Tehnologije realizma trodimenzionalne slike. 3d art

3D umjetnost uključuje razne grafite, trodimenzionalnu kompjutersku grafiku, realistične crteže koji stvaraju iluziju trodimenzionalne scene.

Umjetnici su uvijek težili vjerodostojnom predstavljanju prirode i okolnih stvari. U našem modernom dobu to se lako postiže uz pomoć naprednih uređaja. Međutim, postoji nešto šarmantno i posebno privlačno u brojnim 3D slikama koje je stvorila ljudska ruka. Uostalom, tehnika 3D crtanja zahtijeva veliku vještinu i strpljenje, a da ne spominjemo talenat.

Nudimo vam da se divite kreacijama različitih majstora, čiji su radovi rađeni u realističnom 3D žanru.

1. Poeni.

Jednostavan, elegantan i čudan 3D crtež koji izgleda realistično.

2. Dvorana divova, Palazzo Te, Mantova, Italija

Iluzionističke freske iz 16. stoljeća autora Giulija Romana zaslužne su za porijeklo 3D umjetnosti.

3. 3D crtež olovkom Nagai Hideyuki

Umjetnik stvara trodimenzionalnu iluziju koristeći samo album i olovke u boji.

4. Muzej 3D slika u gradu Chiang Mai, Tajland

Na Tajlandu postoji cijeli muzej posvećen 3D umjetnosti. Njegove dvorane su ispunjene velikim freskama koje izgledaju potpuno stvarno.

5. Coca Cola je iluzija

Često inspiracija za 3D umjetnost dolazi od popularnih predmeta u našem svakodnevnom životu. Klasična verzija je boca Cole.

6. CGI: Djevojka

Ko bi rekao da ova devojka ne postoji?

7. Kolone korintskog reda

Prekrasan 3D crtež dva korintska stupca olovkom.

8. Realistički vodopad u Dvur Kraloveu, Češka Republika

Dio gradskog parka u Češkoj pretvoren je u iluziju prekrasnog vodopada.

9. Globus

Često se 3D umjetnost koristi u marketingu. Ova slika svijeta ohrabruje ljude da se bore protiv siromaštva.

10. Igor Taritas

Mlada umjetnica stvara slike koristeći osnove hiperrealizma. Ovo platno zrači dubinom stvarnog svijeta, kao da možemo izaći na scenu ako želimo.

11. Davy Jones od Jerryja Groschkea

Klasični lik iz Pirati s Kariba, kreiran od strane 3D CG umjetnika.

12. Kazuhiko Nakamura

Japanski 3D umjetnik koji stvara kreativne steampunk fotografije koristeći softver.

13. Kurt Wenner: Divlji rodeo u Kalgariju, Kanada

Jedan od najpoznatijih savremenih 3D umjetnika, Kurt Wenner, prikazao je izmišljeni rodeo u jednom kanadskom gradu.

14. Leon Kier, Ruben Poncia, Remco van Schaik i Peter Westering

Četiri umjetnika su se udružila kako bi stvorili ovu nevjerovatnu iluziju Lego vojske.

15. Lodz, Poljska

Bazen u blizini prometnog trgovačkog centra u Lođu, Poljska. Nadam se da niko nije uskočio u to.

16. Tržište

Prekrasna 3D mrtva priroda naslikana na asfaltu u blizini pijace povrća. Upotpunjuje atmosferu savršenom sofisticiranošću.

17. MTO, Rennes, Francuska

Ulični umjetnik MTO kreirao je seriju velikih 3D murala u Rennesu u Francuskoj. Njegove zidne slike prikazuju divove koji pokušavaju da provale u domove ljudi. Slike su i šokantne i zastrašujuće.

Da bi se povećao realizam prikaza tekstura postavljenih na poligone, koriste se različite tehnologije:

Izglađivanje (anti-aliasing);

· MIP-mapiranje;

filtriranje teksture.

Anti-aliasing tehnologija

Anti-aliasing je tehnologija koja se koristi u obradi slike kako bi se eliminisao efekat "stepenastih" ivica (aliasing) objekata. Kod rasterske metode formiranja slike, ona se sastoji od piksela. Zbog činjenice da pikseli imaju konačnu veličinu, na rubovima trodimenzionalnih objekata mogu se razlikovati takozvane stepenice ili stepenaste ivice. Da biste smanjili efekat stepenica, najlakši način je povećati rezoluciju ekrana, čime se smanjuje veličina piksela. Ali ovaj put nije uvijek moguć. Ako se ne možete riješiti efekta koraka povećanjem rezolucije monitora, možete koristiti tehnologiju Anti-aliasing koja vam omogućava da vizualno izgladite efekat stepenica. Najčešće korištena tehnika za ovo je stvaranje glatkog prijelaza od boje linije ili ruba na boju pozadine. Boja tačke koja leži na granici objekata definisana je kao prosečna vrednost boja dve granične tačke.

