Гурван хэмжээст график (3D График, Гурван хэмжээст дүрс, 3 хэмжээст, Орос 3 хэмжээст) нь гурван хэмжээст объектыг дүрслэх зориулалттай техник, хэрэгслийн багц (програм хангамж, техник хангамж) -ын нэг хэсэг юм. Энэ нь ихэвчлэн архитектурын дүрслэл, кино театр, телевиз, компьютер тоглоом, хэвлэмэл материал, шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн салбарт дэлгэц эсвэл хэвлэмэл материалын хавтгай дээр зураг бүтээхэд ашиглагддаг.

Хавтгай дээрх гурван хэмжээст дүрс нь хоёр хэмжээст дүрсээс ялгаатай нь тухайн үзэгдлийн гурван хэмжээст загварыг тусгай программ ашиглан хавтгайд (жишээлбэл, компьютерийн дэлгэц) геометрийн проекцийг бүтээх явдал юм. Энэ тохиолдолд загвар нь бодит ертөнцийн объектуудтай (машин, барилга, хар салхи, астероид) тохирох эсвэл бүрэн хийсвэр (дөрвөн хэмжээст фракталын төсөөлөл) байж болно.

Хавтгай дээр гурван хэмжээст дүрс авахын тулд дараах алхмуудыг хийх шаардлагатай.

загварчлал - үзэгдэл ба түүний доторх объектын гурван хэмжээст математик загварыг бий болгох.

дүрслэх (визуалчлал) - сонгосон физик загварын дагуу төсөөллийг бүтээх.

гарсан зургийг гаралтын төхөөрөмж - дэлгэц эсвэл принтер рүү гаргана.

Гэсэн хэдий ч 3D дэлгэц болон 3D принтерийг бүтээх оролдлогуудын улмаас 3D график нь онгоцонд проекц хийх албагүй.

Загварчлал

Үзэгдэл (виртуал загварчлалын орон зай) нь хэд хэдэн ангиллын объектуудыг агуулдаг.

Геометр (барилга гэх мэт янз бүрийн техник ашиглан бүтээсэн загвар)

Материал (хананы өнгө, цонхны тусгал зэрэг загварын харагдах шинж чанаруудын талаархи мэдээлэл)

Гэрлийн эх үүсвэрүүд (чиглэл, хүч, гэрэлтүүлгийн спектрийн тохиргоо)

Виртуал камер (цэг ба проекцын өнцгийг сонгох)

Хүч ба нөлөөлөл (хөдөлгөөнт дүрслэлд голчлон ашигладаг объектын динамик гажуудлын тохиргоо)

Нэмэлт эффектүүд (агаар мандлын үзэгдлийг дуурайдаг объектууд: манан дахь гэрэл, үүл, дөл гэх мэт)

3D загварчлалын асуудал- эдгээр объектуудыг дүрсэлж, ирээдүйн зурагт тавигдах шаардлагын дагуу геометрийн хувиргалтыг ашиглан дүр зурагт байрлуулах.

Тайлбарлах

Энэ үе шатанд математик (вектор) орон зайн загвар нь хавтгай (растер) зураг болж хувирдаг. Хэрэв та кино бүтээхийг хүсч байвал ийм зургуудын дараалал - жаазууд гарч ирнэ. Өгөгдлийн бүтцийн хувьд дэлгэц дээрх зургийг цэгүүдийн матрицаар төлөөлдөг бөгөөд цэг бүрийг улаан, хөх, ногоон өнгийн эрчим гэсэн гурван тоогоор тодорхойлдог. Ийм байдлаар дүрслэх нь гурван хэмжээст вектор өгөгдлийн бүтцийг пикселийн хавтгай матриц болгон хувиргадаг. Энэ алхам нь ихэвчлэн маш нарийн тооцоолол шаарддаг, ялангуяа бодит байдлын хуурмаг байдлыг бий болгох гэж байгаа бол. Зургийн хамгийн энгийн хэлбэр нь дээр үзүүлсэн шиг проекц ашиглан компьютерийн дэлгэц дээр загваруудын тоймыг зурах явдал юм. Ихэвчлэн энэ нь хангалтгүй бөгөөд та объектыг хийсэн материалын хуурмаг байдлыг бий болгохоос гадна тунгалаг зөөвөрлөгчөөс (жишээлбэл, шилэн доторх шингэн) эдгээр объектын гажуудлыг тооцоолох хэрэгтэй.

Хэд хэдэн дүрслэх технологи байдаг бөгөөд тэдгээрийг ихэвчлэн хослуулсан байдаг. Жишээлбэл:

Z-буфер (OpenGL болон DirectX 10-д ашиглагддаг);

сканнердах гадаргуу. Пикселийн өнгө нь тухайн гадаргуугийн өнгөтэй ижил байх болно (заримдаа гэрэлтүүлгийг харгалзан үзэх гэх мэт);

Ray tracing (ray tracing) нь сканерын шугамтай адил боловч харах туяаны огтлолцлын цэгээс нэмэлт туяа (туссан, хугарсан гэх мэт) бий болгосноор пикселийн өнгийг сайжруулдаг. Нэрийг нь үл харгалзан зөвхөн урвуу туяаг ашигладаг (өөрөөр хэлбэл ажиглагчаас гэрлийн эх үүсвэр хүртэл), шууд туяа хянах нь маш үр ашиггүй бөгөөд өндөр чанартай зураг авахад хэт их нөөц зарцуулдаг;

Глобал гэрэлтүүлэг (Англи хэл: global illumination, radiosity) - интеграл тэгшитгэлийг ашиглан цацрагийн үзэгдэх спектр дэх гадаргуу ба орчны харилцан үйлчлэлийн тооцоо.

Цацрагийн алгоритмуудын хоорондох шугам одоо бараг бүдгэрч байна. Тиймээс, 3D Studio Max-д стандарт визуализаторыг Default scanline renderer гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн сарнисан, туссан, дотоод (өөрөө гэрэлтдэг) гэрлийн хувь нэмрийг төдийгүй гөлгөр сүүдэрийг авч үздэг. Энэ шалтгааны улмаас Raycasting гэдэг ойлголт нь ихэвчлэн ухарсан туяа, харин Raytracing нь урагшаа туяаг судлахыг хэлдэг.

