Grafik tiga dimensi (Grafik 3D, Gambar Tiga Dimensi, 3 Dimensi, Rusia 3 dimensi) adalah bagian dari grafik komputer, seperangkat teknik dan alat (baik perangkat lunak maupun perangkat keras) yang dirancang untuk menggambarkan objek tiga dimensi. Hal ini paling sering digunakan untuk membuat gambar pada bidang layar atau lembaran bahan cetakan dalam visualisasi arsitektur, bioskop, televisi, permainan komputer, bahan cetakan, serta dalam sains dan industri.

Gambar tiga dimensi pada bidang berbeda dari gambar dua dimensi karena melibatkan pembuatan proyeksi geometris model pemandangan tiga dimensi ke bidang (misalnya, layar komputer) menggunakan program khusus. Dalam hal ini, model dapat sesuai dengan objek dari dunia nyata (mobil, bangunan, badai, asteroid) atau sepenuhnya abstrak (proyeksi fraktal empat dimensi).

Untuk memperoleh gambar tiga dimensi pada suatu bidang, diperlukan langkah-langkah sebagai berikut:

pemodelan - membuat model matematika tiga dimensi dari pemandangan dan objek di dalamnya.

rendering (visualisasi) - konstruksi proyeksi sesuai dengan model fisik yang dipilih.

menampilkan gambar yang dihasilkan ke perangkat keluaran - layar atau printer.

Namun, karena upaya untuk membuat tampilan 3D dan printer 3D, grafik 3D tidak selalu melibatkan proyeksi ke bidang datar.

Pemodelan

Adegan (ruang pemodelan virtual) mencakup beberapa kategori objek:

Geometri (model yang dibangun dengan menggunakan berbagai teknik, misalnya bangunan)

Material (informasi tentang properti visual model, seperti warna dinding dan reflektifitas jendela)

Sumber cahaya (arah, daya, pengaturan spektrum pencahayaan)

Kamera virtual (pemilihan titik dan sudut proyeksi)

Kekuatan dan dampak (pengaturan untuk distorsi dinamis objek, terutama digunakan dalam animasi)

Efek tambahan (objek yang mensimulasikan fenomena atmosfer: cahaya dalam kabut, awan, api, dll.)

Masalah pemodelan 3D- mendeskripsikan objek-objek ini dan menempatkannya dalam pemandangan menggunakan transformasi geometris sesuai dengan persyaratan untuk gambar masa depan.

Render

Pada tahap ini, model spasial matematis (vektor) diubah menjadi gambar datar (raster). Jika Anda ingin membuat film, maka rangkaian gambar - bingkai - tersebut dirender. Sebagai struktur data, gambar di layar diwakili oleh matriks titik-titik, di mana setiap titik ditentukan oleh setidaknya tiga angka: intensitas merah, biru, dan hijau. Dengan cara ini, rendering mengubah struktur data vektor tiga dimensi menjadi matriks piksel datar. Langkah ini seringkali membutuhkan perhitungan yang sangat rumit, terutama jika ingin menciptakan ilusi realitas. Bentuk rendering yang paling sederhana adalah dengan memplot garis besar model pada layar komputer menggunakan proyeksi, seperti yang ditunjukkan di atas. Biasanya ini tidak cukup dan Anda perlu menciptakan ilusi bahan dari mana objek tersebut dibuat, serta menghitung distorsi objek tersebut karena media transparan (misalnya cairan dalam gelas).

Ada beberapa teknologi rendering, sering kali digabungkan bersama. Misalnya:

Z-buffer (digunakan di OpenGL dan DirectX 10);

permukaan pemindaian. Warna piksel akan sama dengan warna permukaan tersebut (terkadang memperhitungkan pencahayaan, dll.);

Penelusuran sinar (ray tracing) sama dengan scanline, tetapi warna piksel diperhalus dengan membuat sinar tambahan (dipantulkan, dibiaskan, dll.) dari titik perpotongan sinar penglihatan. Terlepas dari namanya, hanya penelusuran sinar terbalik yang digunakan (yaitu, dari pengamat ke sumber cahaya), penelusuran sinar langsung sangat tidak efisien dan menghabiskan terlalu banyak sumber daya untuk mendapatkan gambar berkualitas tinggi;

Iluminasi global (Bahasa Inggris: iluminasi global, radiositas) - perhitungan interaksi permukaan dan media dalam spektrum radiasi tampak menggunakan persamaan integral.

Batasan antara algoritma ray tracing kini hampir kabur. Jadi, dalam 3D Studio Max, visualisator standar disebut Perender scanline default, namun tidak hanya mempertimbangkan kontribusi cahaya yang menyebar, terpantul, dan intrinsik (warna bercahaya sendiri), namun juga bayangan yang diperhalus. Karena alasan ini, konsep Raycasting paling sering mengacu pada penelusuran sinar ke belakang, dan Raytracing mengacu pada penelusuran sinar ke depan.