Postoji nekoliko osnovnih tehnologija anti-aliasinga. Po prvi put, najkvalitetniji rezultat dala je tehnologija anti-aliasing preko cijelog ekrana FSAA (Full Screen Anti-Aliasing). U nekim književnim izvorima ova tehnologija se naziva SSAA. Suština ove tehnologije leži u činjenici da procesor izračunava okvir slike u mnogo većoj rezoluciji od rezolucije ekrana, a zatim, kada se prikaže na ekranu, prosječuje vrijednosti grupe piksela na jedan; broj prosečnih piksela odgovara rezoluciji ekrana monitora. Na primjer, ako je okvir rezolucije 800x600 anti-aliasing pomoću FSAA, slika će biti izračunata u rezoluciji od 1600x1200. Prilikom prelaska na rezoluciju monitora, boje četiri izračunate tačke koje odgovaraju jednom pikselu monitora se usrednjuju. Kao rezultat toga, sve linije imaju glatke prijelaze boja, što vizualno eliminira učinak stepenica.

FSAA radi mnogo nepotrebnog posla, učitava GPU, izglađuje ne granice, već cijelu sliku, što je njegov glavni nedostatak. Da bi se otklonio ovaj nedostatak, razvijena je ekonomičnija tehnologija, MSSA.

Suština MSSA tehnologije je slična FSAA tehnologiji, ali se ne vrše kalkulacije na pikselima unutar poligona. Za piksele na ivicama objekata, u zavisnosti od nivoa zaglađivanja, računaju se 4 ili više dodatnih tačaka po kojima se određuje konačna boja piksela. Ova tehnologija je najzastupljenija u ovom trenutku.

Poznati su pojedinačni razvoji proizvođača video adaptera. Na primjer, NVIDIA je razvila Coverage Sampling (CSAA) tehnologiju, koju podržavaju samo GeForce video adapteri počevši od 8. serije (8600 - 8800, 9600 - 9800). ATI je uveo AAA (Adaptive Anti-Aliasing) u grafički procesor R520 i sva kasnija adaptivna anti-aliasing.

MIP tehnologija mapiranja

Tehnologija se koristi za poboljšanje kvalitete teksturiranja 3D objekata. Da biste dodali realizam trodimenzionalnoj slici, potrebno je uzeti u obzir dubinu scene. Kako se udaljavate od tačke gledišta, tekstura preklapanja bi trebala izgledati sve mutnije. Stoga se pri teksturiranju čak i homogene površine najčešće koristi ne jedna, već nekoliko tekstura, što omogućuje pravilno uzimanje u obzir perspektivnih izobličenja trodimenzionalnog objekta.

Na primjer, potrebno je prikazati kaldrmisani pločnik koji ulazi duboko u scenu. Ako pokušate upotrijebiti samo jednu teksturu po cijeloj dužini, onda kako se udaljite od točke gledišta, može se pojaviti mreškanje ili samo jedna čvrsta boja. Činjenica je da u ovoj situaciji nekoliko piksela teksture (teksela) pada u jedan piksel na monitoru odjednom. Postavlja se pitanje: u korist kojeg teksela odabrati pri prikazivanju piksela?

Ovaj zadatak je riješen uz pomoć MIP mapping tehnologije, što podrazumijeva mogućnost korištenja seta tekstura s različitim nivoima detalja. Na osnovu svake teksture kreira se set tekstura sa nižim nivoom detalja. Teksture takvog skupa nazivaju se MIP - mape (MIP mapa).

U najjednostavnijem slučaju mapiranja teksture, za svaki piksel slike, odgovarajuća MIP mapa se određuje prema tabeli LOD (Nivo detalja). Nadalje, samo jedan teksel je odabran sa MIP mape, čija je boja dodijeljena pikselu.

