Uch oʻlchovli grafika (3D grafika, Tasvirning uch oʻlchami, 3 oʻlchamli, ruscha 3 oʻlchamli) — uch oʻlchamli obʼyektlarni tasvirlash uchun moʻljallangan kompyuter grafikasi boʻlimi, texnika va vositalar (ham dasturiy, ham apparat) majmuasi. U ko'pincha me'moriy vizualizatsiya, kino, televizor, kompyuter o'yinlari, bosma materiallar, shuningdek, fan va sanoatda ekran yoki bosma materiallar varag'i tekisligida tasvirlarni yaratish uchun ishlatiladi.

Tekislikdagi uch oʻlchamli tasvir ikki oʻlchovlidan farq qiladi, chunki u maxsus dasturlar yordamida sahnaning uch oʻlchovli modelining tekislikka (masalan, kompyuter ekraniga) geometrik proyeksiyasini qurishni oʻz ichiga oladi. Bunday holda, model haqiqiy dunyo ob'ektlariga (avtomobillar, binolar, bo'ron, asteroid) mos kelishi yoki butunlay mavhum bo'lishi mumkin (to'rt o'lchovli fraktalning proyeksiyasi).

Samolyotda uch o'lchamli tasvirni olish uchun quyidagi bosqichlarni bajarish kerak:

modellashtirish - sahna va undagi ob'ektlarning uch o'lchovli matematik modelini yaratish.

rendering (vizualizatsiya) - tanlangan jismoniy modelga muvofiq proyeksiyani qurish.

olingan tasvirni chiqarish qurilmasiga - displeyga yoki printerga chiqarish.

Biroq, 3D displeylar va 3D printerlarni yaratishga urinishlar tufayli, 3D grafikalar tekislikka proyeksiya qilishni o'z ichiga olmaydi.

Modellashtirish

Sahna (virtual modellashtirish maydoni) bir nechta toifadagi ob'ektlarni o'z ichiga oladi:

Geometriya (turli xil texnikalar yordamida qurilgan model, masalan, bino)

Materiallar (devor rangi va oynani aks ettirish kabi modelning vizual xususiyatlari haqida ma'lumot)

Yorug'lik manbalari (yo'nalish, quvvat, yorug'lik spektri sozlamalari)

Virtual kameralar (nuqta va proyeksiya burchagini tanlash)

Kuchlar va ta'sirlar (asosan animatsiyada ishlatiladigan ob'ektlarning dinamik buzilishlari uchun sozlamalar)

Qo'shimcha effektlar (atmosfera hodisalarini taqlid qiluvchi ob'ektlar: tumandagi yorug'lik, bulutlar, olov va boshqalar)

3D modellashtirish muammosi- kelajakdagi tasvirga qo'yiladigan talablarga muvofiq, ushbu ob'ektlarni tasvirlash va ularni geometrik o'zgarishlardan foydalangan holda sahnaga joylashtirish.

Renderlash

Bu bosqichda matematik (vektor) fazoviy model tekis (rastr) rasmga aylanadi. Agar siz kino yaratmoqchi bo'lsangiz, unda bunday rasmlar ketma-ketligi - ramkalar ko'rsatiladi. Ma'lumotlar strukturasi sifatida ekrandagi tasvir nuqtalar matritsasi bilan ifodalanadi, bunda har bir nuqta kamida uchta raqam bilan belgilanadi: qizil, ko'k va yashil rang intensivligi. Shunday qilib, renderlash uch o'lchovli vektor ma'lumotlar strukturasini piksellarning tekis matritsasiga aylantiradi. Bu bosqich ko'pincha juda murakkab hisob-kitoblarni talab qiladi, ayniqsa haqiqat illyuziyasi yaratilishi kerak bo'lsa. Renderlashning eng oddiy shakli yuqorida ko'rsatilganidek, proyeksiya yordamida kompyuter ekranida modellarning konturlarini chizishdir. Odatda bu etarli emas va siz ob'ektlar yaratilgan materiallarning illyuziyasini yaratishingiz kerak, shuningdek, shaffof vositalar (masalan, stakandagi suyuqlik) tufayli ushbu ob'ektlarning buzilishlarini hisoblashingiz kerak.

Ko'pincha birgalikda birlashtirilgan bir nechta renderlash texnologiyalari mavjud. Masalan:

Z-bufer (OpenGL va DirectX 10 da qo'llaniladi);

skanerlash yuzasi. Pikselning rangi o'sha sirtning rangi bilan bir xil bo'ladi (ba'zan yoritishni hisobga olgan holda va hokazo);

Nurlarni kuzatish (nurlarni kuzatish) skanerlash chizig'i bilan bir xil, lekin piksel rangi ko'rish nurining kesishgan nuqtasidan qo'shimcha nurlar (aks ettirilgan, singan va hokazo) qurish orqali tozalanadi. Nomiga qaramay, faqat teskari nurlanishni kuzatish qo'llaniladi (ya'ni kuzatuvchidan yorug'lik manbasiga), to'g'ridan-to'g'ri nurlanish juda samarasiz va yuqori sifatli tasvirni olish uchun juda ko'p resurslarni sarflaydi;

Global yoritish (ing. global illumination, radiosity) - integral tenglamalar yordamida koʻrinadigan nurlanish spektridagi sirt va muhitlarning oʻzaro taʼsirini hisoblash.

Nurlarni kuzatish algoritmlari orasidagi chiziq endi deyarli xiralashgan. Shunday qilib, 3D Studio Max-da standart vizualizator Default scanline renderer deb ataladi, lekin u nafaqat tarqoq, aks ettirilgan va ichki (o'z-o'zidan porlayotgan rang) yorug'lik hissasini, balki silliqlangan soyalarni ham hisobga oladi. Shu sababli, ko'pincha Raycasting tushunchasi orqaga yo'naltirilgan nurlarni kuzatishga, Raytracing esa oldinga nurlanishga ishora qiladi.