Хамгийн алдартай дүрслэх системүүд нь:

PhotoRealistic RenderMan (PRMan)

Ижил төстэй тооцооллын хэмжээ их байгаа тул рэндэрлэх ажлыг утас (зэрэгцээ) болгон хувааж болно. Тиймээс дүрслэхийн тулд олон процессорын системийг ашиглах нь маш чухал юм. Сүүлийн үед CPU-ийн оронд GPU ашигладаг рендеринг системүүд идэвхтэй хөгжиж байгаа бөгөөд өнөөдөр ийм тооцооллын үр ашиг хамаагүй өндөр байна. Ийм системд дараахь зүйлс орно.

Хугарлын програм хангамжийн октан дүрслэх

AAA студи FurryBall

RandomControl ARION (эрлийз)

CPU дүрслэх системийн олон үйлдвэрлэгчид GPU дэмжлэгийг (LuxRender, YafaRay, mental images iray) нэвтрүүлэхээр төлөвлөж байна.

Гурван хэмжээст график (болон ерөнхийдөө компьютер график)-ын хамгийн дэвшилтэт ололт, санаануудыг АНУ-д уламжлал болгон зохион байгуулдаг SIGGRAPH симпозиумд мэдээлж, хэлэлцдэг.

Та энэ нийтлэлийг компьютерийн дэлгэц эсвэл хөдөлгөөнт төхөөрөмжийн дэлгэц дээр уншиж байгаа байх - бодит хэмжээс, өндөр, өргөнтэй дэлгэц. Гэхдээ та жишээ нь "Tomb Raider" хүүхэлдэйн киног үзэх эсвэл Tomb Raider тоглоом тоглоход гурван хэмжээст ертөнцийг харж байна. 3D ертөнцийн хамгийн гайхалтай зүйлсийн нэг бол таны харж буй ертөнц бол бидний амьдарч буй ертөнц, маргааш бидний амьдрах ертөнц, эсвэл зөвхөн кино эсвэл тоглоом бүтээгчдийн оюун санаанд амьдардаг ертөнц байж болох юм. Эдгээр бүх ертөнц зөвхөн нэг дэлгэц дээр гарч ирж болно - энэ нь наад зах нь сонирхолтой юм.
Хавтгай дэлгэцийг харахад бид үзүүлж буй зургийн гүнийг хардаг гэж компьютер хэрхэн бидний нүдийг хуурдаг вэ? Тоглоомын хөгжүүлэгчид бид бодит дүрүүдийг бодит ландшафтаар хөдөлгөж байхыг хэрхэн баталгаажуулдаг вэ? Өнөөдөр би танд график дизайнеруудын ашигладаг визуал заль мэх, энэ бүхэн хэрхэн зохион бүтээгдсэн, бидний хувьд маш энгийн мэт санагддаг талаар ярих болно. Үнэн хэрэгтээ бүх зүйл энгийн зүйл биш бөгөөд 3D график гэж юу болохыг олж мэдэхийн тулд тайралт руу очоорой - тэндээс та урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй таашаал авчрах сонирхолтой түүхийг олох болно.

Зургийг гурван хэмжээст болгодог зүйл юу вэ?

Өндөр, өргөн, гүнтэй эсвэл байгаа мэт харагдаж байгаа зураг нь гурван хэмжээст (3D) юм. Өндөр, өргөнтэй боловч гүнгүй зураг нь хоёр хэмжээст (2D) юм. Хоёр хэмжээст дүрсийг хаанаас олдгийг надад сануулаарай? - Бараг хаа сайгүй. Ариун цэврийн өрөөний хаалган дээрх ердийн тэмдэглэгээг санаарай, энэ нь аль нэг хүйсийн лангууг илтгэнэ. Тэмдгүүдийг нэг дороос таньж, таньж чадахаар зохион бүтээсэн. Тийм ч учраас тэд зөвхөн хамгийн энгийн хэлбэрийг ашигладаг. Бэлгэ тэмдгийн талаарх дэлгэрэнгүй мэдээлэл нь үүдэнд өлгөөтэй бяцхан хүн ямар хувцас өмссөн, эсвэл эмэгтэйчүүдийн ариун цэврийн өрөөний хаалганы бэлгэдэл гэх мэт үсний өнгө зэргийг хэлж чадна. Энэ нь 3D болон 2D графикийг ашиглах гол ялгаануудын нэг юм: 2D график нь энгийн бөгөөд мартагдашгүй байдаг бол 3D график нь илүү нарийн ширийн зүйлийг ашигладаг бөгөөд энгийн мэт санагдах объектод илүү их мэдээллийг багтаадаг.

Жишээлбэл, гурвалжин нь гурван шугам, гурван өнцөгтэй байдаг - гурвалжин нь юунаас бүрдэх, юуг төлөөлж байгааг хэлэхэд шаардлагатай бүх зүйл юм. Гэсэн хэдий ч гурвалжинг нөгөө талаас нь хараарай - пирамид бол дөрвөн гурвалжин талтай гурван хэмжээст бүтэц юм. Энэ тохиолдолд аль хэдийн зургаан шугам, дөрвөн булан байгаа гэдгийг анхаарна уу - энэ нь пирамидаас бүрддэг. Энгийн объект хэрхэн гурван хэмжээст болж, гурвалжин эсвэл пирамидын түүхийг өгүүлэхэд шаардлагатай илүү их мэдээллийг агуулж болохыг хараарай.

Хэдэн зуун жилийн турш уран бүтээлчид хавтгай 2 хэмжээст дүрсийг бодит 3D ертөнц рүү орох цонх мэт харагдуулах зарим харааны заль мэхийг ашиглаж ирсэн. Та компьютерийн дэлгэц дээр сканнердаж, харж болох энгийн гэрэл зургаас ижил төстэй үр нөлөөг харж болно: гэрэл зураг дээрх объектууд хол байх үед жижиг харагддаг; Камерын линзний ойролцоох объектууд фокустай байдаг бөгөөд энэ нь фокус дахь объектын ард байгаа бүх зүйл бүдгэрч байна гэсэн үг юм. Хэрэв сэдэв нь тийм ч ойрхон биш бол өнгө нь бага эрч хүчтэй байх хандлагатай байдаг. Өнөөдөр бид компьютер дээрх 3D графикийн талаар ярихдаа хөдөлж буй дүрсийн тухай ярьж байна.

