Принято считать, что впервые 3D-графика появилась в 1960 году на базе американского государственного университета Юта. Прародителем современной трехмерной графики стала программа «Sketchpad», которая обеспечила взаимодействие пользователя с компьютером с помощью графического интерфейса. С помощью обычной ручки и графического планшета можно было рисовать непосредственно на экране векторные линии и отрезки с автоматическим выравниванием.
Разработал программу «Sketchpad» инженер-технолог А. Сазерленд. В ней были объединены три важные функции: отображение информации на мониторе, вычислительные возможности ПК «Lincoln TX-2» и интерактивный процесс с применением светового пера.
Немного позже компанией «General Motors» была разработана и введена в эксплуатацию первая графическая система автоматического проектирования «DAC-1». Ее отличием выступала возможность выведения на экран чертежей через проекционное устройство. С изображением можно было проводить различные манипуляции с помощью сетевого карандаша.
Первая анимация создана программистом Э. Зейджак. В ней представлен прямоугольный объект, вращающийся вокруг сферы (по аналогии с движением спутника вокруг Земли). Здесь использовался язык программирования фортран и специализированная программа «ORBIT».
С этого момента графическое моделирование постоянно усовершенствуется и усложняется за счет внедрения сложных математических алгоритмов. Изначально в этой области активно применялись методы трассировки лучей для трансляции трехмерных сюжетов.
В 1970 году трехмерная графика претерпела ряд позитивных изменений. Появилось плоское и плавное затенение по методу А. Гуро. Для более плавного перехода вычисления затемнений проводились на каждом полигоне, при этом структура поверхности оставалась без изменений.
В 1980-х гг. появились специальные устройства для обработки трехмерной графики: MGA, CGA и EGA. В них было представлено 16 цветовых оттенков, но одновременно можно было использовать только два. Далее такие адаптеры стали усложняться за счет внедрения ускорителей.
Следующим шагом на пути эволюции трехмерной графики стало появление видеокарт для обработки как формата 2D, так и 3D. Стала возможна проработка сложных визуальных эффектов, типа бликов, свечений, дыма и различных отражений.
Трехмерная графика подходит для любых моделей: от обычных предметов, например, автомобиля, до целых сюжетных постановок. С помощью этого формата можно создать как отдельные элементы, так и ландшафты, интерьеры, сюжеты с движением.
Остановимся на базовых сферах применения:
Здесь используются объекты текстурирования для максимальной детализации объектов. Над каждой игрой трудится команда специалистов. Эта область является перспективной, так как постоянно появляются новые возможности.
_0x0_3dd.webp)
Большая часть спецэффектов и персонажей отрисовывается с применением трехмерной графики. Здесь высокие требования к деталям и визуальному исполнению.
_0x0_3dd.webp)
Основная цель применения трехмерной графики в данной сфере — создание уникальных инструментов продвижения, захватывающих внимание целевой аудитории. Одним из эффективных разновидностей выступают цифровые рекламные щиты 3D Digital, сочетающие графику с обычной клавиатурой. В целом, 3D-изображения сразу привлекают внимание, так как дают ощущение визуального удовольствия.
_0x0_3dd.webp)
Это популярная сфера применения трехмерной графики. Качественный дизайн важен как для автомобиля, так и для дамского кошелька. Объемная визуализация применяется для демонстрации мебели, предметов обихода, интерьера, спортивной экипировки и даже при проведении ремонта.
_0x0_3dd.webp)
На наш взгляд, здесь графика успешно используется при производстве протезов или создании программ для современных диагностических аппаратов. Также 3D применяется при планировании хирургических вмешательств, например, в области пластической хирургии.
_0x0_3dd.webp)
Применяется для воспроизведения сложных симуляций процессов, которые затруднительно провести в рамках лабораторных исследований.
Компьютеризация образования является вполне устоявшимся трендом. Это возможность подойти детализировано к учебному процессу и повысить наглядность в целом.
Автоматическое создание изделий возможно при использовании специальных программ, основанных на трехмерной графике. Не всегда двухмерное изображение детали, агрегата или изделия передает все нюансы, поэтому допускаются грубые ошибки. Трехмерное изображение не только минимизирует количество таких неточностей, но и оценивает финальные свойства моделируемого элемента. С применением 3D заметно возрастает скорость внедрения и использования новых станков и комплектующих.
Трехмерная графика выступает разновидностью изображений, сделанных с помощью компьютера. Основной ее целью является детализация, но она также различается. В частности, для создания жилого дома применяется одни инструменты 3D, а при разработке сцен для видеоигры — совершенно другие.
Трехмерные изображения являются не только привлекательными, но и оптимизированными для дальнейшей работы. Ключевыми критериями такой оптимизации выступают топология и количество полигонов (набора вершин, граней и ребер, определяющих форму многогранного объекта с учетом изначально поставленных целей).