Eng mashhur render tizimlari:

PhotoRealistic RenderMan (PRMan)

Shunga o'xshash hisob-kitoblarning katta hajmi tufayli renderlash iplarga (parallellashtirilgan) bo'linishi mumkin. Shuning uchun renderlash uchun ko'p protsessorli tizimlardan foydalanish juda muhimdir. So'nggi paytlarda protsessorlar o'rniga GPU'lardan foydalanadigan renderlash tizimlarining faol rivojlanishi kuzatildi va bugungi kunda ularning bunday hisob-kitoblar uchun samaradorligi ancha yuqori. Bunday tizimlarga quyidagilar kiradi:

Refraktiv dasturiy ta'minot oktanli render

AAA studiyasi FurryBall

RandomControl ARION (gibrid)

Ko'pgina protsessorlarni ko'rsatish tizimlari ishlab chiqaruvchilari GPU qo'llab-quvvatlashini (LuxRender, YafaRay, aqliy tasvirlar iray) joriy etishni rejalashtirmoqda.

Uch o'lchovli grafika (va umuman kompyuter grafikasi)dagi eng ilg'or yutuqlar va g'oyalar AQShda an'anaviy tarzda o'tkaziladigan yillik SIGGRAPH simpoziumida bayon qilinadi va muhokama qilinadi.

Ehtimol, siz ushbu maqolani kompyuter monitori yoki mobil qurilma ekranida o'qiyotgandirsiz - haqiqiy o'lchamlari, balandligi va kengligi bo'lgan displey. Ammo, masalan, "O'yinchoqlar hikoyasi" multfilmini tomosha qilganingizda yoki Tomb Raider o'yinini o'ynaganingizda, siz uch o'lchovli dunyoga qaraysiz. 3D dunyosining eng hayratlanarli jihatlaridan biri shundaki, siz ko‘rayotgan dunyo biz yashayotgan dunyo, ertaga biz yashay oladigan dunyo yoki faqat kino yoki o‘yin yaratuvchilarning ongida yashaydigan dunyo bo‘lishi mumkin. Va bu olamlarning barchasi faqat bitta ekranda paydo bo'lishi mumkin - bu hech bo'lmaganda qiziqarli.
Qanday qilib kompyuter ko'zimizni aldaydi, biz tekis ekranga qaraganimizda tasvirning chuqurligini ko'ramiz deb o'ylaydi? O'yin ishlab chiquvchilari haqiqiy landshaftda harakat qilayotgan haqiqiy qahramonlarni ko'rishimizni qanday ta'minlaydi? Bugun men sizga grafik dizaynerlar tomonidan qo'llaniladigan vizual fokuslar va bularning barchasi qanday yaratilganligi va biz uchun juda oddiy ko'rinishi haqida gapirib beraman. Darhaqiqat, hamma narsa oddiy emas va 3D grafika nima ekanligini bilish uchun kesishga o'ting - u erda siz misli ko'rilmagan zavq bilan o'zingizni sho'ng'igan qiziqarli hikoyani topasiz.

Tasvirni nima uch o'lchamli qiladi?

Balandligi, kengligi va chuqurligiga ega bo'lgan yoki ko'rinadigan tasvir uch o'lchovli (3D). Balandligi va kengligi bor, lekin chuqurligi yo'q rasm ikki o'lchovli (2D). Ikki o'lchamli tasvirlarni qayerdan topishingiz mumkinligini eslatib qo'yingmi? - Deyarli hamma joyda. Hatto hojatxona eshigidagi odatiy belgini ham eslab qoling, bu bir yoki boshqa jins uchun stendni ko'rsatadi. Belgilar shunday tuzilganki, siz ularni bir qarashda taniy olasiz va taniy olasiz. Shuning uchun ular faqat eng asosiy shakllardan foydalanadilar. Belgi haqida batafsil ma'lumot sizga eshikda osilgan kichkina odam qanday kiyim kiyganligini yoki sochlarining rangini, masalan, ayollar hojatxonasi eshigining ramziyligini aytib berishi mumkin. Bu 3D va 2D grafikalardan foydalanish usullari oʻrtasidagi asosiy farqlardan biridir: 2D grafika oddiy va esda qolarli, 3D grafika esa koʻproq tafsilotlardan foydalanadi va oddiy koʻrinadigan obʼyektga sezilarli darajada koʻproq maʼlumot toʻplaydi.

Masalan, uchburchaklar uchta chiziq va uchta burchakka ega - bu uchburchak nimadan iboratligini va umuman nimani anglatishini aytish uchun kerak bo'ladi. Biroq, uchburchakni boshqa tomondan ko'ring - piramida to'rtta uchburchak tomoni bo'lgan uch o'lchamli strukturadir. E'tibor bering, bu holda allaqachon oltita chiziq va to'rtta burchak mavjud - bu piramidadan iborat. Oddiy ob'ekt qanday qilib uch o'lchamli bo'lishi mumkinligini ko'ring va uchburchak yoki piramida haqida hikoya qilish uchun zarur bo'lgan ko'proq ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.

Yuzlab yillar davomida rassomlar tekis 2D tasvirni haqiqiy 3D dunyosiga oyna kabi ko'rsatishi mumkin bo'lgan ba'zi vizual fokuslardan foydalanganlar. Siz kompyuter monitorida skanerlashingiz va ko'rishingiz mumkin bo'lgan oddiy fotosuratda shunga o'xshash effektni ko'rishingiz mumkin: fotosuratdagi ob'ektlar uzoqroqda bo'lganda kichikroq ko'rinadi; kamera linzalariga yaqin ob'ektlar fokusda, ya'ni shunga mos ravishda fokusdagi ob'ektlarning orqasidagi hamma narsa xiralashgan. Agar mavzu yaqin bo'lmasa, ranglar kamroq jonli bo'ladi. Bugungi kunda kompyuterlarda 3D grafika haqida gapirganda, biz harakatlanuvchi tasvirlar haqida gapiramiz.

