Полная Definition 3D

[ad_1]

3D-комп & # 39; графика как показано на FaceYourArt.com

3D-рендеринг с лучевой траектории и охлаждением окружающей среды с использованием Blender и Yafray

3D-комп & # 39; графика — это творение графики , созданное с помощью цифровых комп & # 39; компьютеров и 3D-программного обеспечения. Срок может также относиться к процессу создания такой графики или в сферу изучения 3D комп & # 39; ютерних графических технологий и смежных технологий

. 3D комп & # 39; графика отличается от 2D комп & # 39; графика, потому что трехмерное представление геометрических данных является хранятся в комп & # 39; ютери для целей выполнения вычислений и предоставления 2D-изображений. Такие изображения могут быть для последующего отображения или для просмотра в режиме реального времени.

3D-моделирование — это процесс подготовки геометрических данных для 3D-комп & # 39; графика, похожий на скульптуру или фотографию, тогда как искусство 2D-графики аналогичное живописи. Несмотря на эти различия, 3D-комп & # 39; графика опирается на много одинаковых алгоритмов, таких как 2D комп & # 39; графика.

В программном обеспечении компьютера & # 39; графика различие между 2D и 3D иногда размывается; 2D-приложения могут использовать 3D-методы для достижения таких эффектов, как освещение, и в первую очередь 3D-технологии могут использовать 2D-методы.

Содержание

1 Технология

2 Создание 3D-комп & # 39; графика 2.1. Моделирование

3 Процесс 3.1 Настройка макета сцены

3.2 Tessellation and meshes

3.3 Рендеринг

3.4 Рендеры 3.4.1 Проекция

4 Модели отображения и затенения

5 3D графические API

6 см. Также

//

[edit] Технология

OpenGL и Direct3D — это два популярных API для создания изображений в реальном времени. Реальное время означает, что создание изображений происходит в режиме реального времени или на лету, и может быть очень интерактивным для пользователя. Многие современных графических карт обеспечивают некоторую степень аппаратного ускорения на основе этих API, часто обеспечивает отображение сложной 3D-графики в режиме реального времени

[edit] Создание 3D комп & # 39; графика на сайте FaceYourArt.com

3D модель подвесного моста, охватывает чрезвычайно спокойное водохранилище

Архитектурное воспроизведения компоновки моделирования и освещения, завершено процессом визуализации

Процесс создания 3D-комп & # 39; ютера графике можно последовательно разделить на три основных этапа:

создание содержания (3D мо делювання, текстурирования, анимация)

Настройка макета сцены

Рендеринг

[edit] Моделирование

Стадия моделирования может быть описана как формирование отдельных объектов & # 39 объектов, которые позже используются на сцене. Существует целый ряд методов моделирования, включая, но не ограничиваясь следующим:

конструктивная твердая геометрия

моделирования NURBS

полигональное моделирование

поверхность подразделения

неявные поверхности

Моделирование процессов также может включать изменения поверхности о & # 39 объекта или свойств материала (например, цвет, светимость, диффузные и зеркальные компоненты затенения, чаще всего называют шероховатостью и блеск, характеристики отражения, прозрачность или непрозрачность или индекс рефракции), добавление текстур, тираж них карт и другие функции.

Моделирование также может включать в себя различные мероприятия, д & # 39; связанные с подготовкой 3D-модели для анимации (хотя в сложной модели символов это станет собственным этапом, известным как такелажування). О & # 39; объекты могут быть оборудованы скелетом, центральной рамки о & # 39 объекта, способным влиять на форму или движения этого о & # 39 объекта. Это помогает в процессе анимации, поскольку движение скелета автоматически влияет на соответствующие части модели. Смотрите также кинематическая анимация вперед и обратная кинематическая анимация. На стадии таргетирования для модели также могут быть предоставлены специальные элементы управления, чтобы анимация была простой и интуитивно понятной, например, элементы управления выражением лица и форм рта (фонем) для Лайф.

Моделирование можно выполнять с помощью специальной программы (например, Lightwave Modeler, 3D носорог, Moray), компонент программы (Shaper, Lofter в 3D Studio) или некоторая язык описания сцены (как в POV-Ray). В некоторых случаях между этими этапами нет жесткой разницы; в таких случаях моделирования является лишь частью процесса создания сцены (это, например, с Caligari trueSpace и Realsoft 3D).

Система частиц представляет собой массу 3-х координат, которые имеют или точки, или многоугольники, или сплит назначить им. Они выступают в качестве об & # 39; объема, представляющий форму.

[edit] Процесс

3D-сюжет с 8 шариков красного стекла

[edit] Настройка макета сцены

Настройка сцены предусматривает устройство на сцене виртуальных об & # 39 объектов, освитрив, камер и других о & # 39 объектов, которые позже будут использоваться для создания неподвижного изображения или анимация. Если используется для анимации, эта фаза, как правило, использует технику под названием "keyframing", что облегчает создание сложного движения на сцене. С помощью кэширования, вместо того, чтобы фиксировать положение о & # 39 объекта, вращения или масштабирования для каждого кадра в анимации, нужно только установить некоторые ключевые кадры, между которыми состояния в каждом кадре интерполируются.