_0x0_3dd.webp)
На наш взгляд, самыми важными элементами, влияющими на объемность фигуры, выступают полигоны. Они представляют собой некую сетку, определяющую уровень детализации объекта.
При создании трехмерной графики используются следующие виды полигонных сеток:
Топология в трехмерном моделировании — это важный процесс, от которого зависит успех сглаживания стыков полигонов, формирование развертки и анимации объектов.
С увеличением количества полигонов сложности с моделированием лишь возрастают, поэтому специалисты стремятся сократить их количество. Особенно это касается скульптурирования (разработка объекта заданной геометрической формы).
Для создания необходимого объема объекта используется текстурирование и определенные манипуляции со светом. Конечным результатом выступает снижение визуального эффекта текстуры при прежнем визуальном эффекте.
Каркасная модель не всегда выступает основой компьютерной графики. Нередко в двухмерную графику добавляются трехмерные эффекты, что позволяет получить идентичный результат, как и при 3D-моделировании.
В ряде видов 3D-графики используются ограниченные проекции трехмерных сред для решения игровых и стилистических задач.
Специалистам по трехмерному дизайну необходимо позаботиться, чтобы все элементы объекта были хорошо освещены. Для этого используются различные способы, в том числе трассировка лучей. Это алгоритм создания изображения путем отслеживания траектории лучей через визуализируемое 3D-пространство. В результате создается реалистичное изображение, взаимодействующее с окружающей средой.
Внешний вид, вес и визуальная прочность объекта формируются под воздействием теней и затемнений. Перепады в интенсивности освещения как раз и создают эффект трехмерности. Принцип здесь предельно прост: тяжелые предметы всегда имеют тень при попадании на них солнечных лучей.
Под перспективой понимается зрительное восприятие объектов, позволяющее «ощущать» расстояние. При этом объекты, расположенные ближе к зрителю, кажутся более массивными, чем те, которые размещены дальше.
Это оптический эффект, применяемый в трехмерной графике. Его суть в том, что увеличением расстояния отдаленности объекта от зрителя смещается фокус, то есть дальние объекты будут не в фокусе. Такой инструмент применяется для решения следующих задач:
1. Создание иллюзии глубины определенной сцены. Эффект глубины резкости всегда присутствует в реальном мире, поэтому без него не обойтись и в трехмерной графике.
2. Акцентирование внимания на конкретном персонаже или элементе/предмете. Например, чтобы в фокусе был лишь один объект, применяется эффект малой глубины резкости.
Сглаживание применяется для создания эффекта обмана глаз. Обычно с помощью компьютерных технологий можно создать четкие линии. Однако, в ряде случаев требуется создание эффекта гладкой кривой или линии за счет добавления определенных оттенков цвета в строки пикселей вокруг выбранного элемента.
Для сглаживания применяются следующие инструменты:
1. Turbo Smooth. Применяется для добавления сегментов и сглаживания углов. Для экономии оперативной памяти оснащен специальной функцией, позволяющей воспроизводить в сцене обычный объект, а в рендере — уже сглаженный.
2. Relax. Позволяет из квадрата получить сферу различного размера.
3. Editable Poly. Может отображаться как с полигонной сеткой, так и без нее.
Создание трехмерной графики предусматривает 3 этапа:
Это процесс создания будущего объекта в объемном формате. Для получения моделей применяются 3 способа:
Модель может быть построена с применением следующих способов:
1. Полигональный с применением полигонной сети. В этом случае вершины соединяются в единую сетку с помощью отрезков. Этот способ является самым востребованным при моделировании с применением ПК.
2. Моделирование кривых. Поверхность представлена в виде кривых, на которые оказывают существенное влияние определенные точки. В трехмерном моделировании для этих целей применяются различные программы.
3. Цифровое. Это инновационный метод, постепенно завоевывающий свою лояльную аудиторию. Здесь представлено три инструмента:
_0x0_3dd.webp)
Перед началом рендеринга нужно расположить объекты в композиции. В результате возникают пространственные отношения между объектами. Анимация лишь показывает, как этот объект совершает движение в пространстве.
Рассмотрим основные способы создания трехмерной анимации:
_0x0_3dd.webp)
Это завершающий этап создания трехмерной графики, на котором модель конвертируется в изображение. В качестве инструментов применяется перенос света для придания объекту реалистичности и применение художественного стиля.
Есть два типа рендеринга:
В целом процесс 3D-моделирования можно представить следующим образом:
1. Препродакшн.
На этом этапе разрабатывается техническое задание и согласовывается с заказчиком. Начинается сбор референсов и проводится mood board (визуализация будущего дизайн-проекта).
2. Продакшн.
Основной этап, на котором создаются модели и анимация, а также выбираются текстуры и световые схемы.
3. Постпродакшн.
Это завершающий этап, предусматривающий монтаж, работу со звуком, спецэффектами (при необходимости) и финальный рендеринг.
_0x0_3dd.webp)
Войти