3D grafika nima?

Ko'pchiligimiz uchun shaxsiy kompyuterda, mobil qurilmada yoki umuman ilg'or o'yin tizimida o'ynash 3D grafika haqida o'ylashimiz mumkin bo'lgan eng yorqin misol va keng tarqalgan usuldir. Ushbu kompyuterda yaratilgan barcha o'yinlar va ajoyib filmlar real 3D sahnalarni yaratish va taqdim etish uchun uchta asosiy bosqichdan o'tishi kerak:

1. Virtual 3D dunyoni yaratish
2. Ekranda dunyoning qaysi qismi ko'rsatilishini aniqlash
3. To'liq tasvir imkon qadar real ko'rinishi uchun ekrandagi piksel qanday ko'rinishini aniqlash

Virtual 3D dunyoni yaratish
Virtual 3D dunyo, albatta, haqiqiy dunyo bilan bir xil emas. Virtual 3D dunyoni yaratish - bu haqiqiy dunyoga o'xshash dunyoni kompyuterda vizuallashtirish bo'yicha murakkab ish bo'lib, uni yaratish juda ko'p sonli vositalardan foydalanadi va juda yuqori tafsilotlarni nazarda tutadi. Misol uchun, haqiqiy dunyoning juda kichik qismini oling - qo'lingiz va uning ostidagi ish stoli. Sizning qo'lingiz qanday harakatlanishi va tashqi ko'rinishini aniqlaydigan maxsus fazilatlarga ega. Barmoqlarning bo'g'imlari faqat kaftga egiladi, unga qarama-qarshi emas. Agar siz stolga urilsangiz, unda hech qanday harakat bo'lmaydi - stol mustahkam. Shunga ko'ra, sizning qo'lingiz ish stolingizdan o'tolmaydi. Bu gapning to‘g‘riligini tabiiy narsaga qarab isbotlashingiz mumkin, lekin virtual uch o‘lchamli dunyoda narsalar butunlay boshqacha – virtual dunyoda tabiat yo‘q, masalan, sizning qo‘lingizga o‘xshash tabiiy narsalar yo‘q. Virtual dunyodagi ob'ektlar to'liq sintetik - bu ularga dasturiy ta'minot yordamida berilgan yagona xususiyatlar. Dasturchilar maxsus vositalardan foydalanadilar va 3D virtual olamlarni loyihalashtirib, hamma narsa har doim ma'lum bir tarzda harakat qilishini ta'minlash uchun juda ehtiyotkorlik bilan ishlaydilar.

Ekranda virtual olamning qanchasi ko'rsatilgan?
Istalgan vaqtda ekran kompyuter o'yini uchun yaratilgan virtual 3D dunyoning faqat kichik bir qismini ko'rsatadi. Ekranda ko'rsatilgan narsa dunyoni aniqlash usullarining ma'lum kombinatsiyasi, qaerga borish va nimani ko'rish haqida qaror qabul qilishdir. Qaerga bormasligingizdan qat'iy nazar - oldinga yoki orqaga, yuqoriga yoki pastga, chapga yoki o'ngga - atrofingizdagi virtual 3D dunyo siz ma'lum bir holatda bo'lganingizda nimani ko'rishingizni belgilaydi. Siz ko'rgan narsa bir sahnadan ikkinchisiga mantiqiy bo'ladi. Agar ob'ektga bir xil masofadan qarasangiz, yo'nalishdan qat'i nazar, u baland ko'rinishi kerak. Har bir ob'ekt shunday ko'rinishi va harakatlanishi kerakki, siz uning massasi haqiqiy ob'ekt bilan bir xil bo'lishi, haqiqiy narsa kabi qattiq yoki yumshoq ekanligiga ishonasiz va hokazo.

Kompyuter o'yinlarini yozuvchi dasturchilar 3D virtual olamlarni loyihalash va ularni shunday qilish uchun ko'p kuch sarfladilarki, siz "Bu dunyoda bunday bo'lishi mumkin emas!" Siz ko'rmoqchi bo'lgan oxirgi narsa - bu bir-biridan o'tib ketadigan ikkita qattiq jism. Bu siz ko'rgan hamma narsa yolg'on ekanligini eslatib turadi. Uchinchi bosqich kamida boshqa ikki qadam kabi ko'proq hisob-kitoblarni o'z ichiga oladi va real vaqtda ham amalga oshirilishi kerak.

Chapda kompyuter grafikasi, o'ngda mocap aktyori

Yoritish va istiqbol

Xonaga kirganingizda, siz chiroqni yoqasiz. Ehtimol, siz uning qanday ishlashi va yorug'lik chiroqdan kelib, xona bo'ylab qanday tarqalishini o'ylab ko'p vaqt sarflamaysiz. Ammo 3D grafikalar bilan ishlaydigan odamlar bu haqda o'ylashlari kerak, chunki barcha sirtlar va atrofdagi simli ramkalar va shunga o'xshash narsalar yoritilishi kerak. Bir usul, ya'ni nurni kuzatish, yorug'lik nurlari lampochkani tark etganda, ko'zgulardan, devorlardan va boshqa aks ettiruvchi yuzalardan sakrab o'tadigan va nihoyat turli burchaklardan har xil intensivlikdagi narsalarga tushadigan yo'l qismlarini o'z ichiga oladi. Bu qiyin, chunki bitta lampochka bitta nurni ishlab chiqarishi mumkin, lekin ko'pchilik xonalarda bir nechta yorug'lik manbalari ishlatiladi - bir nechta lampalar, ship lampalari (avizolar), zamin lampalari, derazalar, shamlar va boshqalar.