Sistem rendering yang paling populer adalah:

RenderMan FotoRealistis (PRMan)

Karena banyaknya perhitungan serupa, rendering dapat dibagi menjadi beberapa thread (paralel). Oleh karena itu, untuk rendering sangat penting menggunakan sistem multiprosesor. Baru-baru ini, terdapat pengembangan aktif sistem rendering yang menggunakan GPU, bukan CPU, dan saat ini efisiensinya untuk perhitungan tersebut jauh lebih tinggi. Sistem tersebut meliputi:

Render Oktan Perangkat Lunak Bias

Studio AAA FurryBall

Kontrol Acak ARION (hibrida)

Banyak produsen sistem rendering CPU juga berencana untuk memperkenalkan dukungan GPU (LuxRender, YafaRay, mental images iray).

Pencapaian dan ide paling maju dalam grafik tiga dimensi (dan grafik komputer secara umum) dilaporkan dan didiskusikan pada simposium SIGGRAPH tahunan, yang biasanya diadakan di AS.

Anda mungkin membaca artikel ini di layar monitor komputer atau perangkat seluler - layar yang memiliki dimensi, tinggi, dan lebar nyata. Namun saat Anda menonton, misalnya kartun Toy Story atau memainkan game Tomb Raider, Anda sedang melihat dunia tiga dimensi. Salah satu hal yang paling menakjubkan tentang dunia 3D adalah bahwa dunia yang Anda lihat bisa jadi adalah dunia yang kita tinggali, dunia yang akan kita tinggali besok, atau dunia yang hanya hidup di benak pembuat film atau game. Dan semua dunia ini hanya dapat muncul di satu layar - setidaknya ini menarik.
Bagaimana komputer menipu mata kita dengan berpikir bahwa ketika kita melihat layar datar, kita melihat kedalaman gambar yang disajikan? Bagaimana cara pengembang game memastikan bahwa kita melihat karakter nyata bergerak di lanskap nyata? Hari ini saya akan bercerita tentang trik visual yang digunakan oleh desainer grafis dan bagaimana semuanya dirancang dan tampak begitu sederhana bagi kita. Faktanya, semuanya tidak sederhana, dan untuk mengetahui apa itu grafik 3D, langsung saja - di sana Anda akan menemukan cerita menarik, yang saya yakin, Anda akan membenamkan diri di dalamnya dengan kesenangan yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Apa yang membuat suatu gambar menjadi tiga dimensi?

Suatu gambar yang memiliki, atau tampak memiliki, tinggi, lebar, dan kedalaman adalah tiga dimensi (3D). Gambar yang memiliki tinggi dan lebar tetapi tidak memiliki kedalaman adalah gambar dua dimensi (2D). Ingatkan saya di mana Anda menemukan gambar dua dimensi? - Hampir dimana-mana. Ingat bahkan simbol yang biasa di pintu toilet, yang menunjukkan kios untuk satu jenis kelamin atau lainnya. Simbol-simbol tersebut dirancang sedemikian rupa sehingga Anda dapat mengenali dan mengenalinya secara sekilas. Itu sebabnya mereka hanya menggunakan bentuk yang paling dasar. Informasi lebih rinci tentang suatu simbol dapat memberi tahu Anda jenis pakaian apa yang dikenakan oleh si kecil yang digantung di pintu, atau warna rambutnya, seperti simbolisme pintu toilet wanita. Inilah salah satu perbedaan utama antara cara penggunaan grafik 3D dan 2D: Grafik 2D sederhana dan mudah diingat, sedangkan grafik 3D menggunakan lebih banyak detail dan mengemas lebih banyak informasi secara signifikan ke dalam objek yang tampak biasa.

Misalnya, segitiga mempunyai tiga garis dan tiga sudut - segala sesuatu yang diperlukan untuk mengetahui terdiri dari apa segitiga itu dan apa yang diwakilinya secara umum. Namun, lihatlah segitiga dari sisi yang lain - piramida adalah struktur tiga dimensi dengan empat sisi segitiga. Harap dicatat bahwa dalam hal ini sudah ada enam garis dan empat sudut - inilah yang terdiri dari piramida. Lihat bagaimana objek biasa bisa menjadi tiga dimensi dan berisi lebih banyak informasi yang diperlukan untuk menceritakan kisah segitiga atau piramida.

Selama ratusan tahun, seniman telah menggunakan beberapa trik visual yang dapat membuat gambar 2D datar tampak seperti jendela menuju dunia 3D nyata. Anda dapat melihat efek serupa pada foto biasa yang dapat Anda pindai dan lihat di monitor komputer: objek dalam foto tampak lebih kecil jika jaraknya lebih jauh; objek yang dekat dengan lensa kamera berada dalam fokus, yang berarti segala sesuatu di belakang objek yang fokus menjadi buram. Warna cenderung kurang cerah jika subjeknya tidak terlalu dekat. Saat kita berbicara tentang grafik 3D pada komputer saat ini, kita berbicara tentang gambar yang bergerak.

Apa itu grafik 3D?