3D график гэж юу вэ?

Бидний олонхын хувьд хувийн компьютер, гар утасны төхөөрөмж эсвэл ерөнхийдөө дэвшилтэт тоглоомын систем дээр тоглох нь 3D графикийг эргэцүүлэн бодох хамгийн гайхалтай жишээ бөгөөд нийтлэг арга юм. Эдгээр бүх компьютерийн тоглоомууд болон гайхалтай кинонууд нь бодит 3D үзэгдлүүдийг үүсгэж, үзүүлэхийн тулд гурван үндсэн алхамыг туулах ёстой.

1. Виртуал 3D ертөнцийг бий болгох
2. Дэлгэц дээр дэлхийн аль хэсгийг харуулахыг тодорхойлох
3. Бүтэн зураг аль болох бодитой харагдахын тулд дэлгэц дээрх пиксел ямар харагдахыг тодорхойлох

Виртуал 3D ертөнцийг бий болгох
Виртуал 3D ертөнц нь мэдээжийн хэрэг бодит ертөнцтэй адил биш юм. Виртуал 3D ертөнцийг бий болгох нь бодит ертөнцтэй төстэй ертөнцийг компьютерээр дүрслэн харуулах нарийн төвөгтэй ажил бөгөөд үүнийг бүтээхэд олон тооны хэрэгсэл ашигладаг бөгөөд маш өндөр нарийвчлалтай байдаг. Жишээлбэл, бодит ертөнцийн маш өчүүхэн хэсэг болох гар болон түүний доор байрлах ширээний компьютерийг ав. Таны гар гаднаас хэрхэн хөдөлж, харагдахыг тодорхойлдог онцгой шинж чанартай байдаг. Хурууны үе нь зөвхөн далдуу мод руу бөхийж, түүний эсрэг биш. Хэрэв та ширээн дээр цохих юм бол түүнд ямар ч үйлдэл хийхгүй - ширээ хатуу байна. Үүний дагуу таны гар таны ширээний компьютерээр дамжих боломжгүй. Та байгалийн ямар нэг зүйлийг хараад энэ мэдэгдэл үнэн гэдгийг баталж чадна, гэхдээ виртуал гурван хэмжээст ертөнцөд бүх зүйл огт өөр байдаг - виртуал ертөнцөд байгаль байхгүй, жишээлбэл таны гар шиг байгалийн зүйл байдаггүй. Виртуал ертөнц дэх объектууд нь бүрэн синтетик байдаг - эдгээр нь програм хангамж ашиглан тэдэнд өгөгдсөн цорын ганц шинж чанар юм. Программистууд тусгай хэрэгсэл ашиглаж, 3D виртуал ертөнцийг маш болгоомжтойгоор зохион бүтээж, бүх зүйл үргэлж тодорхой байдлаар ажилладаг.

Виртуал ертөнцийн аль хэсгийг дэлгэцэн дээр харуулсан бэ?
Ямар ч үед дэлгэц нь компьютер тоглоомд зориулж бүтээсэн виртуал 3D ертөнцийн өчүүхэн хэсгийг л харуулдаг. Дэлгэц дээр гарч буй зүйл бол дэлхий ертөнцийг тодорхойлох, хаашаа явах, юу үзэхээ шийдэх арга замуудын тодорхой хослолууд юм. Та хаана ч явсан - урагш эсвэл хойш, дээш эсвэл доош, зүүн эсвэл баруун - таны эргэн тойронд байгаа виртуал 3D ертөнц таныг тодорхой байрлалд байхад юу харж байгааг тодорхойлдог. Таны харж байгаа зүйл нэг үзэгдлээс нөгөө үзэгдэл хүртэл утга учиртай байдаг. Хэрэв та объектыг чиглэлээс үл хамааран ижил зайнаас харвал энэ нь өндөр харагдах ёстой. Аливаа объект бодит биеттэй ижил масстай, бодит биеттэй адил хатуу эсвэл зөөлөн гэх мэтээр харж, хөдөлж байх ёстой.

Компьютер тоглоом бичдэг программистууд 3D виртуал ертөнцийг зохион бүтээхийн тулд маш их хүчин чармайлт гаргаж, таныг "Энэ ертөнцөд ийм зүйл байж болохгүй!" Таны харахыг хүссэн хамгийн сүүлийн зүйл бол бие биенээ дайран өнгөрөх хоёр хатуу биет юм. Энэ нь таны харж буй бүх зүйл хуурамч гэдгийг хатуу сануулж байна. Гурав дахь алхам нь бусад хоёр үе шаттай адил олон тооны тооцоолол хийх бөгөөд бодит цаг хугацаанд хийх ёстой.

Зүүн талд компьютер график, баруун талд мокап жүжигчин байна

Гэрэлтүүлэг ба хэтийн төлөв

Та өрөөнд орохдоо гэрлийг асаана. Энэ нь хэрхэн ажилладаг, гэрэл нь чийдэнгээс хэрхэн гарч ирэн өрөөг тойрон эргэлддэг талаар та нэг их цаг зарцуулдаггүй байх. Гэхдээ 3D график дээр ажилладаг хүмүүс энэ талаар бодох хэрэгтэй, учир нь бүх гадаргуу, эргэн тойрон дахь утаснууд болон бусад зүйлсийг гэрэлтүүлэх хэрэгтэй. Нэг арга болох туяа судлах арга нь гэрлийн туяа гэрлийн чийдэнг орхиж, толин тусгал, хана болон бусад цацруулагч гадаргуугаас үсэрч, эцэст нь янз бүрийн өнцгөөс янз бүрийн эрчимтэй объектууд дээр буух замуудыг хамардаг. Энэ нь хэцүү, учир нь нэг гэрлийн чийдэн нь нэг цацраг үүсгэж чаддаг боловч ихэнх өрөөнд хэд хэдэн гэрлийн эх үүсвэрийг ашигладаг - хэд хэдэн чийдэн, таазны чийдэн (лааны суурь), шалны чийдэн, цонх, лаа гэх мэт.