Yoritish ob'ektlarning ko'rinishini, og'irligini va tashqi mustahkamligini ta'minlaydigan ikkita effektda asosiy rol o'ynaydi: qorong'ilik va soyalar. Birinchi effekt, soyalash, ob'ektga boshqa tomondan qaraganda bir tomondan ko'proq yorug'lik tushadi. Soyalash mavzuga juda ko'p naturalizm beradi. Bu soya ko'rpadagi burmalarni chuqur va yumshoq qiladi va baland yonoq suyaklari ajoyib ko'rinadi. Yorug'lik intensivligidagi bu farqlar ob'ektning balandligi va kengligi bilan bir qatorda chuqurlikka ham ega degan umumiy illyuziyani kuchaytiradi. Ommaviy illyuziya ikkinchi effekt - soyadan kelib chiqadi.

Qattiq jismlar ularga yorug'lik tushganda soya qiladi. Buni quyosh soati yoki daraxtning piyodalar yo'liga tushayotgan soyasini ko'rganingizda ko'rishingiz mumkin. Shuning uchun biz haqiqiy ob'ektlarni va odamlarning soyalarini ko'rishga odatlanganmiz. 3D-da, soya yana illyuziyani kuchaytiradi va matematik tarzda yaratilgan shakllar ekranida emas, balki haqiqiy dunyoda bo'lish effektini yaratadi.

Perspektiv
Perspektiv - bu ko'p narsani anglatishi mumkin bo'lgan bir so'z, lekin aslida hamma ko'rgan oddiy effektni tasvirlaydi. Agar siz uzun, to'g'ri yo'lning chetida turib, uzoqqa qarasangiz, go'yo yo'lning ikkala tomoni ufqning bir nuqtasida birlashayotgandek ko'rinadi. Bundan tashqari, agar daraxtlar yo'lga yaqin bo'lsa, uzoqroqdagi daraxtlar sizga yaqinroq bo'lgan daraxtlardan kichikroq ko'rinadi. Darhaqiqat, daraxtlar yo'l yaqinida hosil bo'lgan ufqda ma'lum bir nuqtada birlashgandek ko'rinadi, ammo bu unday emas. Agar sahnadagi barcha ob'ektlar masofadagi bir nuqtaga yaqinlashganda, bu istiqboldir. Ushbu effektning ko'plab o'zgarishlari mavjud, ammo ko'pchilik 3D grafikalar men tasvirlab bergan nuqtai nazardan foydalanadi.

Maydon chuqurligi

Uch o'lchovli grafik ob'ektlarni yaratishda muvaffaqiyatli ishlatiladigan yana bir optik effekt - bu maydon chuqurligi. Mening misolimni daraxtlar bilan ishlatib, yuqoridagilarga qo'shimcha ravishda, yana bir qiziqarli narsa sodir bo'ladi. Agar siz o'zingizga yaqin bo'lgan daraxtlarga qarasangiz, uzoqroqda joylashgan daraxtlar e'tibordan chetda bo'lib ko'rinadi. Kino rejissyorlari va kompyuter animatorlari ushbu effektdan, maydon chuqurligidan ikki maqsadda foydalanadilar. Birinchisi, foydalanuvchi ko'rayotgan sahnada chuqurlik illyuziyasini kuchaytirish. Ikkinchi maqsad shundaki, rejissyorlarning maydon chuqurligidan foydalanishi ularning diqqatini eng muhim deb hisoblangan mavzularga yoki aktyorlarga qaratadi. Sizning e'tiboringizni film qahramonidan boshqa birovga qaratish uchun, masalan, faqat aktyor diqqat markazida bo'lgan "maydonning sayoz chuqurligi" ishlatilishi mumkin. Sizga to'liq taassurot qoldirish uchun mo'ljallangan sahna, o'rniga imkon qadar ko'proq ob'ektlarni diqqat markazida ushlab turish va tomoshabinga ko'rinadigan qilish uchun "chuqur maydon chuqurligi" dan foydalanadi.

Silliqlash

Ko'zni aldashga tayanadigan yana bir effekt bu antialiasing. Raqamli grafik tizimlari aniq chiziqlar yaratishda juda yaxshi. Ammo diagonal chiziqlar ustunlikka ega bo'ladi (ular haqiqiy dunyoda tez-tez paydo bo'ladi, keyin esa kompyuter zinapoyalarni eslatuvchi chiziqlarni takrorlaydi (menimcha, siz tasvir ob'ektini batafsil ko'rib chiqsangiz, zinapoya nima ekanligini bilasiz). )). Shunday qilib, ko'zingizni aldash uchun silliq egri chiziq yoki chiziqni ko'rish uchun kompyuter chiziq atrofidagi piksellar qatoriga ma'lum rang soyalarini qo'shishi mumkin. Piksellarning ushbu "kulrang rangi" bilan kompyuter haqiqatan ham ko'zingizni aldaydi va shu bilan birga siz boshqa tirnalgan qadamlar yo'q deb o'ylaysiz. Ko'zni aldash uchun qo'shimcha rangli piksellar qo'shish jarayoni antialiasing deb ataladi va bu 3D kompyuter grafikasi tomonidan qo'lda yaratilgan usullardan biridir. Kompyuter uchun yana bir qiyin vazifa 3D animatsiyani yaratishdir, uning misoli keyingi bo'limda sizga taqdim etiladi.

Haqiqiy misollar

Men yuqorida aytib o'tgan barcha fokuslar ajoyib haqiqiy sahna yaratish uchun birgalikda qo'llanilsa, natija sa'y-harakatlarni oqlaydi. Eng so'nggi o'yinlar, filmlar va mashinada yaratilgan ob'ektlar illyuziyani kuchaytirish uchun fotografik fonlar bilan birlashtirilgan. Fotosuratlar va kompyuterda yaratilgan sahnani solishtirganda ajoyib natijalarni ko'rishingiz mumkin.

Yuqoridagi fotosuratda kirish joyi sifatida piyodalar yo'lidan foydalanadigan odatiy ofis ko'rsatilgan. Quyidagi fotosuratlardan birida oddiy oddiy to'p yo'lakka qo'yilgan va voqea joyi suratga olingan. Uchinchi fotosuratda bu fotosuratda mavjud bo'lmagan to'pni yaratgan kompyuter grafikasi dasturidan foydalanish tasvirlangan. Ushbu ikki fotosurat o'rtasida sezilarli farq borligini ayta olasizmi? Menimcha, yo'q.