Tehnologije filtriranja

Po pravilu, tehnologija MIP mapiranja se koristi u kombinaciji sa tehnologijama filtriranja dizajniranim da ispravi artefakte mip teksture. Na primjer, kako se objekt udaljava dalje od gledišta, dolazi do prijelaza sa niskog nivoa MIP karte na viši nivo MIP karte. Kada je objekt u stanju prijelaza s jednog nivoa MIP karte na drugi, pojavljuje se posebna vrsta greške vizualizacije: jasno vidljive granice prijelaza s jednog nivoa MIP karte na drugi.

Ideja filtriranja je da se boja piksela objekta izračunava iz susjednih točaka teksture (teksela).

Prva metoda filtriranja teksture bila je tzv. tačkasto uzorkovanje, koje se ne koristi u modernoj 3D grafici. Sljedeća je razvijena bilinearni filtracija. Bilinearno filtriranje uzima ponderisani prosek četiri susedna piksela teksture da prikaže tačku na površini. Sa takvim filtriranjem, kvalitet sporo rotirajućih ili sporo pokretnih objekata sa ivicama (kao što je kocka) je nizak (zamućene ivice).

Više visoka kvaliteta daje trilinear filtriranje, u kojem se za određivanje boje piksela uzima prosječna vrijednost boje od osam teksela, četiri iz dvije susjedne strukture, a kao rezultat sedam operacija miješanja, određuje se boja piksela.

Sa rastom performansi GPU-a, a anizotropna filtracije, koja se do sada uspješno primjenjuje. Prilikom određivanja boje tačke koristi se veliki broj teksela i uzima u obzir položaj poligona. Nivo anizotropnog filtriranja određen je brojem teksela koji se obrađuju prilikom izračunavanja boje piksela: 2x (16 teksela), 4x (32 teksela), 8x (64 teksela), 16x (128 teksela). Ovo filtriranje osigurava visoku kvalitetu prikazane pokretne slike.

Sve ove algoritme implementira grafički procesor video kartice.

Programski interfejs aplikacije (API)

Da bi se ubrzalo izvršavanje faza 3D cevovoda, 3D grafički akcelerator mora imati određeni skup funkcija, tj. u hardveru, bez učešća centralnog procesora, za obavljanje operacija neophodnih za izgradnju 3D slike. Skup ovih funkcija je najvažnija karakteristika 3D akceleratora.

Budući da 3D akcelerator ima svoj skup naredbi, može se efikasno koristiti samo ako aplikacijski program koristi ove komande. No, budući da postoji mnogo različitih modela 3D akceleratora, kao i raznih aplikativnih programa koji generiraju trodimenzionalne slike, javlja se problem kompatibilnosti: nemoguće je napisati takav program koji bi jednako dobro koristio komande niskog nivoa raznih akceleratori. Očigledno, i programeri aplikacijskog softvera i proizvođači 3D akceleratora trebaju poseban uslužni paket koji obavlja sljedeće funkcije:

efikasna konverzija zahtjeva aplikativnog programa u optimizirani niz naredbi niskog nivoa 3D akceleratora, uzimajući u obzir posebnosti njegove hardverske konstrukcije;

softverska emulacija traženih funkcija ako akcelerator koji se koristi nema njihovu hardversku podršku.

Poziva se poseban uslužni paket za obavljanje ovih funkcija interfejs za programiranje aplikacije (Interfejs aplikacijskog programa = API).

API zauzima srednju poziciju između aplikativnih programa visokog nivoa i naredbi akceleratora niskog nivoa koje generiše njegov drajver. Korištenje API-ja oslobađa programere aplikacija od potrebe za radom s naredbama akceleratora niskog nivoa, olakšavajući proces kreiranja programa.

Trenutno postoji nekoliko API-ja u 3D, čiji je opseg prilično jasno razgraničen:

DirectX, koju je razvio Microsoft, koristi se u aplikacijama za igre koje rade na Windows 9X i novijim operativnim sistemima;

OpenGL, koji se uglavnom koristi u profesionalnim aplikacijama (sistemi za projektovanje pomoću računara, sistemi za 3D modeliranje, simulatori, itd.) koji rade pod kontrolom operacione sale Windows sistemi NT;

Vlasnički (nativni) API-ji kreirali su proizvođači 3D akceleratora isključivo za svoje čipsete kako bi na najefikasniji način iskoristili svoje mogućnosti.

DirectX je strogo reguliran, zatvoreni standard koji ne dozvoljava promjene do objavljivanja sljedećeg, nova verzija. S jedne strane, ovo ograničava mogućnosti programera softvera i posebno proizvođača akceleratora, ali uvelike pojednostavljuje konfiguraciju softvera i hardver za 3D.