Гэрэлтүүлэг нь объектын харагдах байдал, жин, гадаад хатуу байдлыг өгдөг хоёр нөлөөнд гол үүрэг гүйцэтгэдэг: харанхуйлах, сүүдэрлэх. Эхний нөлөө болох сүүдэрлэх нь объект дээр нөгөө талаас илүү гэрэл тусах явдал юм. Сүүдэрлэх нь тухайн сэдэвт маш их натурализмыг өгдөг. Энэхүү сүүдэр нь хөнжилний нугалааг гүн зөөлөн болгож, өндөр хацрын ясыг гайхалтай харагдуулдаг. Гэрлийн эрчмийн эдгээр ялгаа нь объектын өндөр, өргөнөөс гадна гүнтэй гэсэн ерөнхий хуурмаг байдлыг бэхжүүлдэг. Массын төөрөгдөл нь хоёр дахь нөлөө - сүүдэрээс үүсдэг.

Хатуу биетүүд дээр гэрэл тусах үед сүүдэр үүсгэдэг. Явган хүний ​​зам дээр нарны цаг эсвэл модны сүүдрийг ажиглахад та үүнийг харж болно. Тиймээс бид бодит объект, сүүдэр тусгаж буй хүмүүсийг харж дассан. 3D-д сүүдэр нь хуурмаг байдлыг дахин бататгаж, математикийн аргаар үүсгэсэн дүрсүүдийн дэлгэцэнд бус бодит ертөнцөд байх нөлөөг бий болгодог.

Хэтийн төлөв
Хэтийн төлөв гэдэг нь олон зүйлийг илэрхийлж болох нэг үг боловч үнэндээ хүн бүрийн харсан энгийн нөлөөг дүрсэлдэг. Урт шулуун замын хажууд зогсоод алсыг харвал замын хоёр тал тэнгэрийн хаяанд нэг цэг дээр нийлж байгаа мэт харагдана. Түүнчлэн, хэрэв моднууд замд ойрхон байвал хол байгаа моднууд танд ойрхон байгаа модноос жижиг харагдах болно. Үнэн хэрэгтээ, моднууд замын ойролцоо үүссэн тэнгэрийн хаяанд тодорхой цэг дээр нийлж байгаа мэт харагдах боловч энэ нь тийм биш юм. Үзэгдэл дээрх бүх объектууд алсын нэг цэг дээр нийлж байгаа мэт харагдах үед энэ нь хэтийн төлөв юм. Энэ эффектийн олон хувилбарууд байдаг ч ихэнх 3D графикууд миний саяхан тайлбарласан үзэл бодлыг ашигладаг.

Талбарын гүн

Гурван хэмжээст график объектыг бүтээхэд амжилттай ашигласан өөр нэг оптик эффект бол талбайн гүн юм. Миний жишээн дээр модтой холбоотойгоор дээр дурдсан зүйлсээс гадна өөр нэг сонирхолтой зүйл тохиолддог. Хэрэв та өөрт ойр байгаа модыг харвал хол байгаа моднууд анхааралгүй байх болно. Кино найруулагч, компьютерийн аниматорууд энэ эффект буюу талбайн гүнийг хоёр зорилгоор ашигладаг. Эхнийх нь хэрэглэгчийн үзэж буй үзэгдлийн гүний хуурмаг байдлыг сайжруулах явдал юм. Хоёрдахь зорилго нь найруулагчдын талбайн гүнийг ашиглах нь тэдний анхаарлыг хамгийн чухал гэж үздэг сэдэв эсвэл жүжигчид рүү чиглүүлэх явдал юм. Киноны баатраас өөр хэн нэгэнд анхаарлаа хандуулахын тулд жишээлбэл, зөвхөн жүжигчин гол анхаарлаа хандуулдаг "гүехэн талбайн гүн" ашиглаж болно. Танд бүрэн сэтгэгдэл төрүүлэхээр бүтээгдсэн дүр зураг нь "талбайн гүн"-ийг ашиглан аль болох олон объектыг анхааралдаа байлгаж, үзэгчдэд харагдах болно.

Гөлгөр болгох

Нүдийг хуурч мэхлэхэд бас нэг нөлөөлөл бол эсрэг заалт юм. Дижитал график системүүд тод шугам үүсгэхдээ маш сайн байдаг. Гэхдээ диагональ шугамууд илүү давуу талтай байдаг (тэдгээр нь бодит ертөнцөд ихэвчлэн гарч ирдэг, дараа нь компьютер шатыг санагдуулдаг шугамуудыг хуулбарладаг (зургийн объектыг нарийвчлан судалж үзэхэд шат гэж юу болохыг та мэднэ гэж би бодож байна). )). Тиймээс таны нүдийг хуурч мэхлэхийн тулд гөлгөр муруй эсвэл шугамыг харахын тулд компьютер шугамыг тойрсон пикселийн эгнээнд тодорхой өнгөт өнгийг нэмж болно. Энэхүү "саарал өнгө" пикселийн тусламжтайгаар компьютер таны нүдийг хуурч, энэ хооронд та өөр ямар ч товгор алхам байхгүй гэж боддог. Нүдийг хуурахын тулд нэмэлт өнгөт пиксел нэмэх энэ процессыг antialiasing гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь 3D компьютер графикаар гараар бүтээгдсэн аргуудын нэг юм. Компьютерт хийх өөр нэг хэцүү ажил бол 3D хөдөлгөөнт дүрсийг бүтээх явдал бөгөөд үүний жишээг дараагийн хэсэгт танд үзүүлэх болно.

Бодит жишээнүүд

Миний дээр дурдсан бүх заль мэхийг хамтад нь гайхалтай бодит дүр зургийг бүтээхэд үр дүн нь хүчин чармайлтад нийцдэг. Хамгийн сүүлийн үеийн тоглоом, кино, машинаар бүтээсэн объектуудыг гэрэл зургийн дэвсгэртэй хослуулан хуурмаг байдлыг сайжруулсан. Та зураг болон компьютерийн бүтээсэн дүр зургийг харьцуулж үзэхэд гайхалтай үр дүнг харах боломжтой.

Дээрх зураг нь явган хүний ​​замыг орц болгон ашигладаг ердийн оффисын зургийг харуулж байна. Дараах гэрэл зургуудын нэгэнд энгийн энгийн бөмбөгийг явган хүний ​​зам дээр байрлуулж, дүр зургийг авчээ. Гурав дахь гэрэл зураг нь энэ зураг дээр байхгүй бөмбөгийг бүтээсэн компьютерийн график программыг харуулж байна. Энэ хоёр гэрэл зургийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа байгааг та хэлж чадах уу? Үгүй гэж бодож байна.