Animatsiya va jonli harakat ko'rinishlarini yaratish

Hozirgacha biz har qanday raqamli tasvirni yanada real ko‘rinishga keltiruvchi vositalarni ko‘rib chiqdik - bu tasvir harakatsizmi yoki animatsiya ketma-ketligining bir qismimi. Agar bu jonlantirilgan ketma-ketlik bo'lsa, dasturchilar va dizaynerlar uni kompyuterda yaratilgan tasvirlar emas, balki "jonli harakat" kabi ko'rsatish uchun yanada ko'proq turli vizual fokuslardan foydalanadilar.

Bir soniyada nechta kadr?
Mahalliy kinoteatrda blokbaster filmni tomosha qilish uchun borganingizda, kadrlar deb nomlangan tasvirlar ketma-ketligi sekundiga 24 kadr tezlikda ishlaydi. Bizning to'r pardamiz tasvirni sekundning 1/24 qismidan bir oz ko'proq vaqt davomida saqlaganligi sababli, ko'pchilikning ko'zlari ramkalarni harakat va harakatning doimiy tasviriga aralashtirib yuboradi.

Agar siz hozirgina yozganlarimni tushunmasangiz, keling, buni quyidagicha ko'rib chiqaylik: bu filmning har bir kadri sekundning 1/24 gacha tortishish tezligida (ekspozitsiya) olingan fotosurat ekanligini anglatadi. Shunday qilib, poyga filmining ko‘plab kadrlaridan birini ko‘rsangiz, ba’zi poyga mashinalari kamera ochiq holatda yuqori tezlikda haydalganligi uchun “loyqa” ekanligini ko‘rasiz. Tez harakat natijasida hosil bo'lgan narsalarning bu loyqaligi biz ko'rishga odatlangan narsadir va bu tasvirni ekranda ko'rganimizda biz uchun haqiqiy qiladigan narsaning bir qismidir.

Biroq, raqamli 3D tasvirlar oxir-oqibat fotosuratlar emas, shuning uchun tortishish paytida ob'ekt ramkada harakatlanayotganda xiralashish effekti paydo bo'lmaydi. Tasvirlarni realistik qilish uchun dasturchilar tomonidan loyqalikni aniq qo'shish kerak. Ba'zi dizaynerlarning fikriga ko'ra, bu tabiiy xiralikni "engish" uchun soniyasiga 30 kvadratdan ko'proq vaqt kerak bo'ladi, shuning uchun o'yinlar keyingi bosqichga ko'tarildi - soniyasiga 60 kadr. Bu har bir alohida tasvirning batafsil ko'rinishiga va harakatlanuvchi ob'ektlarni kichikroq bosqichlarda ko'rsatishiga imkon beradi, ammo ma'lum bir animatsion harakatlar ketma-ketligi uchun ramkalar sonini sezilarli darajada oshiradi. Haqiqiylik uchun kompyuterda aniq ko'rsatishni qurbon qilish kerak bo'lgan boshqa ba'zi tasvirlar mavjud. Bu harakatlanuvchi va statsionar ob'ektlar uchun ham amal qiladi, ammo bu butunlay boshqacha hikoya.

Keling, oxiriga yetaylik

Kompyuter grafikasi turli xil haqiqiy realistik harakatlanuvchi va harakatsiz ob'ektlar va sahnalarni yaratish va yaratish orqali butun dunyoni hayratda qoldirishda davom etmoqda. 80 ta ustun va 25 satr monoxrom matndan grafiklar sezilarli darajada rivojlangan va natija aniq - millionlab odamlar o'yin o'ynashadi va bugungi texnologiya yordamida turli xil simulyatsiyalarni boshqaradilar. Yangi 3D protsessorlari ham o‘z borligini his qiladi – ular tufayli biz boshqa olamlarni tom ma’noda kashf eta olamiz va real hayotda sinab ko‘rishga jur’at eta olmagan narsalarni boshdan kechira olamiz. Nihoyat, to'p misoliga qayting: bu sahna qanday yaratilgan? Javob oddiy: tasvirda kompyuter tomonidan yaratilgan to'p bor. Ikkalasidan qaysi biri haqiqiy ekanligini aytish oson emas, shunday emasmi? Bizning dunyomiz ajoyib va ​​biz unga mos kelishimiz kerak. Umid qilamanki, sizga qiziqarli bo'ldi va yana bir qiziqarli ma'lumotni o'rgandingiz.

Uch o'lchovli grafikalar tekislikka proyeksiya qilishni o'z ichiga olmaydi.....

Entsiklopedik YouTube

1 / 5

✪ 3D grafika nazariyasi, 01-dars - 3D grafikaga kirish

✪ Kinoda kompyuter grafikasi

✪ 1-ma'ruza | Kompyuter grafikasi | Vitaliy Galinskiy | Lektorium

✪ 12 - Kompyuter grafikasi. Kompyuter grafikasining asosiy tushunchalari

✪ 4-ma'ruza | Kompyuter grafikasi | Vitaliy Galinskiy | Lektorium

Subtitrlar

Ilova

Uch o'lchovli grafika fan va sanoatda, masalan, dizaynni avtomatlashtirish tizimlarida (SAPR; qattiq elementlarni yaratish uchun: binolar, mashina qismlari, mexanizmlar), arxitektura vizualizatsiyasida ekran tekisligida yoki bosma materiallar varag'ida tasvirlarni yaratish uchun faol foydalaniladi. (Bu, shuningdek, "virtual arxeologiya" deb ataladigan narsani o'z ichiga oladi), zamonaviy tibbiy vizualizatsiya tizimlarida.

Eng keng qo'llanilishi ko'plab zamonaviy kompyuter o'yinlarida, shuningdek, kino, televizor va bosma mahsulotlarning elementidir.