Bagi banyak dari kita, bermain game di komputer pribadi, perangkat seluler, atau sistem game canggih secara umum adalah contoh paling mencolok dan cara umum untuk merenungkan grafik 3D. Semua game dan film keren yang dihasilkan komputer ini harus melalui tiga langkah dasar untuk membuat dan menyajikan adegan 3D yang realistis:

1. Menciptakan dunia 3D virtual
2. Menentukan bagian dunia mana yang akan ditampilkan di layar
3. Menentukan tampilan piksel pada layar sehingga gambar penuh tampak serealistis mungkin

Menciptakan dunia 3D virtual
Dunia 3D virtual tentu saja tidak sama dengan dunia nyata. Membuat dunia 3D virtual adalah pekerjaan kompleks pada visualisasi komputer dari dunia yang mirip dengan dunia nyata, yang pembuatannya menggunakan banyak alat dan memerlukan detail yang sangat tinggi. Ambil contoh, sebagian kecil dari dunia nyata - tangan Anda dan desktop di bawahnya. Tangan Anda memiliki kualitas khusus yang menentukan bagaimana ia dapat bergerak dan tampil secara eksternal. Sendi jari hanya ditekuk ke arah telapak tangan, tidak berlawanan dengannya. Jika Anda memukul meja, tidak ada tindakan yang akan terjadi - mejanya kokoh. Oleh karena itu, tangan Anda tidak dapat melewati desktop Anda. Anda dapat membuktikan bahwa pernyataan ini benar dengan melihat sesuatu yang alami, tetapi di dunia maya tiga dimensi segalanya benar-benar berbeda - di dunia maya tidak ada alam, tidak ada benda alami seperti tangan Anda, misalnya. Objek di dunia virtual sepenuhnya sintetis - ini adalah satu-satunya properti yang diberikan kepadanya menggunakan perangkat lunak. Pemrogram menggunakan alat khusus dan merancang dunia virtual 3D dengan sangat hati-hati untuk memastikan bahwa segala sesuatu berperilaku dengan cara tertentu setiap saat.

Bagian dunia maya manakah yang ditampilkan di layar?
Pada waktu tertentu, layar hanya menampilkan sebagian kecil dari dunia 3D virtual yang dibuat untuk permainan komputer. Apa yang ditampilkan di layar adalah kombinasi tertentu dari cara-cara mendefinisikan dunia, tempat Anda membuat keputusan tentang ke mana harus pergi dan apa yang harus dilihat. Ke mana pun Anda pergi - maju atau mundur, atas atau bawah, kiri atau kanan - dunia 3D virtual di sekitar Anda menentukan apa yang Anda lihat ketika Anda berada dalam posisi tertentu. Apa yang Anda lihat masuk akal dari satu adegan ke adegan berikutnya. Jika Anda melihat suatu benda dari jarak yang sama, apa pun arahnya, benda itu akan tampak tinggi. Setiap benda harus terlihat dan bergerak sedemikian rupa sehingga Anda yakin bahwa benda tersebut mempunyai massa yang sama dengan benda aslinya, keras atau lunaknya dengan benda aslinya, dan seterusnya.

Pemrogram yang menulis permainan komputer berupaya keras merancang dunia virtual 3D dan membuatnya sehingga Anda dapat berkeliaran tanpa menemui apa pun yang membuat Anda berpikir, “Itu tidak mungkin terjadi di dunia ini!” Hal terakhir yang ingin Anda lihat adalah dua benda padat yang dapat melewati satu sama lain. Ini adalah pengingat bahwa semua yang Anda lihat adalah palsu. Langkah ketiga melibatkan lebih banyak penghitungan dibandingkan dua langkah lainnya dan juga harus dilakukan secara real-time.

Di sebelah kiri adalah grafik komputer, di sebelah kanan adalah aktor mocap

Pencahayaan dan perspektif

Saat Anda memasuki sebuah ruangan, Anda menyalakan lampu. Anda mungkin tidak menghabiskan banyak waktu memikirkan cara kerjanya dan bagaimana cahaya berasal dari lampu dan menyebar ke seluruh ruangan. Namun orang yang bekerja dengan grafik 3D harus memikirkan hal ini karena semua permukaan dan gambar rangka di sekitarnya serta hal-hal seperti itu perlu diterangi. Salah satu metodenya, ray tracing, melibatkan bagian jalur yang diambil sinar cahaya saat meninggalkan bola lampu, memantul dari cermin, dinding, dan permukaan reflektif lainnya, dan akhirnya mendarat pada objek dengan intensitas berbeda-beda dari sudut berbeda. Hal ini sulit dilakukan, karena satu bola lampu dapat menghasilkan satu sinar, namun di sebagian besar ruangan digunakan beberapa sumber cahaya - beberapa lampu, lampu langit-langit (chandelier), lampu lantai, jendela, lilin, dan sebagainya.