Хөдөлгөөнт болон амьд үйл ажиллагааны дүр төрхийг бий болгох

Одоогийн байдлаар бид ямар ч дижитал дүрсийг илүү бодитой харагдуулдаг хэрэгслүүдийг авч үзсэн - зураг нь хөдөлгөөнгүй эсвэл хөдөлгөөнт дарааллын нэг хэсэг эсэхээс үл хамааран. Хэрэв энэ нь хөдөлгөөнт дараалал юм бол программистууд болон дизайнерууд компьютерийн бүтээсэн зургуудаас илүүтэйгээр "амьд үйлдэл"-ийн дүр төрхийг бий болгохын тулд бүр ч олон янзын харааны заль мэхийг ашиглах болно.

Секундэд хэдэн кадр?
Та орон нутгийн кино театрт блокбастер кино үзэхээр очиход кадр гэж нэрлэгддэг зургийн дараалал нь секундэд 24 кадр хурдтай байдаг. Бидний нүдний торлог бүрхэвч нь дүрсийг секундын 1/24-ээс бага зэрэг удаан хадгалдаг тул ихэнх хүмүүсийн нүд нь фрэймүүдийг нэг тасралтгүй хөдөлгөөн, үйл ажиллагааны дүрс болгон нэгтгэдэг.

Хэрэв та миний сая бичсэнийг ойлгохгүй байгаа бол үүнийг дараах байдлаар харцгаая: энэ нь киноны кадр бүр секундын 1/24 хурдтай (өртөх) гэрэл зураг гэсэн үг юм. Ийнхүү уралдааны киноны олон кадраас нэгийг нь харвал зарим уралдааны машинууд камер онгорхой байхад өндөр хурдтай явж байснаас "бүдгэрч" байгаа нь харагдана. Хурдан хөдөлгөөнөөр бий болсон зүйлсийн энэхүү бүдэг бадаг байдал нь бидний харж дассан зүйл бөгөөд дэлгэцэн дээр харахад дүрсийг бодит болгодог зүйлийн нэг хэсэг юм.

Гэсэн хэдий ч дижитал 3D дүрс нь гэрэл зураг биш тул зураг авалтын явцад объект хүрээн дотор шилжих үед бүдгэрүүлэх нөлөө гарахгүй. Зургийг илүү бодитой болгохын тулд програмистууд бүдэгрүүлэхийг тодорхой нэмэх ёстой. Зарим загвар зохион бүтээгчид энэхүү байгалийн бүдгэрэлтийн дутагдлыг арилгахын тулд секундэд 30 гаруй фрэйм ​​шаардлагатай гэж үздэг бөгөөд иймээс л тоглоомууд дараагийн түвшинд буюу секундэд 60 фрэйм ​​рүү шилжсэн. Энэ нь зураг бүрийг нарийвчлан харуулах, хөдөлж буй объектуудыг бага багаар харуулах боломжийг олгодог ч өгөгдсөн хөдөлгөөнт үйлдлийн дарааллын фрэймийн тоог ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Бодит байдлыг харуулахын тулд компьютерийн нарийвчлалыг золиослох шаардлагатай бусад тодорхой дүрслэлүүд байдаг. Энэ нь хөдөлгөөнт болон хөдөлгөөнгүй объектуудад хамаатай боловч энэ нь огт өөр түүх юм.

Төгсгөлд нь хүрцгээе

Компьютер график нь үнэхээр бодитой хөдөлгөөнт болон хөдөлгөөнгүй олон төрлийн объект, үзэгдлүүдийг бүтээж, бий болгосноор дэлхий нийтийг гайхшруулсаар байна. 80 багана, 25 мөр монохром текстээс график нь мэдэгдэхүйц ахисан бөгөөд үр дүн нь тодорхой байна - сая сая хүмүүс орчин үеийн технологиор тоглоом тоглож, олон төрлийн симуляци ажиллуулж байна. Шинэ 3D процессорууд нь мөн өөрсдийнхөө оршихуйг мэдрэх болно - тэдний ачаар бид бусад ертөнцийг жинхэнэ утгаар нь судалж, бодит амьдрал дээр туршиж үзээгүй зүйлсийг мэдрэх боломжтой болно. Эцэст нь, бөмбөгний жишээ рүү буцах: энэ үзэгдэл хэрхэн үүссэн бэ? Хариулт нь энгийн: зураг нь компьютерийн бүтээсэн бөмбөгтэй. Энэ хоёрын аль нь жинхэнэ болохыг хэлэхэд амар биш биз дээ? Манай ертөнц гайхалтай бөгөөд бид үүнийг дагаж мөрдөх ёстой. Энэ нь танд сонирхолтой санагдаж, өөр нэг сонирхолтой мэдээлэл олж авсан гэж найдаж байна.

Гурван хэмжээст график нь хавтгайд проекц хийх албагүй.....

Нэвтэрхий толь бичиг YouTube

1 / 5

✪ 3D графикийн онол, хичээл 01 - 3D графикийн танилцуулга

✪ Кино урлагт компьютер график

✪ Лекц 1 | Компьютер график | Виталий Галинский | Лекториум

✪ 12 - Компьютер график. Компьютер графикийн үндсэн ойлголтууд

✪ Лекц 4 | Компьютер график | Виталий Галинский | Лекториум

Хадмал орчуулга

Өргөдөл

Гурван хэмжээст графикийг шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлд дэлгэцийн хавтгай эсвэл хэвлэмэл материалын хуудсан дээр зураг үүсгэх, жишээлбэл дизайны автоматжуулалтын систем (CAD; хатуу элементүүдийг бий болгох: барилга, машины эд анги, механизм), архитектурын дүрслэлд идэвхтэй ашигладаг. (үүнд мөн "виртуал археологи" гэж нэрлэгддэг), орчин үеийн анагаах ухааны дүрслэлийн системд.

Хамгийн өргөн хэрэглээ нь орчин үеийн олон компьютер тоглоом, түүнчлэн кино театр, телевиз, хэвлэмэл бүтээгдэхүүний элемент юм.

