifadə etmək asan deyil, 3D vizuallaşdırma isə diqqətlə işləməyə və ən əsası bütün detallara baxmaq imkanı verir. Bu vizuallaşdırmanın daha təbii yoludur.3D modeldə demək olar ki, istənilən dəyişiklik etmək çox asandır. Layihəni dəyişdirə, bəzi hissələri çıxara və yenilərini əlavə edə bilərsiniz. Təsəvvürünüz praktiki olaraq qeyri-məhduddur və siz tez bir zamanda sizə ən uyğun olanı seçə bilərsiniz.
Bununla belə, 3D modelləşdirmə yalnız müştəri üçün əlverişli deyil. Peşəkar proqramlar istehsalçıya da bir çox üstünlüklər verir. Üçölçülü modeldən istənilən komponentin və ya bütün strukturun rəsmini asanlıqla çıxara bilərsiniz. Üçölçülü bir model yaratmaq olduqca əmək tələb edən bir proses olmasına baxmayaraq, gələcəkdə onunla işləmək ənənəvi rəsmlərlə müqayisədə daha asan və daha rahatdır. Nəticədə dizayn vaxtı əhəmiyyətli dərəcədə azalır və xərclər azalır.
Xüsusi proqramlar mühəndislik proqramları, dəzgah alətləri və ya mühasibat proqramları kimi hər hansı digər peşəkar proqram təminatı ilə inteqrasiyaya imkan verir. Bu cür həllərin istehsalatda tətbiqi resurslara əhəmiyyətli qənaət təmin edir, müəssisənin imkanlarını əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirir, işi asanlaşdırır və keyfiyyətini artırır.
3D modelləşdirmə proqramı
3D modelləşdirmə üçün kifayət qədər çox sayda müxtəlif proqramlar var. Beləliklə, üçölçülü qrafika və interyer dizaynı yaratmaq üçün xüsusi hazırlanmış məşhur proqramlardan biri də 3D Studio MAX proqramıdır. Bu, müxtəlif mürəkkəblikdəki obyektləri real şəkildə vizuallaşdırmağa imkan verir. Bundan əlavə, "3D Studio MAX" onları tərtib etməyə, hərəkət trayektoriyalarını təyin etməyə və nəticədə hətta üçölçülü modelləri əhatə edən tam hüquqlu video yaratmağa imkan verir. Baxmayaraq ki, bu cür iş, əlbəttə ki, mütəxəssisdən ciddi bacarıqlara, eləcə də böyük kompüter resurslarına, ilk növbədə yaddaşa və prosessorun sürətinə malik olmağı tələb edir.Maya redaktoru illüziya mənasını verən sanskrit sözündən götürülmüşdür. Maya Alias Systems tərəfindən hazırlanmışdır. 2005-ci ilin oktyabrında Alias Autodesk ilə birləşdi. Maya daha çox filmlərdə animasiya və 3D effektlər yaratmaq üçün istifadə olunur.