Pencahayaan memainkan peran penting dalam dua efek yang memberikan tampilan, bobot, dan soliditas eksternal pada objek: pengaburan dan bayangan. Efek pertama, bayangan, adalah lebih banyak cahaya yang jatuh pada suatu objek dari satu sisi dibandingkan dari sisi lainnya. Bayangannya memberi subjek banyak naturalisme. Bayangan inilah yang membuat lipatan selimut menjadi dalam dan lembut serta tulang pipi yang tinggi tampak mencolok. Perbedaan intensitas cahaya ini memperkuat ilusi keseluruhan bahwa suatu benda memiliki kedalaman serta tinggi dan lebar. Ilusi massa berasal dari efek kedua - bayangan.

Benda padat menghasilkan bayangan jika terkena cahaya. Hal ini dapat Anda lihat saat mengamati bayangan jam matahari atau pohon di trotoar. Oleh karena itu, kita terbiasa melihat benda nyata dan orang yang menghasilkan bayangan. Dalam 3D, bayangan kembali memperkuat ilusi, menciptakan efek berada di dunia nyata, bukan di layar bentuk yang dihasilkan secara matematis.

Perspektif
Perspektif adalah satu kata yang bisa berarti banyak hal, namun sebenarnya menggambarkan efek sederhana yang dilihat semua orang. Jika Anda berdiri di sisi jalan yang panjang dan lurus dan melihat ke kejauhan, tampak seolah-olah kedua sisi jalan bertemu pada satu titik di cakrawala. Selain itu, jika pepohonan dekat dengan jalan, pohon yang letaknya lebih jauh akan tampak lebih kecil dibandingkan pohon yang lebih dekat dengan Anda. Faktanya, pepohonan akan tampak berkumpul pada titik tertentu di cakrawala yang terbentuk di dekat jalan raya, namun kenyataannya tidak demikian. Ketika semua objek dalam sebuah pemandangan tampak berkumpul pada satu titik di kejauhan, inilah perspektif. Ada banyak variasi efek ini, namun sebagian besar grafik 3D menggunakan sudut pandang yang sama seperti yang baru saja saya jelaskan.

Kedalaman lapangan

Efek optik lain yang berhasil digunakan untuk membuat objek grafis tiga dimensi adalah kedalaman bidang. Dengan menggunakan contoh saya pada pepohonan, selain hal di atas, hal menarik lainnya terjadi. Jika Anda melihat pepohonan di dekat Anda, pepohonan yang jauh akan tampak tidak fokus. Sutradara film dan animator komputer menggunakan efek kedalaman bidang ini untuk dua tujuan. Yang pertama adalah meningkatkan ilusi kedalaman pemandangan yang dilihat pengguna. Tujuan kedua adalah penggunaan depth of field yang dilakukan sutradara memfokuskan perhatiannya pada subjek atau aktor yang dianggap paling penting. Untuk menarik perhatian Anda ke orang lain selain tokoh utama dalam film, misalnya, "kedalaman bidang dangkal" dapat digunakan, di mana hanya aktor yang menjadi fokus. Adegan yang dirancang untuk memberi Anda kesan penuh akan menggunakan "kedalaman bidang" untuk menjaga sebanyak mungkin objek tetap fokus dan dengan demikian terlihat oleh pemirsa.

Menghaluskan

Efek lain yang juga mengandalkan tipuan mata adalah anti-aliasing. Sistem grafis digital sangat baik dalam menciptakan garis yang tajam. Namun kebetulan juga garis diagonal lebih diutamakan (garis tersebut cukup sering muncul di dunia nyata, dan kemudian komputer mereproduksi garis yang lebih mengingatkan pada tangga (Saya rasa Anda akan mengetahui apa itu tangga ketika Anda memeriksa objek gambar secara detail. )). Jadi, untuk mengelabui mata Anda agar melihat kurva atau garis halus, komputer dapat menambahkan corak warna tertentu pada deretan piksel yang mengelilingi garis tersebut. Dengan piksel “warna abu-abu” ini, komputer sebenarnya menipu mata Anda, dan sementara itu Anda berpikir bahwa tidak ada lagi langkah yang bergerigi. Proses penambahan piksel berwarna ekstra untuk menipu mata disebut anti-aliasing, dan ini adalah salah satu teknik yang dibuat secara manual oleh grafik komputer 3D. Tugas menantang lainnya untuk komputer adalah membuat animasi 3D, contohnya akan disajikan kepada Anda di bagian selanjutnya.

Contoh nyata

Ketika semua trik yang saya uraikan di atas digunakan bersama-sama untuk menciptakan pemandangan nyata yang menakjubkan, hasilnya sesuai dengan usaha yang dilakukan. Permainan, film, dan objek buatan mesin terbaru digabungkan dengan latar belakang fotografi untuk meningkatkan ilusi. Anda dapat melihat hasil yang luar biasa saat membandingkan foto dan pemandangan yang dihasilkan komputer.