Uch o'lchovli grafika odatda displey yoki qog'oz varag'ining tekis, ikki o'lchovli yuzasida ko'rsatiladigan virtual, xayoliy uch o'lchovli makon bilan shug'ullanadi. Hozirgi vaqtda uch o'lchovli ma'lumotni hajmli shaklda ko'rsatishning bir nechta usullari ma'lum, garchi ularning aksariyati hajmli xususiyatlarni juda shartli ravishda ifodalaydi, chunki ular stereo tasvir bilan ishlaydi. Ushbu sohadan biz stereo ko'zoynaklar, virtual dubulg'alar, uch o'lchamli tasvirni namoyish eta oladigan 3D displeylarni qayd etishimiz mumkin. Bir nechta ishlab chiqaruvchilar ishlab chiqarishga tayyor 3D displeylarni namoyish etishdi. Biroq, 3D displeylar hali ham uch o'lchovli grafik usullari bilan yaratilgan matematik modelning to'liq jismoniy, moddiy nusxasini yaratishga imkon bermaydi. 1990-yillardan beri rivojlanayotgan tezkor prototiplash texnologiyalari bu bo'shliqni yopmoqda. Shuni ta'kidlash kerakki, tezkor prototiplash texnologiyalari ob'ektning matematik modelining qattiq jism (voksel modeli) ko'rinishidagi tasviridan foydalanadi.

Yaratilish

Samolyotda uch o'lchamli tasvirni olish uchun quyidagi bosqichlarni bajarish kerak:

• modellashtirish- sahna va undagi ob'ektlarning uch o'lchovli matematik modelini yaratish;
• teksturalash- model yuzalariga rastr yoki protsessual teksturalarni belgilash (shuningdek, moddiy xususiyatlarni belgilashni nazarda tutadi - shaffoflik, aks ettirish, pürüzlülük va boshqalar);
• yoritish- o'rnatish va sozlash;
• animatsiya(ba'zi hollarda) - ob'ektlarga harakatni berish;
• dinamik simulyatsiya(ba'zi hollarda) - zarralar, qattiq/yumshoq jismlar va boshqalarning simulyatsiya qilingan tortishish, shamol, suzuvchi va boshqalar kuchlari bilan, shuningdek, bir-biri bilan o'zaro ta'sirini avtomatik hisoblash;
• ko'rsatish(vizualizatsiya) - tanlangan jismoniy modelga muvofiq proyeksiyani qurish;
• kompozitsiyalash(tartib) - tasvirni yaxshilash;
• olingan tasvirni chiqarish qurilmasiga - displeyga yoki maxsus printerga chiqarish.

Modellashtirish

Faqat modellashtirish uchun eng mashhur paketlar:

• Robert MakNil va Dots. Rhinoceros 3D;

Shaxs yoki jonzotning uch o'lchovli modelini yaratish uchun Haykaldan prototip sifatida foydalanish mumkin (ko'p hollarda).

Teksturalash

SketchUp

O'yinlar va ilovalarda 3D grafiklarni vizualizatsiya qilish

Amaliy dasturlarda 3D grafikalarni vizuallashtirish uchun bir qator dasturiy kutubxonalar mavjud - DirectX, OpenGL va boshqalar.

O'yinlarda 3D grafikalarni taqdim etishning bir qator yondashuvlari mavjud - to'liq 3D, pseudo-3D.

Bunday paketlar har doim ham foydalanuvchiga 3D modelni to'g'ridan-to'g'ri boshqarishga imkon bermaydi, masalan, OpenSCAD to'plami mavjud bo'lib, uning modeli maxsus tilda yozilgan foydalanuvchi tomonidan yaratilgan skriptni bajarish orqali shakllanadi.

3D displeylar

Uch o'lchovli yoki stereoskopik displeylar, (3D displeylar, 3D ekranlar) - stereoskopik yoki boshqa effektlar orqali ko'rsatilgan tasvirlarda haqiqiy hajm illyuziyasini yaratadigan displeylar.

Hozirgi vaqtda uch o'lchamli tasvirlarning katta qismi stereoskopik effekt yordamida namoyish etiladi, chunki uni amalga oshirish eng oson, ammo faqat stereoskopik foydalanishni uch o'lchovli idrok etish uchun etarli deb atash mumkin emas. Inson ko'zi juft bo'lib ham, yolg'iz ham uch o'lchamli narsalarni tekis tasvirlardan farqlashda bir xil darajada yaxshi. ] .

Bugungi kunda uch o'lchovli grafikalar bizning hayotimizda shunchalik mustahkam o'rin oldiki, ba'zida biz uning namoyon bo'lishiga e'tibor ham bermaymiz.

Xonaning ichki qismi tasvirlangan bilbord yoki muzqaymoq haqidagi reklama videosini ko‘rib, harakatli film kadrlarini tomosha qilar ekanmiz, bularning barchasi ortida 3D grafika ustasining mashaqqatli mehnati yotganini tasavvur ham qilolmaymiz.

3D grafika

3D grafika (uch o'lchamli grafika)- bu kompyuter grafikasining maxsus turi - 3D ob'ektlar (uch o'lchovli ob'ektlar) tasvirlarini yaratish uchun foydalaniladigan usullar va vositalar to'plami.

3D tasvirni ikki o'lchovli tasvirdan ajratish qiyin emas, chunki u ixtisoslashtirilgan dasturiy mahsulotlardan foydalangan holda sahnaning 3D modelining tekislikka geometrik proyeksiyasini yaratishni o'z ichiga oladi. Olingan model haqiqatdan olingan ob'ekt bo'lishi mumkin, masalan, uy, mashina, kometa modeli yoki u butunlay mavhum bo'lishi mumkin. Bunday uch o'lchamli modelni qurish jarayoni deyiladi va birinchi navbatda, modellashtirilgan ob'ektning vizual uch o'lchovli tasvirini yaratishga qaratilgan.