Гурван хэмжээст график нь ихэвчлэн дэлгэц эсвэл цаасны хавтгай, хоёр хэмжээст гадаргуу дээр дүрслэгдсэн виртуал, төсөөлөлтэй гурван хэмжээст орон зайг харуулдаг. Одоогийн байдлаар гурван хэмжээст мэдээллийг эзэлхүүн хэлбэрээр харуулах хэд хэдэн аргыг мэддэг боловч ихэнх нь стерео дүрстэй ажилладаг тул эзлэхүүний шинж чанарыг маш нөхцөлтэйгээр илэрхийлдэг. Энэ хэсгээс бид стерео шил, виртуал дуулга, гурван хэмжээст дүрсийг харуулах чадвартай 3D дэлгэцийг тэмдэглэж болно. Хэд хэдэн үйлдвэрлэгчид үйлдвэрлэхэд бэлэн 3D дэлгэцийг үзүүлэв. Гэсэн хэдий ч 3D дэлгэц нь гурван хэмжээст график аргаар бүтээсэн математик загварын бүрэн хэмжээний физик, бодит хуулбарыг бий болгохыг зөвшөөрдөггүй хэвээр байна. 1990-ээд оноос хойш хөгжиж буй хурдацтай загварчлалын технологи нь энэ цоорхойг арилгаж байна. Хурдан прототип хийх технологи нь хатуу биет (вокселийн загвар) хэлбэрийн объектын математик загварын дүрслэлийг ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Бүтээл

Хавтгай дээр гурван хэмжээст дүрс авахын тулд дараах алхмуудыг хийх шаардлагатай.

• загварчлалҮзэгдэл болон түүний доторх объектын гурван хэмжээст математик загварыг бий болгох;
• бүтэцтэй- загварчлалын гадаргууд растер эсвэл процедурын бүтцийг хуваарилах (мөн материалын шинж чанарыг тохируулахыг хэлнэ - ил тод байдал, тусгал, барзгар байдал гэх мэт);
• гэрэлтүүлэг- суурилуулах, тохируулах;
• хөдөлгөөнт дүрс(зарим тохиолдолд) - объектуудад хөдөлгөөн өгөх;
• динамик симуляци(зарим тохиолдолд) - бөөмс, хатуу/зөөлөн биет гэх мэт таталцлын хүч, салхи, хөвөх чадвар гэх мэт дуураймал хүч, түүнчлэн бие биетэйгээ харилцан үйлчлэлийн автомат тооцоо;
• үзүүлэх(визуалчлал) - сонгосон физик загварын дагуу төсөөллийг бүтээх;
• нэгтгэх(зохион байгуулалт) - дүрсийг сайжруулах;
• үүссэн зургийг гаралтын төхөөрөмж - дэлгэц эсвэл тусгай принтер рүү гаргана.

Загварчлал

Зөвхөн загварчлах зориулалттай хамгийн алдартай багцууд нь:

• Роберт МакНил ба Асс. Хирс 3D;

Хүн эсвэл амьтны гурван хэмжээст загварыг бий болгохын тулд Sculpture-ийг прототип болгон ашиглаж болно (ихэнх тохиолдолд).

Текстур хийх

SketchUp

Тоглоом, программ дахь 3D график дүрслэл

DirectX, OpenGL гэх мэт хэрэглээний програмуудад 3D график дүрслэх олон тооны програм хангамжийн сангууд байдаг.

Тоглоомонд 3D графикийг үзүүлэх хэд хэдэн арга байдаг - бүрэн 3D, псевдо-3D.

Ийм багцууд нь хэрэглэгчдэд 3D загварыг шууд ажиллуулахыг үргэлж зөвшөөрдөггүй, жишээлбэл, тусгай хэлээр бичсэн хэрэглэгчийн үүсгэсэн скриптийг гүйцэтгэх загвар нь OpenSCAD багц байдаг;

3D дэлгэцүүд

Гурван хэмжээст эсвэл стереоскоп дэлгэц, (3D дэлгэц, 3D дэлгэц) - стереоскоп эсвэл бусад эффектээр дамжуулан үзүүлж буй зургуудад бодит эзэлхүүний хуурмаг байдлыг бий болгодог.

Одоогоор гурван хэмжээст дүрсний дийлэнх хэсгийг стереоскоп эффект ашиглан үзүүлж байна, учир нь энэ нь хэрэгжүүлэхэд хамгийн хялбар байдаг ч дангаар нь гурван хэмжээст ойлголтод хангалттай гэж нэрлэх боломжгүй. Хүний нүд хосоороо болон дангаараа гурван хэмжээст биетийг хавтгай дүрсээс ялгахдаа адилхан сайн байдаг. ] .

Гурван хэмжээст график өнөөдөр бидний амьдралын нэг хэсэг болсон тул заримдаа бид түүний илрэлийг анзаардаггүй.

Өрөөний дотоод засал чимэглэлийг дүрсэлсэн сурталчилгааны самбар эсвэл зайрмагны тухай сурталчилгааны бичлэгийг үзэж, үйл явдалтай киноны кадруудыг үзэж байхдаа энэ бүхний ард 3D графикийн мастерын нөр их хөдөлмөр нуугдаж байгааг бид мэдэхгүй.

3D график нь

3D график (гурван хэмжээст график)- энэ бол компьютерийн графикийн тусгай төрөл - 3D объектын (гурван хэмжээст объект) дүрсийг бүтээхэд ашигладаг арга, хэрэгслийн багц юм.

3D дүрсийг хоёр хэмжээст дүрсээс ялгахад хэцүү биш, учир нь энэ нь тусгай программ хангамжийн бүтээгдэхүүнийг ашиглан хавтгай дээр үзэгдлийн 3D загварыг геометрийн төсөөллийг бий болгодог. Үүссэн загвар нь бодит байдлаас объект байж болно, жишээлбэл, байшин, машин, сүүлт одны загвар эсвэл энэ нь бүрэн хийсвэр байж болно. Ийм гурван хэмжээст загварыг бүтээх үйл явц гэж нэрлэгддэг бөгөөд юуны түрүүнд загварчлагдсан объектын харааны гурван хэмжээст дүрсийг бий болгоход чиглэгддэг.

Өнөөдөр та 3D график дээр тулгуурлан бодит объектын өндөр нарийвчлалтай хуулбарыг бүтээж, шинэ зүйлийг бүтээж, хамгийн бодит бус дизайны санаануудыг амьдралд авчрах боломжтой.