Foto di atas menunjukkan tipikal kantor yang menggunakan trotoar sebagai pintu masuknya. Dalam salah satu foto berikut, sebuah bola sederhana diletakkan di trotoar dan pemandangannya difoto. Foto ketiga mewakili penggunaan program grafik komputer, yang menciptakan sebuah bola yang sebenarnya tidak ada di foto ini. Dapatkah Anda mengetahui ada perbedaan signifikan antara kedua foto ini? Saya pikir tidak.

Membuat animasi dan penampilan live action

Sejauh ini kita telah melihat alat yang membuat gambar digital tampak lebih realistis - baik gambar diam atau bagian dari rangkaian animasi. Jika itu adalah rangkaian animasi, maka pemrogram dan desainer akan menggunakan lebih banyak trik visual yang berbeda untuk menciptakan tampilan "aksi langsung" daripada gambar yang dihasilkan komputer.

Berapa banyak frame per detik?
Saat Anda menonton film blockbuster di bioskop lokal, rangkaian gambar yang disebut frame berjalan dengan kecepatan 24 frame per detik. Karena retina kita menyimpan gambar sedikit lebih lama dari 1/24 detik, mata kebanyakan orang akan memadukan bingkai menjadi satu gambar gerakan dan tindakan yang berkesinambungan.

Jika Anda belum paham dengan apa yang baru saja saya tulis, mari kita lihat seperti ini: artinya setiap frame sebuah film adalah foto yang diambil pada kecepatan rana (exposure) 1/24 detik. Jadi, jika Anda melihat salah satu dari sekian banyak frame film balap, Anda akan melihat bahwa beberapa mobil balap "kabur" karena dikendarai dengan kecepatan tinggi saat kamera terbuka. Keburaman yang disebabkan oleh gerakan cepat adalah hal yang biasa kita lihat, dan merupakan bagian dari apa yang membuat suatu gambar terlihat nyata ketika kita melihatnya di layar.

Namun demikian, gambar 3D digital sama sekali bukan foto, jadi tidak ada efek buram yang terjadi saat subjek bergerak dalam bingkai selama pemotretan. Untuk membuat gambar lebih realistis, blur harus ditambahkan secara eksplisit oleh programmer. Beberapa desainer percaya bahwa dibutuhkan lebih dari 30 frame per detik untuk "mengatasi" kurangnya keburaman alami ini, itulah sebabnya game telah ditingkatkan ke level berikutnya - 60 frame per detik. Meskipun hal ini memungkinkan setiap gambar muncul dengan sangat detail dan menampilkan objek bergerak dalam jumlah yang lebih kecil, hal ini secara signifikan meningkatkan jumlah bingkai untuk rangkaian tindakan animasi tertentu. Ada bagian tertentu dari citra di mana rendering komputer yang akurat harus dikorbankan demi realisme. Ini berlaku untuk benda bergerak dan diam, tapi ceritanya berbeda.

Mari kita sampai pada akhir

Grafik komputer terus memukau seluruh dunia dengan menciptakan dan menghasilkan berbagai macam objek dan pemandangan bergerak dan tidak bergerak yang benar-benar realistis. Dari 80 kolom dan 25 baris teks monokrom, grafik telah mengalami kemajuan yang signifikan, dan hasilnya jelas - jutaan orang bermain game dan menjalankan berbagai macam simulasi dengan teknologi masa kini. Prosesor 3D baru juga akan membuat kehadirannya terasa - berkat prosesor tersebut, kita akan dapat menjelajahi dunia lain dan mengalami hal-hal yang tidak pernah berani kita coba dalam kehidupan nyata. Terakhir, kembali ke contoh bola: bagaimana adegan ini tercipta? Jawabannya sederhana: gambar tersebut memiliki bola yang dihasilkan komputer. Tidak mudah untuk mengatakan mana di antara keduanya yang asli, bukan? Dunia kita luar biasa dan kita harus menjalaninya. Saya harap Anda menganggapnya menarik dan mempelajari informasi menarik lainnya.

Grafik tiga dimensi tidak selalu melibatkan proyeksi ke bidang.....

YouTube ensiklopedis

1 / 5

✪ Teori Grafik 3D, pelajaran 01 - Pengantar Grafik 3D

✪ Grafik komputer di bioskop

✪ Kuliah 1 | Grafik komputer | Vitaly Galinsky | Lektorium

✪ 12 - Grafik komputer. Konsep dasar grafik komputer

✪ Kuliah 4 | Grafik komputer | Vitaly Galinsky | Lektorium

Subtitle

Aplikasi

Grafik tiga dimensi secara aktif digunakan untuk membuat gambar pada bidang layar atau selembar bahan cetak dalam sains dan industri, misalnya, dalam sistem otomasi desain (CAD; untuk membuat elemen padat: bangunan, bagian mesin, mekanisme), visualisasi arsitektur (ini juga mencakup apa yang disebut “arkeologi virtual”), dalam sistem visualisasi medis modern.

Penggunaan terluasnya adalah di banyak permainan komputer modern, serta sebagai elemen bioskop, televisi, dan produk cetak.