Освещение есть важный аспект настройки сцены. Как и в реальном мире, освещение является важным фактором, способствующим достижению эстетической и визуального качества готовой работы. Таким образом, это может быть трудным искусством освоить. Эффекты освещения могут значительно способствовать настроения и эмоциональную реакцию, что происходит на сцене, что хорошо известно фотографам и театральным техникам освещения.

[edit] Тестирование и сетке, как показано на [http://www.FaceYourArt.com]

Процесс преобразования представлений о & # 39 объектов, таких как координата средней точки сферы и точки на ее кругу в полигональное изображение сферы, называется тесселяции. Этот шаг используется для грунтования на основе многоугольника, где в & # 39; объекты разбиваются из абстрактных представлений ( "примитивов"), таких как сферы, конусы и т.д., в так называемых сетей, которые являются сетями н & # 39; связанных треугольников

. Сети треугольников (вместо, например, квадратов) популярны, поскольку они доказали, что их легко выполнить, используя рендеринг scanline.

Представление многоугольника не используется во всех методах визуализации, и в этих случаях шаг тесселювання не включается в переход от абстрактного представления к выставлена ​​сцена.

[edit] Воспроизведение, как показано на [http://www.FaceYourArt.com]

Рендеринг — это окончательный процесс создания фактического 2D-изображения или анимации с подготовленной сцены. Это можно сравнить с фотографированием или съемкой сцене после окончания настройки в реальной жизни

Обработка и обработка интерактивных носителей, таких как игры и симуляции, исчисляется и отображается в режиме реального времени с частотой от 20 до 120 кадра в секунду. Анимации для неинтерактивных медиа, таких как игровые фильмы и видео, делаются гораздо медленнее. Визуализация в реальном времени позволяет использовать ограниченную мощность обработки, чтобы получить более высокое качество изображения. Отображается отдельных кадров может колебаться от нескольких секунд до нескольких дней для сложных сцен. Воспроизведены фреймы хранятся на жестком диске, после чего их можно переносить на другие носители, такие как кинофильм или оптический диск. Эти кадры затем отражаются последовательно с высокой частотой кадров, как правило, 24, 25 или 30 кадров в секунду, чтобы достичь иллюзии движения

. Были разработаны различные разные, а часто и специализированные методы визуализации. Они варьируются от четко нереалистическому рендеринга каркаса с помощью почвы на основе полигона, в более продвинутых методов, таких как рендеринг сканирования, трассировки лучей или радиосвязи & # 39; связь. В общем, разные методы лучше подходят для фотореалистичной визуализации или для визуализации в реальном времени

. В режиме реального времени рендеринг цель — показать как можно больше информации, как глаз может обработать в 30-х годах второй (или один кадр, в случае 30 кадров в секунду анимации). Цель заключается в первую очередь скорость, а не фотореализм. Действительно, здесь эксплуатация производится таким образом, как глаз "воспринимает" мир, и, таким образом, окончательное представлено изображение не обязательно & # 39; обязательно соответствует реальному миру, но то, какой глаз может тесно & # 39; связывать. Это основной метод, который применяется в играх, интерактивных мирах, VRML. Быстрый рост вычислительной мощности компьютера & # 39; ютера позволило постепенно повышать реалистичность даже для визуализации в режиме реального времени, включая такие методы, как рендеринг HDR. Визуализация в режиме реального времени часто имеет многогранность и помогает графическому процессору компьютера & # 39; ютера.

Пример лучи изображений, обычно занимает секунду или минуту для воспроизведения. Фотореализм очевиден.

Если целью является фотореализм, применяются такие методы, как трассировка лучей или радиосвязи & # 39; связь. Воспроизведение часто занимает около секунды, а иногда и даже дней (для одного изображения / кадра). Это основной метод, который применяется в цифровых медиа и художественных произведениях и тому подобное.

Программное обеспечение для визуализации может имитировать такие визуальные эффекты, как вспышки линз, глубина поля или размытость движения. Это попытки моделировать визуальные явления вследствие оптических характеристик камер и человеческого глаза. Эти эффекты могут одолжить элемент реализма на сцене, даже если эффект — это просто имитационный артефакт камеры.

Разработаны методики для моделирования других природных эффектов, таких как взаимодействие света с различными формы материи. Примеры таких методов включают в себя системы частиц (которые могут имитировать дождь, дым или огонь), о & # 39; емкие отбор проб (для моделирования тумана, пыли и других пространственных атмосферных эффектов), каустики (для имитации фокусировки света на неравномерных свитлопереломних поверхностях, как легкие волны, видят на дне бассейна), а также рассеивания подземных вод (для имитации света, отражает внутри о & # 39; объемов твердых предметов, таких как кожа человека).