Za razliku od DirectX-a, OpenGL API je izgrađen na konceptu otvorenog standarda, sa malim osnovnim skupom funkcija i mnogim ekstenzijama koje implementiraju složenije karakteristike. Proizvođač 3D akceleratora čipseta je obavezan da kreira BIOS i drajvere koji obavljaju osnovne funkcije Open GL, ali nije obavezan da obezbedi podršku za sva proširenja. To dovodi do brojnih problema povezanih s pisanjem drajvera za svoje proizvode od strane proizvođača, koji se isporučuju iu punom i u skraćenom obliku.

Puna verzija OpenGL-kompatibilnog drajvera naziva se ICD (Installable Client Driver - upravljački program klijentske aplikacije). Pruža maksimalne performanse, tk. sadrži kodove niskog nivoa koji pružaju podršku ne samo za osnovni skup funkcija, već i za njegove ekstenzije. Naravno, uzimajući u obzir koncept OpenGL-a, stvaranje takvog drajvera je izuzetno složen i dugotrajan proces. Ovo je jedan od razloga zašto su profesionalni 3D akceleratori skuplji od akceleratora za igre.

Nije važno koliko će virtualni 3D svijet biti velik i bogat. Računar ga može prikazati samo na jedan način: postavljanjem piksela na 2D ekran. U ovom dijelu članka naučit ćete kako slika na ekranu postaje realistična i kako scene postaju slične onima koje vidite u stvarnom svijetu. Prvo ćemo pogledati kako se daje realizam jednom objektu. Zatim ćemo preći na cijelu scenu. I na kraju, pogledaćemo kako kompjuter implementira kretanje: realistični objekti se kreću realnim brzinama.

Prije nego što slika postane realistična, objekti prolaze kroz nekoliko faza obrade. Najvažnije faze su kreiranje oblika, omotavanje teksture, osvjetljenje, kreiranje perspektive, dubina polja i anti-aliasing.

Kreiranje obrasca

Ako pogledamo kroz prozor, vidjet ćemo da svi objekti imaju oblik, nastaju od ravnih i zakrivljenih linija različitih veličina i položaja. Na isti način, gledajući trodimenzionalnu grafičku sliku na monitoru kompjutera, posmatraćemo sliku stvorenu od raznih oblika, iako se većina njih već sastoji od pravih linija. Vidimo kvadrate, pravokutnike, paralelograme, krugove i rombove. Ali najviše od svega vidimo trouglove. Da bi se napravila pouzdana slika sa zakrivljenim linijama, kao u svijetu oko nas, potrebno je sastaviti formu od mnogo malih kalupa. Na primjer, ljudsko tijelo može zahtijevati hiljade ovih kalupa. Zajedno će formirati strukturu koja se zove skela. Žičani okvir je vrlo sličan skici objekta, lako možete identificirati objekt iz okvira. Sljedeći korak nakon kreiranja forme je također jednako važan: žičani okvir mora dobiti površinu.

Ilustracija prikazuje kostur ruke napravljen od malog broja poligona - ukupno 862

Površinske teksture

Kada naiđemo na površinu u stvarnom svijetu, informacije o njoj možemo dobiti na dva načina. Možemo gledati na površinu, iz različitih uglova, možemo je dodirnuti i odrediti da li je meka ili tvrda. U 3D grafici možemo samo gledati na površinu, a pritom dobiti sve dostupne informacije. A ove informacije se sastoje od tri komponente:

• Boja: Koje boje površina? Je li ujednačeno obojen?
• Tekstura: Da li je površina ravna ili ima udubljenja, neravnine, ispravljanje ili nešto slično?
• Reflektivnost: Da li površina reflektira svjetlost? Da li su refleksije jasne ili su mutne?

Jedan od načina da se objektu da "stvarnost" je odabir kombinacije ove tri komponente u različitim dijelovima slike. Osvrnite se oko sebe: tastatura vašeg računara ima drugačiju boju/teksturu/reflektivnost od vašeg stola, koji zauzvrat ima drugačiju boju/teksturu/reflektivnost vaše ruke. Da bi boja slike izgledala kao prava, važno je da računar može izabrati boju piksela iz palete od miliona različitih boja. Raznolikost tekstura ovisi kako o matematičkom modelu površine (od kože žabe do želeastog materijala) tako i o teksturnim mapama (mapama tekstura) koje se nadovezuju na površine. Također je potrebno objektima usaditi one kvalitete koje se ne vide: mekoću i tvrdoću, toplinu i hladnoću kroz različite kombinacije boja, teksture i refleksivnosti. Ako pogriješite barem u jednom od ovih parametara, osjećaj stvarnosti će se trenutno raspršiti.