Grafik tiga dimensi biasanya berhubungan dengan ruang tiga dimensi virtual dan imajiner yang ditampilkan pada permukaan datar dua dimensi pada layar atau selembar kertas. Saat ini, ada beberapa metode yang diketahui untuk menampilkan informasi tiga dimensi dalam bentuk volumetrik, meskipun sebagian besar metode tersebut mewakili karakteristik volumetrik dengan sangat kondisional, karena metode tersebut bekerja dengan gambar stereo. Dari area ini kita dapat melihat kacamata stereo, helm virtual, layar 3D yang mampu menampilkan gambar tiga dimensi. Beberapa produsen telah mendemonstrasikan tampilan 3D siap produksi. Namun, tampilan 3D masih tidak memungkinkan pembuatan salinan model matematika fisik dan nyata yang dibuat dengan metode grafik tiga dimensi. Teknologi pembuatan prototipe cepat yang telah berkembang sejak tahun 1990an mampu menutup kesenjangan ini. Perlu diperhatikan bahwa teknologi rapid prototyping menggunakan representasi model matematika suatu benda dalam bentuk benda padat (model voxel).

Penciptaan

Untuk memperoleh gambar tiga dimensi pada suatu bidang, diperlukan langkah-langkah sebagai berikut:

• pemodelan- pembuatan model matematika tiga dimensi dari pemandangan dan objek di dalamnya;
• tekstur- menetapkan tekstur raster atau prosedural ke permukaan model (juga menyiratkan pengaturan sifat material - transparansi, pantulan, kekasaran, dll.);
• Petir- instalasi dan konfigurasi;
• animasi(dalam beberapa kasus) - memberi gerakan pada objek;
• simulasi dinamis(dalam beberapa kasus) - penghitungan otomatis interaksi partikel, benda keras/lunak, dll. dengan simulasi gaya gravitasi, angin, daya apung, dll., serta satu sama lain;
• rendering(visualisasi) - konstruksi proyeksi sesuai dengan model fisik yang dipilih;
• pengomposisian(tata letak) - penyempurnaan gambar;
• menampilkan gambar yang dihasilkan ke perangkat keluaran - layar atau printer khusus.

Pemodelan

Paket paling populer yang murni untuk pemodelan adalah:

• Robert McNeel & Asosiasi. Badak 3D ;

Untuk membuat model tiga dimensi seseorang atau makhluk, Patung dapat digunakan sebagai prototipe (dalam banyak kasus).

tekstur

Sketsa

Visualisasi grafik 3D dalam game dan aplikasi

Ada sejumlah perpustakaan perangkat lunak untuk memvisualisasikan grafik 3D dalam program aplikasi - DirectX, OpenGL, dan sebagainya.

Ada sejumlah pendekatan untuk menyajikan grafik 3D dalam game - 3D penuh, 3D semu.

Paket semacam itu bahkan tidak selalu memungkinkan pengguna untuk mengoperasikan model 3D secara langsung; misalnya, ada paket OpenSCAD, model yang dibentuk dengan menjalankan skrip buatan pengguna yang ditulis dalam bahasa khusus.

tampilan 3D

Tampilan tiga dimensi atau stereoskopis, (Tampilan 3D, layar 3D) - tampilan yang, melalui efek stereoskopis atau efek lainnya, menciptakan ilusi volume nyata pada gambar yang ditampilkan.

Saat ini, sebagian besar gambar tiga dimensi ditampilkan menggunakan efek stereoskopis, karena paling mudah diterapkan, meskipun penggunaan stereoskopi saja tidak dapat dianggap cukup untuk persepsi tiga dimensi. Mata manusia, baik berpasangan maupun sendiri, sama-sama pandai membedakan benda tiga dimensi dengan gambar datar [ ] .

Grafik tiga dimensi telah menjadi bagian dari kehidupan kita saat ini sehingga terkadang kita bahkan tidak memperhatikan manifestasinya.

Melihat papan reklame yang menggambarkan interior sebuah ruangan atau video iklan tentang es krim, menonton bingkai film penuh aksi, kita tidak menyangka bahwa di balik semua ini terdapat karya telaten seorang ahli grafis 3D.

Grafik 3D adalah

Grafik 3D (grafik tiga dimensi)- ini adalah jenis grafik komputer khusus - seperangkat metode dan alat yang digunakan untuk membuat gambar objek 3D (objek tiga dimensi).

Gambar 3D tidak sulit dibedakan dari gambar dua dimensi, karena melibatkan pembuatan proyeksi geometris model 3D pemandangan ke bidang menggunakan produk perangkat lunak khusus. Model yang dihasilkan bisa berupa objek dari kenyataan, misalnya model rumah, mobil, komet, atau bisa juga abstrak sepenuhnya. Proses membangun model tiga dimensi seperti itu disebut dan ditujukan terutama untuk menciptakan gambaran visual tiga dimensi dari objek yang dimodelkan.