Процесс рендеринга является вычислительной дорогой, если учесть сложную разнообразие физических процессов имитированный. Мощность компьютера & # 39; Компьютерная обработка быстро росла в течение многих лет, что позволило обеспечить постепенно большую степень реалистического рендеринга. Киностудии, которые производят комп & # 39; Компьютерные анимации, обычно используют ферму рендеринга, чтобы своевременно генерировать изображения. Однако расходы на аппаратное обеспечение означают, что вполне возможно создать небольшие объемы 3D-анимации на домашней комп & # 39; Компьютерная системе.

Вывод рендеринга часто используется как только одна небольшая часть завершенной сценки движения. Многие слоев материала могут быть изготовлены отдельно и интегрированы в окончательный рисунок, используя композитный программное обеспечение.

[edit] воспроизводитель, как показано на [http://www.FaceYourArt.com]

Часто рендеризаторы включаются в трехмерные программные пакеты, но есть некоторые системы визуализации, которые используются как плагины для популярных 3D-программ. Эти системы визуализации включают в себя:

AccuRender for SketchUp

Brazil r / s

Bunkspeed

Final-Render

Maxwell

mental ray

POV-Ray

Realsoft 3D

] Pixar RenderMan

V-Ray

YafRay

Indigo Renderer

[edit] проекция

Перспективная проекция

Поскольку человеческий глаз видит три измерения, превращается назад, так что человеческий глаз может соотнести изображение с реалистичным. Но тот факт, что дисплейный устройство, а именно монитор, может отображать только два измерения, означает, что эта математическая модель должна быть перенесена на двумерный образ. Часто это делается с помощью проекции; в основном используя перспективную проекцию. Основная идея перспективной проекции, которая, несмотря на то, как работает человеческий глаз, заключается в том, что о & # 39; объекты, которые находятся дальше, меньше, чем те, что есть ближе к глазу. Таким образом, чтобы свернуть третий размерность на экране, для ее удаления проводится соответствующая операция — в этом случае — операция разделения

. Орфографическая проекция используется в основном в программах CAD или CAM, где моделирование требует точных измерений и сохранения третьего измерения.

[edit] Модели отображения и тени, как показано на [http://www.FaceYourArt.com]

Современная 3D-комп & # 39; графика будет зависеть от упрощенной модели отражения, называется модель Фонг-отражение (не следует путать с затенением фоун) [19659002] При преломлении света важной концепцией показатель преломления. В большинстве вариантов 3D-программирования срок для этого значения является "индекс рефракции", обычно сокращенный "IOR".

Популярные технологии визуализации рендеринга в 3D-комп & # 39; Компьютерная графике включают в себя:

Flat shading: техника, оттеняет каждый полигон об & # 39; объект, основанный на "нормальном" полигоне, а также положение и интенсивность источники света

Gouraud shading: изобретен Г.Гуро в 1971 году, быстрая и ресурсознаюча технология обработки вершин, которая используется для имитации плавно затененных поверхностей [19659002] Текстурное отображения: техника для имитации большого количества деталей поверхности путем картографирования изображений (текстур) на многоугольной ки

Фондж затенение: изобретен Буй Туонг Фонг, использованный для имитации блестящих бликов и гладких затененных поверхностей

Bump отображения: изобретен Джимом Блинну, метод нормальной возмущений, который используется для имитации зморшених поверхностей

Cel shading: техника, используется для имитации вида ручной анимации.

[edit] 3D графические API

3D-графика стала настолько популярной, особенно в комп & # 39; ютерних играх, специализированные API (интерфейсы прикладного программирования) были созданы, чтобы облегчить процессы на всех этапах генерации комп & # 39; графика. Эти API также оказались важными для производителей комп & # 39; ютерной графической техники, поскольку они обеспечивают программистам доступ к аппаратному обеспечению абстрактным способом, в то же время пользуясь преимуществами специального оборудования этой или иной видеокарты.

Эти API Для 3D-комп & # 39; графика особенно популярны:

OpenGL и OpenGL Shading Language

OpenGL ES 3D API для встраиваемых устройств

Direct3D (подмножество DirectX)

RenderMan

RenderWare

Glide API

TruDimension LC Очки 3D-монитор API

Существуют также высокоуровневые интерфейсы 3D-сюжетных графических интерфейсов, которые обеспечивают дополнительные функции на вершине API нижнего уровня визуализации. Такие библиотеки, активно разрабатываются, включают в себя:

QSDK

Кеса

Java 3D

Gsi3d

JSR 184 (M3G)

Vega Prime с MultiGen-Paradigm

График сцены NVidia

OpenSceneGraph

OpenSG

OGRE

JMonkey Engine

Engine Irrlicht

Hoops3D

UGS DirectModel (aka JT)

[ad_2]