Bugungi kunda 3D grafika asosida siz haqiqiy ob'ektning yuqori aniqlikdagi nusxasini yaratishingiz, yangi narsalarni yaratishingiz va eng real bo'lmagan dizayn g'oyalarini hayotga tatbiq etishingiz mumkin.

3D grafika texnologiyalari va 3D bosib chiqarish texnologiyalari inson faoliyatining ko'plab sohalariga kirib keldi va katta daromad keltirdi.

3D tasvirlar bizni har kuni televizorda, filmlarda, kompyuterlar bilan ishlashda va 3D o'yinlarda, reklama taxtalaridan tortib, 3D grafikaning kuchi va yutuqlarini aniq ifodalaydi.

Zamonaviy 3D grafika yutuqlari quyidagi sohalarda qo'llaniladi

1. Kinematografiya va animatsiya- uch o'lchovli belgilar va real maxsus effektlarni yaratish . Kompyuter o'yinlari yaratish- 3D belgilarni, virtual reallik muhitini, o'yinlar uchun 3D ob'ektlarini ishlab chiqish.
2. Reklama- 3D grafika imkoniyatlari sizga mahsulotni bozorga foydali tarzda taqdim etish imkonini beradi; 3D grafikadan foydalanib, siz kristalli oq ko'ylak yoki shokolad chiplari bilan mazali mevali muzqaymoq va hokazo illyuziyasini yaratishingiz mumkin. Shu bilan birga, haqiqatda reklama qilingan mahsulotda chiroyli va sifatli tasvirlar orqasida osongina yashiringan ko'plab kamchiliklar bo'lishi mumkin.
3. Ichki dizayn- ichki dizaynni loyihalash va rivojlantirish bugungi kunda ham uch o'lchamli grafikalarsiz amalga oshirilmaydi. 3D texnologiyalari ob'ektning geometriyasini aniq takrorlaydigan va materialning taqlidini yaratadigan mebelning real 3D modellarini (divan, kreslo, stul, tortma va boshqalar) yaratishga imkon beradi. 3D grafikadan foydalanib, siz qurilishi hali boshlanmagan bo'lishi mumkin bo'lgan loyihalashtirilgan binoning barcha qavatlarini ko'rsatadigan video yaratishingiz mumkin.

3D tasvirni yaratish bosqichlari

Ob'ektning 3D tasvirini olish uchun siz quyidagi amallarni bajarishingiz kerak

1. Modellashtirish- umumiy sahna va uning obyektlarining matematik 3D modelini qurish.
2. Teksturalash yaratilgan modellarga tekstura qoʻllash, materiallarni sozlash va modellarni real koʻrinishga keltirishni oʻz ichiga oladi.
3. Yoritish sozlamalari.
4. (harakatlanuvchi ob'ektlar).
5. Renderlash- oldindan yaratilgan model yordamida ob'ektning tasvirini yaratish jarayoni.
6. Kompozitsiyalash yoki kompozitsiyalash- olingan tasvirni keyingi qayta ishlash.

Modellashtirish- virtual makon va uning ichidagi ob'ektlarni yaratish, turli geometriyalar, materiallar, yorug'lik manbalari, virtual kameralar, qo'shimcha maxsus effektlarni yaratishni o'z ichiga oladi.

3D modellashtirish uchun eng keng tarqalgan dasturiy mahsulotlar quyidagilardir: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Teksturalash rastr yoki vektor tasvirning yaratilgan uch oʻlchamli modeli yuzasida obʼyektning xossalari va materialini aks ettirish imkonini beruvchi qoplama.

Yoritish- yaratilgan sahnada yorug'lik manbalarini yaratish, yo'nalishni o'rnatish va sozlash. Grafik 3D muharrirlari, qoida tariqasida, yorug'lik manbalarining quyidagi turlaridan foydalanadilar: spot yorug'lik (divergent nurlar), omni yorug'lik (ko'p yo'nalishli yorug'lik), yo'nalishli yorug'lik (parallel nurlar) va boshqalar. Ba'zi tahrirlovchilar hajmli porlash manbasini yaratishga imkon beradi. (Shar nuri).

3D grafika - bu maxsus kompyuter dasturlari yordamida uch o'lchovli model yaratish jarayoni. Ushbu turdagi kompyuter grafikasi vektor, shuningdek rastr kompyuter grafikasidan ko'p narsalarni o'zlashtirdi. Chizmalar, chizmalar, batafsil tavsiflar yoki boshqa har qanday grafik yoki matnli ma'lumotlarga asoslanib, 3D-dizayner uch o'lchovli tasvirni yaratadi.

Maxsus dasturda modelni har tomondan (yuqori, pastki, yon) ko'rish mumkin, har qanday tekislikka va har qanday muhitga o'rnatilgan. Uch o'lchovli kompyuter grafikasi, xuddi vektor kabi, ob'ektga yo'naltirilgan bo'lib, bu sizga uch o'lchovli sahnaning barcha elementlarini, shuningdek, har bir ob'ektni alohida o'zgartirishga imkon beradi. Ushbu turdagi kompyuter grafikasi texnik chizmalarni qo'llab-quvvatlash uchun katta imkoniyatlarga ega. Uch o'lchovli kompyuter grafikasining grafik muharrirlaridan foydalanib, siz qismlar va mashinasozlik mahsulotlarining vizual tasvirlarini yaratishingiz, shuningdek, arxitektura va qurilish chizmalarining tegishli bo'limida o'rganilgan binolar va arxitektura ob'ektlarining prototiplarini bajarishingiz mumkin. Shu bilan birga, tasviriy geometriyaning perspektiv, aksonometrik va ortogonal proyeksiyalar kabi bo'limlari uchun grafik yordam berilishi mumkin, chunki uch o'lchovli kompyuter grafikasida tasvirlarni qurish tamoyillari qisman ulardan olingan.