Dodavanje površine na žičani okvir počinje se mijenjati
slika od nečeg matematičkog do slike,
u kojoj lako možemo naći ruku.

Osvetljenje

Kada uđete u mračnu prostoriju, upalite svjetlo. Ne razmišljate o tome kako se svjetlost, koja izlazi iz sijalice, distribuira po prostoriji. Ali kada razvijate 3D grafiku, ovo morate stalno voditi računa, jer sve površine koje okružuju žičani okvir moraju odnekud biti osvijetljene. Jedna metoda, nazvana metoda praćenja zraka, iscrtava putanju koju će zamišljena zraka proći nakon što izađe iz lampe, reflektira se od zrcalnih površina i na kraju završi na objektu. Zraka će ga osvijetliti različitim intenzitetom iz različitih uglova. Metoda se čini prilično kompliciranom čak i kada se prave zrake iz jedne lampe, ali u većini prostorija postoji mnogo izvora svjetlosti: nekoliko lampi, prozora, svijeća itd.

Osvetljenje igra ključnu ulogu u dva efekta koji objektima daju osećaj težine i čvrstoće: senčenje i senke. Prvi efekat senčenja je promena intenziteta svetlosti objekta s jedne strane na drugu. Zahvaljujući senčenju, lopta izgleda okrugla, visoke jagodice vire na licu, a pokrivač deluje voluminozno i ​​mekano. Ove razlike u intenzitetu svjetlosti, zajedno s oblikom, pojačavaju iluziju da objekt osim visine i širine ima i dubinu. Iluziju težine stvara drugi efekat: senka.

Isticanje slike ne samo da dodaje dubinu
objekt kroz senčenje, ali i "vezuje"
predmet na zemlju kroz senku.

Optički gusta tijela bacaju sjenu kada su osvijetljena. Možete vidjeti sjenu na sunčanom satu ili pogledati senku drveta na trotoaru. U stvarnom svijetu, objekti i ljudi bacaju senke. Ako su sjene prisutne u 3D svijetu, onda će vam se još više činiti da kroz prozor gledate u stvarni svijet, a ne u ekran sa matematičkim modelima.

perspektiva

Riječ perspektiva izgleda kao tehnički izraz, ali zapravo opisuje najjednostavniji efekat koji svi opažamo. Ako stanete na stranu dugačke ravne ceste i pogledate u daljinu, učinit će vam se da se desna i lijeva traka puta spajaju u tačku na horizontu. Ako je drveće zasađeno uz cestu, onda što je drveće dalje od posmatrača, to je manje. Primijetit ćete da se drveće približava istoj tački na horizontu kao i cesta. Ako se svi objekti na ekranu konvergiraju u jednu tačku, onda će se to zvati perspektiva. Postoje, naravno, i druge opcije, ali u osnovi se u trodimenzionalnoj grafici koristi perspektiva jedne tačke, gore opisana.

Na gornjoj ilustraciji ruke izgledaju kao razdvojene, ali u većini scena neki objekti su ispred i djelomično blokiraju pogled na druge objekte. Za takve scene softver ne samo da treba izračunati relativnu veličinu objekata, već i uzeti u obzir informacije o tome koji objekti pokrivaju druge i koliko. Za to se najčešće koristi Z-bafer (Z-Buffer). Ovaj bafer je dobio ime po nazivu Z-ose, ili zamišljene linije koja ide iza ekrana kroz scenu do horizonta. (Druge dvije ose su X-osa, koja mjeri širinu scene, i Y-osa, koja mjeri visinu scene).

Z-bafer svakom poligonu dodeljuje broj na osnovu toga koliko je blizu prednje ivice scene objekat koji sadrži taj poligon. Tipično, niži brojevi se dodeljuju poligonima koji su najbliži ekranu, a veći brojevi se dodeljuju poligonima pored horizonta. Na primjer, 16-bitni Z-bafer bi dodijelio broj -32.768 najbliži ekranu i 32.767 najdalje.