3D график технологи, 3D хэвлэх технологи нь хүний ​​үйл ажиллагааны олон салбарт нэвтэрч, асар их ашиг авчирдаг.

3D дүрслэлүүд биднийг өдөр бүр телевиз, кино, компьютертэй ажиллах, 3D тоглоом зэрэгт бөмбөгдөж, сурталчилгааны самбараас авахуулаад 3D графикийн хүч чадал, ололтыг тодорхой илэрхийлдэг.

Орчин үеийн 3D графикийн ололт амжилтыг дараах салбаруудад ашиглаж байна

1. Кино урлаг, хүүхэлдэйн кино- гурван хэмжээст дүрүүд, бодит онцгой эффектүүдийг бий болгох . Компьютерийн тоглоом бүтээх- 3D дүрүүд, виртуал бодит орчин, тоглоомд зориулсан 3D объектуудыг хөгжүүлэх.
2. Зар сурталчилгаа- 3D графикийн чадвар нь 3D графикийг ашиглан та болор цагаан цамц эсвэл шоколадны чипстэй амттай жимсний зайрмаг гэх мэт хуурмаг байдлыг бий болгож, бүтээгдэхүүнийг зах зээлд ашигтайгаар танилцуулах боломжийг олгодог. Үүний зэрэгцээ, бодит байдал дээр сурталчилж буй бүтээгдэхүүн нь үзэсгэлэнтэй, өндөр чанартай зургийн ард амархан нуугддаг олон дутагдалтай байж болно.
3. Дотоод засал чимэглэл- Интерьер дизайны дизайн, хөгжил нь өнөөдөр гурван хэмжээст графикгүйгээр хийх боломжгүй юм. 3D технологи нь тавилгын бодит 3D загварыг (буйдан, сандал, сандал, шүүгээ гэх мэт) бий болгож, объектын геометрийг үнэн зөв давтаж, материалыг дуурайлган бүтээх боломжийг олгодог. 3D график ашиглан та барилгын ажил нь эхлээгүй байгаа барилгын бүх давхрыг харуулсан видео бичлэг хийх боломжтой.

3D дүрс үүсгэх алхамууд

Объектын 3D дүрсийг авахын тулд та дараах алхмуудыг хийх ёстой

1. Загварчлал- ерөнхий үзэгдэл ба түүний объектуудын математикийн 3D загварыг бүтээх.
2. Текстур хийхҮүсгэсэн загварт бүтэц хэрэглэх, материалыг тохируулах, загварыг бодитой харагдуулах зэрэг орно.
3. Гэрэлтүүлгийн тохиргоо.
4. (хөдөлгөөнт объектууд).
5. Тайлбарлах- өмнө нь үүсгэсэн загварыг ашиглан объектын дүрсийг бүтээх үйл явц.
6. Бүрэлдэхүүн эсвэл нэгтгэх- үүссэн зургийн дараах боловсруулалт.

Загварчлал- виртуал орон зай, түүний доторх объектуудыг бий болгох нь янз бүрийн геометр, материал, гэрлийн эх үүсвэр, виртуал камер, нэмэлт тусгай эффектүүдийг бий болгохыг багтаадаг.

3D загварчлалын хамгийн түгээмэл програм хангамжийн бүтээгдэхүүнүүд нь: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Текстур хийхЭнэ нь объектын шинж чанар, материалыг харуулах боломжийг олгодог растер эсвэл вектор зургийн гурван хэмжээст загварын гадаргуу дээрх давхарга юм.

Гэрэлтүүлэг- үүсгэсэн үзэгдэл дэх гэрэлтүүлгийн эх үүсвэрийг бий болгох, чиглүүлэх, тохируулах. График 3D редакторууд нь дүрмээр бол дараах төрлийн гэрлийн эх үүсвэрүүдийг ашигладаг: спот гэрэл (ялгаатай туяа), бүх төрлийн гэрэл (бүх чиглэлтэй гэрэл), чиглэлтэй гэрэл (зэрэгцээ туяа) гэх мэт. Зарим засварлагч нь эзэлхүүнтэй гэрлийн эх үүсвэрийг бий болгох боломжийг олгодог. (Бөмбөлөг гэрэл).

3D график нь компьютерийн тусгай программ ашиглан гурван хэмжээст загвар бүтээх үйл явц юм. Энэ төрлийн компьютерийн график нь вектор, түүнчлэн растер компьютерийн графикаас ихээхэн хэмжээгээр шингэсэн байдаг. Зураг, зураг, дэлгэрэнгүй тайлбар эсвэл бусад график эсвэл текст мэдээлэлд үндэслэн 3D дизайнер нь гурван хэмжээст дүрсийг бүтээдэг.

Тусгай программ дээр загварыг бүх талаас нь (дээд, доод, хажуу) харж, ямар ч хавтгайд, ямар ч орчинд суулгаж болно. Гурван хэмжээст компьютерийн график нь векторын нэгэн адил объектод чиглэсэн байдаг бөгөөд энэ нь гурван хэмжээст үзэгдлийн бүх элементийг хоёуланг нь өөрчлөх, мөн объект бүрийг тусад нь өөрчлөх боломжийг олгодог. Энэ төрлийн компьютерийн график нь техникийн зургийг дэмжих асар их боломжуудтай. Гурван хэмжээст компьютерийн графикийн график засварлагчийг ашиглан та эд анги, механик инженерийн бүтээгдэхүүний харааны дүрсийг бүтээхээс гадна архитектур, барилгын зургийн холбогдох хэсэгт судлагдсан барилга байгууламж, архитектурын объектын прототипийг хийх боломжтой. Үүний зэрэгцээ дүрслэх геометрийн хэтийн төлөв, аксонометрийн болон ортогональ проекц зэрэг хэсгүүдэд график дэмжлэг үзүүлж болно. Гурван хэмжээст компьютерийн графикт дүрс бүтээх зарчмуудыг тэдгээрээс хэсэгчлэн авсан.

Гурван хэмжээст график нь ямар ч төвөгтэй байж болно. Та бага нарийвчлалтай, хялбаршуулсан хэлбэр бүхий энгийн 3D загвар үүсгэж болно. Эсвэл энэ нь хамгийн нарийн ширийн зүйл, бүтэцтэй, мэргэжлийн техникийг ашигладаг (сүүдэр, тусгал, гэрлийн хугарал гэх мэт) илүү төвөгтэй загвар байж болно. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь бэлэн болсон 3D загварын өртөгт ноцтой нөлөөлдөг боловч энэ нь 3D загварын хэрэглээг өргөжүүлэх боломжийг олгодог.