Saat ini, berdasarkan grafik 3D, Anda dapat membuat salinan objek nyata yang sangat akurat, membuat sesuatu yang baru, dan mewujudkan ide desain yang paling tidak realistis.

Teknologi grafis 3D dan teknologi pencetakan 3D telah merambah ke banyak bidang aktivitas manusia dan mendatangkan keuntungan yang sangat besar.

Gambar 3D membombardir kita setiap hari di televisi, film, saat bekerja dengan komputer dan permainan 3D, dari papan reklame, yang secara jelas mewakili kekuatan dan pencapaian grafis 3D.

Prestasi grafis 3D modern digunakan di industri berikut

1. Sinematografi dan animasi- pembuatan karakter tiga dimensi dan efek khusus yang realistis . Penciptaan permainan komputer- pengembangan karakter 3D, lingkungan realitas virtual, objek 3D untuk game.
2. Periklanan- kemampuan grafik 3D memungkinkan Anda menyajikan produk secara menguntungkan ke pasar; menggunakan grafik 3D Anda dapat menciptakan ilusi kemeja seputih kristal atau es krim buah yang lezat dengan keping coklat, dll. Pada saat yang sama, pada kenyataannya, produk yang diiklankan mungkin memiliki banyak kekurangan yang mudah disembunyikan di balik gambar yang indah dan berkualitas tinggi.
3. Desain interior- desain dan pengembangan desain interior juga tidak dapat dilakukan tanpa grafis tiga dimensi saat ini. Teknologi 3D memungkinkan terciptanya model furnitur 3D yang realistis (sofa, kursi berlengan, kursi, lemari berlaci, dll.), secara akurat mengulangi geometri objek dan menciptakan tiruan material. Dengan menggunakan grafik 3D, Anda dapat membuat video yang menampilkan semua lantai bangunan yang dirancang, yang bahkan mungkin belum mulai dibangun.

Langkah-langkah membuat gambar 3D

Untuk mendapatkan gambar 3D suatu objek, Anda harus menyelesaikan langkah-langkah berikut

1. Pemodelan- Konstruksi model 3D matematika dari pemandangan umum dan objeknya.
2. tekstur termasuk menerapkan tekstur pada model yang dibuat, menyesuaikan bahan, dan membuat model terlihat realistis.
3. Pengaturan pencahayaan.
4. (benda bergerak).
5. Render- proses pembuatan gambar suatu objek dengan menggunakan model yang telah dibuat sebelumnya.
6. Compositing atau pengomposisian- pasca-pemrosesan gambar yang dihasilkan.

Pemodelan- penciptaan ruang virtual dan objek di dalamnya, termasuk penciptaan berbagai geometri, material, sumber cahaya, kamera virtual, efek khusus tambahan.

Produk perangkat lunak yang paling umum untuk pemodelan 3D adalah: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

tekstur adalah overlay pada permukaan model tiga dimensi yang dibuat dari gambar raster atau vektor yang memungkinkan Anda menampilkan properti dan material suatu objek.

Petir- pembuatan, pengaturan arah dan penyesuaian sumber pencahayaan pada pemandangan yang dibuat. Editor grafis 3D, biasanya, menggunakan jenis sumber cahaya berikut: cahaya titik (sinar divergen), cahaya omni (cahaya segala arah), cahaya terarah (sinar paralel), dll. Beberapa editor memungkinkan untuk membuat sumber cahaya volumetrik (Bola cahaya).

Grafik 3D adalah proses pembuatan model tiga dimensi menggunakan program komputer khusus. Grafik komputer jenis ini banyak menyerap dari grafik komputer vektor, maupun raster. Berdasarkan gambar, gambar, deskripsi rinci atau informasi grafis atau teks lainnya, seorang desainer 3D membuat gambar tiga dimensi.

Dalam program khusus, model dapat dilihat dari semua sisi (atas, bawah, samping), dibangun di bidang apa pun dan di lingkungan apa pun. Grafik komputer tiga dimensi, seperti grafik vektor, berorientasi objek, yang memungkinkan Anda mengubah semua elemen pemandangan tiga dimensi, serta setiap objek satu per satu. Grafik komputer jenis ini mempunyai potensi yang besar untuk menunjang gambar teknik. Dengan menggunakan editor grafis grafik komputer tiga dimensi, Anda dapat membuat gambar visual bagian-bagian dan produk teknik mesin, serta melakukan pembuatan prototipe bangunan dan objek arsitektur yang dipelajari di bagian gambar arsitektur dan konstruksi yang sesuai. Bersamaan dengan ini, dukungan grafis dapat diberikan untuk bagian geometri deskriptif seperti proyeksi perspektif, aksonometri dan ortogonal, karena prinsip-prinsip membangun gambar dalam grafik komputer tiga dimensi sebagian dipinjam darinya.