U stvarnom svijetu, naše oči ne mogu vidjeti objekte prekrivene drugima, tako da nemamo problema s identificiranjem vidljivih objekata. Ali ovi problemi se stalno javljaju pred kompjuterom i on je primoran da ih direktno rešava. Kako se svaki objekt kreira, njegova Z-vrijednost se uspoređuje sa vrijednostima drugih objekata koji zauzimaju istu površinu u X i Y koordinatama. Objekt s najmanjom Z-vrijednošću će biti u potpunosti nacrtan, dok će ostali objekti s višim Z-vrijednostima ​će biti samo djelimično izvučena. Dakle, ne vidimo pozadinske objekte koji vire kroz likove. Budući da se Z-bafer aktivira prije potpunog crtanja objekata, dijelovi scene skriveni iza lika uopće neće biti nacrtani. Ovo ubrzava grafičke performanse.

Dubina polja

Drugi optički efekat, dubina polja, takođe se uspešno koristi u 3D grafici. Isti primjer ćemo koristiti sa drvećem zasađenim sa strane puta. Kako se drveće udaljava od posmatrača, javiće se još jedan zanimljiv efekat. Ako pogledate drveće koje vam je najbliže, udaljeno drveće će biti van fokusa. Ovo je posebno vidljivo kada gledate fotografiju ili video sa istim drvećem. Reditelji i kompjuterski animatori koriste ovaj efekat u dvije svrhe. Prvi je da se pojača iluzija dubine u posmatranoj sceni. Naravno, kompjuter može da nacrta svaki objekat u sceni tačno u fokusu, bez obzira koliko je udaljen. Ali pošto je efekat dubine polja uvek prisutan u stvarnom svetu, crtanje svih objekata u fokusu će dovesti do narušavanja iluzije stvarnosti scene.

Drugi razlog za korištenje ovog efekta je skretanje pažnje na prave subjekte ili glumce. Na primjer, da bi poboljšao fokus na filmskom liku, režiser će koristiti efekat male dubine polja gdje je samo jedan glumac u fokusu. S druge strane, scene koje bi vas trebale zadiviti veličanstvenošću prirode koriste efekat duboke dubine polja kako bi što više objekata doveli u fokus.

Antialiasing

Anti-aliasing je još jedna tehnologija dizajnirana da prevari oko. Digitalni grafički sistemi su veoma dobri u kreiranju vertikalnih ili horizontalnih linija. Ali kada se pojave dijagonale i krive (a one se pojavljuju vrlo često u stvarnom svijetu), kompjuter umjesto glatkih ivica crta linije sa karakterističnim "ljestvama". Da biste uvjerili vaše oči da vide glatku liniju ili krivulju, računar dodaje piksele oko linije s različitim nijansama boje linije. Ovi "sivi" pikseli stvaraju iluziju da nema "koraka". Ovaj proces dodavanja piksela da bi se prevarilo oko naziva se anti-aliasing, i jedna je od tehnika koja razlikuje 3D kompjutersku grafiku od "ručno nacrtane" grafike. Zadatak zadržavanja linija i dodavanja prave količine "izglađujućih" boja je još jedan težak posao za kompjuter da kreira 3D animaciju na vašem ekranu.

Trodimenzionalna grafika danas je čvrsto ušla u naše živote, da ponekad čak i ne obraćamo pažnju na njene manifestacije.

Gledajući bilbord koji prikazuje unutrašnjost sobe ili reklamu za sladoled, gledajući kadrove filma prepunog akcije, ni ne shvaćamo da iza svega toga stoji mukotrpan rad majstora 3d grafike.

3D grafika je

3D grafika (trodimenzionalna grafika)- ovo je posebna vrsta kompjuterske grafike - skup metoda i alata koji se koriste za kreiranje slika 3D objekata (trodimenzionalnih objekata).

3D sliku nije teško razlikovati od dvodimenzionalne, jer uključuje kreiranje geometrijske projekcije 3D modela scene na ravninu pomoću specijaliziranih softverskih proizvoda. Rezultirajući model može biti predmet iz stvarnosti, kao što je model kuće, automobila, komete, ili može biti potpuno apstraktan. Proces izgradnje takvog trodimenzionalnog modela naziva se i ima za cilj prvenstveno stvaranje vizualne trodimenzionalne slike modeliranog objekta.

Danas, na osnovu trodimenzionalne grafike, možete stvoriti preciznu kopiju stvarnog objekta, stvoriti nešto novo, oživjeti najnerealnije dizajnerske ideje.