3D графикийг хаана ашигладаг вэ?

Гурван хэмжээст загварчлалыг (3D график) өнөөдөр олон салбарт ашиглаж байна. Мэдээжийн хэрэг, юуны түрүүнд энэ бол бүтээн байгуулалт юм. Энэ нь хувийн, орон сууц, оффисын барилга, эсвэл үйлдвэрлэлийн байгууламжийн ирээдүйн байшингийн загвар байж болно. Үүнээс гадна дүрслэлийг интерьер дизайны төслүүдэд идэвхтэй ашигладаг.

3D загварууд нь вэбсайт хөгжүүлэхэд маш их алдартай байдаг. Тусгай эффектийг бий болгохын тулд зарим вэбсайт бүтээгчид дизайнд зөвхөн график элементүүдийг нэмээд зогсохгүй гурван хэмжээст загвар, заримдаа бүр хөдөлгөөнт дүрсийг нэмдэг. Гурван хэмжээст загварчлалын хөтөлбөр, технологийг үйлдвэрлэлд, жишээлбэл, шүүгээний тавилга үйлдвэрлэх, барилгын ажилд, жишээлбэл, ирээдүйн өрөөний фото бодит дизайны төслийг бий болгоход өргөн ашигладаг. Олон дизайнерууд захирагч, харандаа ашиглахаас эхлээд орчин үеийн гурван хэмжээст компьютерийн программ руу шилжсэн. Аажмаар бусад компаниуд, ялангуяа үйлдвэрлэл, худалдаа эрхэлдэг компаниуд шинэ технологийг эзэмшиж байна.

Мэдээжийн хэрэг, 3D загварыг голчлон үзүүлэх зорилгоор ашигладаг. Эдгээр нь танилцуулга, үзэсгэлэнд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд эцсийн үр дүн нь юу болохыг тодорхой харуулах шаардлагатай үед үйлчлүүлэгчидтэй ажиллахад ашиглагддаг. Нэмж дурдахад, аль хэдийн дууссан объект эсвэл урьд өмнө байсан объектуудыг эзлэхүүнээр харуулах шаардлагатай бол гурван хэмжээст загварчлалын аргууд хэрэгтэй. 3D загварчлал бол ирээдүй төдийгүй өнгөрсөн ба одоо үе юм.

3D загварчлалын ашиг тус

3D загварчлал нь бусад дүрслэх аргуудаас олон давуу талтай. Гурван хэмжээст загварчлал нь бодит байдалд аль болох ойр, маш нарийвчлалтай загварыг өгдөг. Орчин үеийн програмууд нь өндөр нарийвчлалтай болоход тусалдаг. Үүний зэрэгцээ төслийн харагдах байдал мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Гурван хэмжээст объектыг хоёр хэмжээст хавтгайд илэрхийлэх нь тийм ч хялбар биш бөгөөд харин 3D дүрслэл нь нарийн боловсруулалт хийх, хамгийн чухал нь бүх нарийн ширийн зүйлийг харах боломжийг олгодог. Энэ бол дүрслэх илүү байгалийн арга юм.

3D загварт бараг бүх өөрчлөлтийг хийхэд маш хялбар байдаг. Та төслийг өөрчилж, зарим хэсгийг устгаж, шинээр нэмж болно. Таны төсөөлөл бараг хязгааргүй бөгөөд та өөртөө хамгийн тохиромжтой сонголтыг хурдан сонгох боломжтой.

Гэсэн хэдий ч 3D загварчлал нь зөвхөн үйлчлүүлэгчдэд тохиромжтой биш юм. Мэргэжлийн хөтөлбөрүүд нь үйлдвэрлэгчдэд олон давуу талыг өгдөг. Гурван хэмжээст загвараас та ямар ч бүрэлдэхүүн хэсэг эсвэл бүх бүтцийн зургийг хялбархан гаргаж авах боломжтой. Гурван хэмжээст загвар бүтээх нь нэлээд хөдөлмөр их шаарддаг үйл явц боловч ирээдүйд түүнтэй ажиллах нь уламжлалт зураг зурахаас хамаагүй хялбар бөгөөд илүү тохиромжтой. Үүний үр дүнд дизайн хийх хугацаа мэдэгдэхүйц буурч, зардал багасна.

Зориулалтын программууд нь инженерийн программууд, машин хэрэгсэл эсвэл нягтлан бодох бүртгэлийн программ зэрэг бусад мэргэжлийн программ хангамжтай нэгдэх боломжийг олгодог. Ийм шийдлүүдийг үйлдвэрлэлд хэрэгжүүлэх нь нөөцийг ихээхэн хэмнэж, аж ахуйн нэгжийн чадавхийг мэдэгдэхүйц өргөжүүлж, ажлыг хялбарчилж, чанарыг сайжруулдаг.

3D загварчлалын програмууд

3D загварчлалын хувьд маш олон тооны өөр өөр програмууд байдаг. Тиймээс гурван хэмжээст график, интерьер дизайныг бий болгоход зориулагдсан алдартай програмуудын нэг бол 3D Studio MAX програм юм. Энэ нь янз бүрийн нарийн төвөгтэй объектуудыг бодитоор төсөөлөх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад, "3D Studio MAX" нь тэдгээрийг зохиох, хөдөлгөөний чиглэлийг тогтоох, эцэст нь гурван хэмжээст загваруудыг багтаасан бүрэн хэмжээний видео бүтээх боломжийг олгодог. Хэдийгээр ийм ажил нь мэдээжийн хэрэг мэргэжилтэнээс ноцтой ур чадвар, компьютерийн томоохон нөөц, юуны түрүүнд санах ой, процессорын хурдтай байхыг шаарддаг.

Майя редактор нь хуурмаг гэсэн утгатай санскрит үгээр нэрлэгдсэн. Майяг Alias ​​Systems боловсруулсан. 2005 оны 10-р сард Alias ​​нь Autodesk-тэй нэгдсэн. Майяг кинон дээр хөдөлгөөнт дүрс, 3D эффект хийхэд илүү ашигладаг.