Grafik tiga dimensi dapat memiliki kompleksitas apa pun. Anda dapat membuat model 3D sederhana, dengan detail rendah dan bentuk yang disederhanakan. Atau bisa juga model yang lebih kompleks, yang mengerjakan detail terkecil, tekstur, menggunakan teknik profesional (bayangan, pantulan, pembiasan cahaya, dan sebagainya). Tentu saja, hal ini berdampak serius pada biaya model 3D yang sudah jadi, namun hal ini memungkinkan Anda memperluas penggunaan model 3D.

Di mana grafik 3D digunakan?

Pemodelan tiga dimensi (grafik 3D) digunakan saat ini di banyak bidang. Tentu saja, pertama-tama, ini adalah konstruksi. Ini bisa menjadi model rumah masa depan, baik gedung pribadi, apartemen atau perkantoran, atau bahkan fasilitas industri apa pun. Selain itu, visualisasi secara aktif digunakan dalam proyek desain interior.

Model 3D sangat populer dalam pengembangan situs web. Untuk menciptakan efek khusus, beberapa pembuat situs web tidak hanya menambahkan elemen grafis ke dalam desain, tetapi juga model tiga dimensi, bahkan terkadang animasi. Program dan teknologi pemodelan tiga dimensi banyak digunakan di bidang manufaktur, misalnya, dalam produksi furnitur kabinet, dan dalam konstruksi, misalnya, untuk membuat proyek desain fotorealistik untuk ruangan masa depan. Banyak desainer telah lama beralih dari penggunaan penggaris dan pensil ke program komputer tiga dimensi modern. Lambat laun, perusahaan lain, terutama perusahaan manufaktur dan perdagangan, mulai menguasai teknologi baru.

Tentu saja, model 3D terutama digunakan untuk tujuan demonstrasi. Mereka sangat diperlukan untuk presentasi, pameran, dan juga digunakan dalam bekerja dengan klien ketika diperlukan untuk menunjukkan dengan jelas apa hasil akhirnya. Selain itu, metode pemodelan tiga dimensi diperlukan jika diperlukan untuk menampilkan objek jadi atau objek yang pernah ada pada suatu waktu dalam volume. Pemodelan 3D bukan hanya masa depan, tapi juga masa lalu dan masa kini.

Manfaat Pemodelan 3D

Pemodelan 3D memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode visualisasi lainnya. Pemodelan tiga dimensi memberikan model yang sangat akurat dan sedekat mungkin dengan kenyataan. Program modern membantu mencapai detail yang tinggi. Pada saat yang sama, visibilitas proyek meningkat secara signifikan. Mengekspresikan objek tiga dimensi dalam bidang dua dimensi tidaklah mudah, sementara visualisasi 3D memungkinkan untuk mengerjakannya dengan cermat dan, yang terpenting, melihat semua detailnya. Ini adalah cara visualisasi yang lebih alami.

Sangat mudah untuk membuat hampir semua perubahan pada model 3D. Anda dapat mengubah proyek, menghapus beberapa bagian dan menambahkan yang baru. Imajinasi Anda praktis tidak terbatas, dan Anda dapat dengan cepat memilih opsi yang paling sesuai untuk Anda.

Namun, pemodelan 3D tidak hanya nyaman bagi klien. Program profesional juga memberikan banyak manfaat bagi produsen. Dari model tiga dimensi Anda dapat dengan mudah mengekstrak gambar komponen apa pun atau keseluruhan struktur. Terlepas dari kenyataan bahwa membuat model tiga dimensi adalah proses yang agak memakan waktu, mengerjakannya di masa depan jauh lebih mudah dan nyaman dibandingkan dengan gambar tradisional. Hasilnya, waktu desain berkurang secara signifikan dan biaya berkurang.

Program khusus memungkinkan integrasi dengan perangkat lunak profesional lainnya, seperti aplikasi teknik, peralatan mesin, atau program akuntansi. Penerapan solusi tersebut dalam produksi memberikan penghematan sumber daya yang signifikan, secara signifikan memperluas kemampuan perusahaan, menyederhanakan pekerjaan dan meningkatkan kualitasnya.

Perangkat lunak pemodelan 3D

Ada cukup banyak program berbeda untuk pemodelan 3D. Oleh karena itu, salah satu program populer yang dirancang khusus untuk membuat grafik tiga dimensi dan desain interior adalah program 3D Studio MAX. Ini memungkinkan Anda memvisualisasikan objek dengan kompleksitas yang berbeda-beda secara realistis. Selain itu, “3D Studio MAX” memungkinkan untuk menyusunnya, mengatur lintasan pergerakan dan, pada akhirnya, bahkan membuat video lengkap yang melibatkan model tiga dimensi. Meskipun pekerjaan seperti itu tentu saja membutuhkan seorang spesialis yang memiliki keterampilan yang serius, serta sumber daya komputer yang besar, terutama memori dan kecepatan prosesor.

Nama editor Maya diambil dari kata Sansekerta yang berarti ilusi. Maya dikembangkan oleh Alias ​​​​Systems. Pada bulan Oktober 2005, Alias ​​​​bergabung dengan Autodesk. Maya lebih umum digunakan untuk membuat animasi dan efek 3D dalam film.