Tehnologije 3d grafike i tehnologije 3d štampe prodrle su u mnoga područja ljudske djelatnosti i donose ogromne profite.

3D slike nas svakodnevno bombarduju na televiziji, u filmovima, pri radu sa računarima i u 3D igrama, sa bilborda, ilustrujući punu snagu i dostignuća 3D grafike.

Dostignuća moderne 3D grafike koriste se u sljedećim industrijama

1. Kinematografija i animacija- Kreiranje trodimenzionalnih likova i realističnih specijalnih efekata . Kreiranje kompjuterskih igrica- razvoj 3d likova, okruženja virtuelne stvarnosti, 3d objekata za igre.
2. Oglašavanje- mogućnosti 3d grafike vam omogućavaju da profitabilno predstavite proizvod tržištu, uz pomoć trodimenzionalne grafike možete stvoriti iluziju kristalno bijele košulje ili slasnih sladoleda s komadićima čokolade itd. Istovremeno, u stvarnom reklamiranom proizvodu može postojati mnogo nedostataka koji se lako skrivaju iza lijepih i kvalitetnih slika.
3. Unutrasnji dizajn- Dizajn i razvoj dizajna enterijera danas takođe ne mogu bez trodimenzionalne grafike. 3d tehnologije omogućavaju kreiranje realističnih 3d modela namještaja (sofe, fotelje, stolice, komoda, itd.), tačno ponavljajući geometriju objekta i stvarajući imitaciju materijala. Uz pomoć trodimenzionalne grafike možete napraviti video koji prikazuje sve spratove projektovane zgrade, koja možda nije ni počela da se gradi.

Faze stvaranja trodimenzionalne slike

Da biste dobili 3D sliku objekta, morate izvršiti sljedeće korake

1. Modeliranje- izrada matematičkog 3D modela opće scene i njenih objekata.
2. Teksturiranje uključuje preklapanje tekstura na kreiranim modelima, prilagođavanje materijala i stvaranje realističnih modela.
3. Postavljanje rasvjete.
4. (pokretni objekti).
5. rendering- proces kreiranja slike objekta prema prethodno kreiranom modelu.
6. Sastavljanje ili raspored- naknadna obrada primljene slike.

Modeliranje- kreiranje virtuelnog prostora i objekata unutar njega, obuhvata kreiranje različitih geometrija, materijala, izvora svetlosti, virtuelnih kamera, dodatnih specijalnih efekata.

Najčešći softverski proizvodi za 3D modeliranje su: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Teksturiranje je preklapanje na površini kreiranog trodimenzionalnog modela rasterske ili vektorske slike, što vam omogućava da prikažete svojstva i materijal objekta.

Osvetljenje- kreiranje, postavljanje smjera i postavljanje izvora svjetlosti u kreiranoj sceni. Grafički 3D uređivači u pravilu koriste sljedeće vrste izvora svjetlosti: spot svjetlo (divergentni zraci), omni svjetlo (svesmjerno svjetlo), usmjereno svjetlo (paralelne zrake) itd. Neki uređivači vam omogućavaju da kreirate volumetrijski izvor sjaja ( Sferno svjetlo).

Zamislite kako će se objekat uklopiti u postojeću zgradu. Pregledanje različitih verzija projekta vrlo je zgodno u trodimenzionalnom modelu. Konkretno, možete promijeniti materijale i pokrivenost (teksture) elemenata projekta, provjeriti osvijetljenost pojedinih područja (u zavisnosti od doba dana), postaviti različite elemente interijera itd.

Za razliku od brojnih CAD sistema koji koriste dodatne module ili programe drugih proizvođača za vizualizaciju i animaciju, MicroStation ima ugrađene alate za kreiranje fotorealističnih slika (BMP, JPG, TIFF, PCX, itd.), kao i za snimanje animacijskih klipova u standardnim formatima (FLI, AVI) i skupu slika okvir po kadar (BMP, JPG, TIFF, itd.).

Kreiranje realističnih slika

Kreiranje fotorealističnih slika počinje dodjeljivanjem materijala (tekstura) različitim elementima projekta. Svaka tekstura se primjenjuje na sve elemente iste boje koji leže u istom sloju. S obzirom da je maksimalni broj slojeva 65 hiljada, a boja 256, može se pretpostaviti da se pojedinačni materijal zaista može primijeniti na bilo koji element projekta.