Uch o'lchovli grafikalar har qanday murakkablikda bo'lishi mumkin. Siz kam tafsilot va soddalashtirilgan shaklga ega oddiy 3D modelni yaratishingiz mumkin. Yoki bu eng kichik detallar, teksturalar ishlab chiqilgan, professional texnikalar (soyalar, ko'zgular, yorug'lik sinishi va boshqalar) qo'llaniladigan murakkabroq model bo'lishi mumkin. Albatta, bu tayyor 3D modelining narxiga jiddiy ta'sir qiladi, ammo bu sizga 3D modeldan foydalanishni kengaytirish imkonini beradi.

3D grafika qayerda ishlatiladi?

Bugungi kunda uch o'lchovli modellashtirish (3D grafika) ko'plab sohalarda qo'llaniladi. Albatta, birinchi navbatda, bu qurilish. Bu kelajakdagi uyning modeli, xususiy, kvartira yoki ofis binosi yoki haqiqatan ham har qanday sanoat ob'ekti bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, vizualizatsiya ichki dizayn loyihalarida faol qo'llaniladi.

3D modellar veb-saytlarni ishlab chiqishda juda mashhur. Maxsus effekt yaratish uchun ba'zi veb-sayt yaratuvchilari dizaynga nafaqat grafik elementlarni, balki uch o'lchovli modellarni, ba'zan hatto animatsiyani ham qo'shadilar. Uch o'lchovli modellashtirish dasturlari va texnologiyalari ishlab chiqarishda, masalan, shkaf mebellarini ishlab chiqarishda va qurilishda, masalan, kelajakdagi xona uchun fotorealistik dizayn loyihasini yaratishda keng qo'llaniladi. Ko'pgina dizaynerlar uzoq vaqtdan beri o'lchagich va qalamdan zamonaviy uch o'lchovli kompyuter dasturlariga o'tishgan. Asta-sekin boshqa kompaniyalar, birinchi navbatda, ishlab chiqarish va savdo kompaniyalari yangi texnologiyalarni o'zlashtirmoqda.

Albatta, 3D modellar asosan namoyish qilish uchun ishlatiladi. Ular taqdimotlar, ko'rgazmalar uchun ajralmas hisoblanadi, shuningdek, yakuniy natija qanday bo'lishini aniq ko'rsatish kerak bo'lganda mijozlar bilan ishlashda qo'llaniladi. Bundan tashqari, uch o'lchovli modellashtirish usullari allaqachon tugagan ob'ektlarni yoki bir vaqtlar mavjud bo'lgan ob'ektlarni hajmda ko'rsatish kerak bo'lganda kerak bo'ladi. 3D modellashtirish nafaqat kelajak, balki o'tmish va hozirgi zamondir.

3D modellashtirishning afzalliklari

3D modellashtirish boshqa vizualizatsiya usullariga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega. Uch o'lchovli modellashtirish haqiqatga imkon qadar yaqin bo'lgan juda aniq modelni taqdim etadi. Zamonaviy dasturlar yuqori tafsilotlarga erishishga yordam beradi. Shu bilan birga, loyihaning ko'rinishi sezilarli darajada oshadi. Ikki o'lchovli tekislikda uch o'lchamli ob'ektni ifodalash oson emas, 3D vizualizatsiya esa diqqat bilan ishlash va eng muhimi, barcha tafsilotlarni ko'rish imkonini beradi. Bu vizualizatsiyaning yanada tabiiy usuli.

3D modeliga deyarli har qanday o'zgartirish kiritish juda oson. Siz loyihani o'zgartirishingiz, ba'zi qismlarni olib tashlashingiz va yangilarini qo'shishingiz mumkin. Sizning tasavvuringiz amalda cheksizdir va siz tezda o'zingizga mos keladigan variantni tanlashingiz mumkin.

Biroq, 3D modellashtirish nafaqat mijoz uchun qulay. Professional dasturlar ishlab chiqaruvchiga ham ko'p foyda keltiradi. Uch o'lchovli modeldan siz har qanday tarkibiy qismlar yoki butun tuzilishning chizmasini osongina olishingiz mumkin. Uch o'lchovli modelni yaratish juda ko'p mehnat talab qiladigan jarayon bo'lishiga qaramay, kelajakda u bilan ishlash an'anaviy chizmalarga qaraganda ancha oson va qulayroqdir. Natijada, dizayn vaqti sezilarli darajada kamayadi va xarajatlar kamayadi.

Maxsus dasturlar muhandislik ilovalari, dastgoh asboblari yoki buxgalteriya dasturlari kabi boshqa har qanday professional dasturiy ta'minot bilan integratsiyalashishga imkon beradi. Bunday echimlarni ishlab chiqarishga tatbiq etish resurslarni sezilarli darajada tejash imkonini beradi, korxona imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytiradi, ishni soddalashtiradi va sifatini oshiradi.

3D modellashtirish uchun dasturiy ta'minot

3D modellashtirish uchun juda ko'p turli xil dasturlar mavjud. Shunday qilib, uch o'lchovli grafikalar va interyer dizaynini yaratish uchun maxsus ishlab chiqilgan mashhur dasturlardan biri bu 3D Studio MAX dasturidir. Bu turli xil murakkablikdagi ob'ektlarni real tarzda tasavvur qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, "3D Studio MAX" ularni yaratish, harakat traektoriyalarini o'rnatish va oxir-oqibat, hatto uch o'lchamli modellarni o'z ichiga olgan to'liq huquqli video yaratish imkonini beradi. Garchi bunday ish, albatta, mutaxassisdan jiddiy ko'nikmalarga, shuningdek, katta kompyuter resurslariga, birinchi navbatda xotira va protsessor tezligiga ega bo'lishni talab qiladi.

Mayya muharriri sanskritcha illyuziya degan so'zdan kelib chiqqan. Maya Alias ​​Systems tomonidan ishlab chiqilgan. 2005 yil oktyabr oyida Alias ​​Autodesk bilan birlashdi. Maya ko'proq filmlarda animatsiya va 3D effektlarni yaratish uchun ishlatiladi.