Program pruža mogućnost uređivanja bilo koje teksture i kreiranja nove na osnovu bitmap slike (BMP, JPG, TIFF, itd.). U ovom slučaju se za teksturu mogu koristiti dvije slike, od kojih je jedna odgovorna za reljef, a druga za teksturu materijala. I reljef i tekstura imaju različite parametre postavljanja po elementu, kao što su: razmera, ugao rotacije, pomak, način popunjavanja neravnih površina. Osim toga, kvrga ima parametar "visine" (promjenjiv u rasponu od 0 do 20), a tekstura, zauzvrat, ima težinu (promjenjivu u rasponu od 0 do 1).

Osim uzorka, materijal ima sljedeće podesive parametre: raspršivanje, difuzija, sjaj, poliranje, prozirnost, refleksija, prelamanje, osnovna boja, boja svjetla, sposobnost materijala da ostavlja sjene.

Mapiranje teksture može se pregledati na standardnim 3D čvrstim materijalima ili na bilo kojem elementu projekta, a može se koristiti i nekoliko vrsta sjenčanja elemenata. Jednostavni alati za kreiranje i uređivanje tekstura omogućuju vam da dobijete gotovo svaki materijal.

Jednako važan aspekt za stvaranje realističnih slika je način vizualizacije (rendering). MicroStation podržava sljedeće dobro poznate metode senčenja: uklanjanje skrivenih linija, senčenje skrivenih linija, trajno senčenje, glatko senčenje, Phong senčenje, praćenje zraka, radiost, praćenje čestica. Tokom renderovanja, slika se može izgladiti (iskoračiti), kao i kreirati stereo slika, koja se može gledati pomoću naočara sa posebnim svetlosnim filterima.

Postoji niz postavki kvaliteta prikaza (koje odgovaraju brzini obrade slike) za metode praćenja zraka, radijalnosti i čestica. Za bržu obradu grafičke informacije MicroStation podržava metode ubrzanja grafike QuickVision tehnologiju. Za pregled i uređivanje kreiranih slika, postoje i ugrađeni alati za modifikaciju koji podržavaju sljedeće standardne funkcije (koje se, naravno, ne mogu natjecati s funkcijama specijaliziranih programa): gama korekcija, podešavanje tona, negativ, pranje, način boje , izrezivanje, promjena veličine, rotiranje, preslikavanje, pretvaranje u drugi format podataka.

Prilikom kreiranja realističnih slika, značajan dio vremena zauzima postavljanje i upravljanje izvorima svjetlosti. Izvori svjetlosti se dijele na globalno i lokalno osvjetljenje. Globalna iluminacija se zauzvrat sastoji od ambijentalnog svjetla, baklje, sunčeve svjetlosti, svjetlarnika. A za sunce, zajedno sa svjetlinom i bojom, postavljeni su azimutni ugao i ugao iznad horizonta. Ovi uglovi se mogu automatski izračunati prema navedenoj geografskoj lokaciji objekta (u bilo kojoj tački na globusu naznačenoj na karti svijeta), kao i prema datumu i vremenu kada je objekt pregledan. Svjetlost neba ovisi o oblačnosti, kvaliteti (prozirnosti) zraka, pa čak i od refleksije od tla.

Lokalni izvori svjetlosti mogu biti pet vrsta: daljinski, tačkasti, konusni, površinski, otvori za nebo. Svaki izvor može imati sljedeća svojstva: boju, intenzitet svjetlosti, intenzitet, rezoluciju, sjenu, slabljenje na određenoj udaljenosti, ugao konusa itd.

Izvori svjetlosti mogu pomoći u identifikaciji neosvijetljenih područja na objektu gdje je potrebno dodatno osvjetljenje.

Kamere se koriste za pregled elemenata projekta iz određenog ugla i za slobodno pomicanje pogleda kroz datoteku. Koristeći tastere za kontrolu tastature i miša, možete podesiti devet tipova kretanja kamere: letenje, okretanje, spuštanje, klizanje, izbegavanje, rotiranje, plivanje, kretanje na kolicima, naginjanje. Četiri različite vrste pokreta mogu se povezati s tastaturom i mišem (režimi se mijenjaju držanjem tipki Shift, Ctrl, Shift + Ctrl).

Kamere vam omogućavaju da vidite objekat iz različitih uglova i pogledate unutra. Promjenom parametara kamere (žižna daljina, ugao objektiva), možete promijeniti perspektivu pogleda.

Da biste stvorili realističnije slike, moguće je povezati pozadinsku sliku, kao što je fotografija postojećeg pejzaža.