Technologies pour des images 3D réalistes. Modélisation artistique 3D Image de sphère réaliste c
L'art 3D comprend un type de graffiti, des infographies tridimensionnelles et des dessins réalistes qui créent l'illusion d'une scène tridimensionnelle.
Les artistes ont toujours recherché une représentation crédible de la nature et des choses qui l'entourent. À notre époque moderne, cela peut être facilement réalisé à l’aide d’appareils avancés. Cependant, il y a quelque chose de fascinant et de particulièrement attrayant dans de nombreuses images 3D créées par la main humaine. Après tout, la technique du dessin 3D demande beaucoup d’habileté et de patience, sans parler du talent.
Nous vous invitons à admirer les créations de divers maîtres, dont les œuvres sont réalisées dans un genre 3D réaliste.
1. Lunettes.
Un design 3D simple, élégant et fantaisiste qui semble réaliste.
2. « Salle des Géants », Palazzo Te, Mantoue, Italie
Les fresques illusionnistes du XVIe siècle de Giulio Romano sont considérées comme les origines de l'art 3D.
3. Dessin au crayon 3D de Nagai Hideyuki
L'artiste crée une illusion tridimensionnelle en utilisant uniquement un carnet de croquis et des crayons de couleur.
4. Musée des peintures 3D à Chiang Mai, Thaïlande
Il existe un musée entier dédié à l’art 3D en Thaïlande. Ses salles sont remplies de grandes fresques qui semblent tout à fait réelles.
5. Coca Cola est une illusion
L’inspiration pour l’art 3D vient souvent d’objets populaires de notre vie quotidienne. L'option classique est une bouteille de Cola.
6. Infographie : Fille
Qui aurait cru que cette fille n'existait pas ?
7. Colonnes de l'ordre corinthien
Magnifique dessin au crayon 3D de deux colonnes corinthiennes.
8. Cascade réaliste dans la ville de Dvur Kralove, République tchèque
Une partie d'un parc urbain en République tchèque a été transformée en l'illusion d'une magnifique cascade.
9. Globe
L’art 3D est souvent utilisé en marketing. Cette image du globe encourage les gens à lutter contre la pauvreté.
10. Igor Taritas
Le jeune artiste crée des peintures en utilisant les bases de l'hyperréalisme. Cette toile respire la profondeur du monde réel, comme si on pouvait monter sur scène si on le voulait.
11. Davy Jones de Jerry Groschke
Un personnage classique de Pirates des Caraïbes créé par un artiste 3D CG.
12. Kazuhiko Nakamura
Artiste 3D japonais qui crée des photographies steampunk créatives à l'aide d'un logiciel.
13. Kurt Wenner : Rodéo sauvage à Calgary, Canada
L'un des artistes 3D modernes les plus célèbres, Kurt Wenner, a représenté un rodéo fictif dans une ville canadienne.
14. Léon Kier, Ruben Ponzia, Remco van Schaik et Peter Westering
Quatre artistes se sont associés pour créer cette incroyable illusion d'une armée Lego.
15.Lodz, Pologne
Une piscine près d’un centre commercial animé à Lodz, en Pologne. J'espère que personne ne s'est lancé là-dedans.
16. Marché
Une belle nature morte en 3D peinte sur l'asphalte à proximité d'un marché aux légumes. Il complète l’atmosphère avec une sophistication parfaite.
17. MTO, Rennes, France
L'artiste de rue MTO a créé une série de peintures murales 3D à grande échelle à Rennes, en France. Ses peintures murales représentent des géants tentant de s'introduire dans les maisons. Les images sont à la fois choquantes et terrifiantes.
Pour augmenter le réalisme de l'affichage des textures superposées aux polygones, diverses technologies sont utilisées :
Anti crénelage
· MIP – cartographie ;
· filtration des textures.
Technologie anti-aliasing
L'anti-aliasing est une technologie utilisée dans le traitement d'image pour éliminer l'effet des bords « étagés » (Aliasing) des objets. Avec la méthode raster de formation d’image, elle est constituée de pixels. Étant donné que les pixels ont une taille finie, des escaliers ou des bords en escalier peuvent être discernés sur les bords des objets 3D. Le moyen le plus simple de minimiser l’effet d’escalier consiste à augmenter la résolution de l’écran, réduisant ainsi la taille des pixels. Mais cette voie n'est pas toujours possible. Si vous ne pouvez pas vous débarrasser de l'effet d'escalier en augmentant la résolution du moniteur, vous pouvez utiliser la technologie Anti-aliasing, qui vous permet d'atténuer visuellement l'effet d'escalier. La technique la plus couramment utilisée consiste à créer une transition douce entre la couleur de la ligne ou du bord et la couleur d’arrière-plan. La couleur d'un point situé à la limite des objets est déterminée comme la valeur moyenne des couleurs de deux points limites.
Il existe plusieurs technologies d'anticrénelage de base. Pour la première fois, des résultats de la plus haute qualité ont été obtenus grâce à la technologie d'anti-aliasing plein écran FSAA (Full Screen Anti-Aliasing). Dans certaines sources documentaires, cette technologie est appelée SSAA. L'essence de cette technologie est que le processeur calcule une image à une résolution beaucoup plus élevée que la résolution de l'écran, puis, lorsqu'elle est affichée à l'écran, fait la moyenne des valeurs d'un groupe de pixels à un ; le nombre de pixels moyenné correspond à la résolution de l'écran du moniteur. Par exemple, si une image avec une résolution de 800 x 600 est anticrénelée à l'aide de FSAA, l'image sera calculée à une résolution de 1 600 x 1 200. Lors du passage à la résolution du moniteur, les couleurs des quatre points calculés correspondant à un pixel du moniteur sont moyennées. En conséquence, toutes les lignes ont des limites de transition de couleur douces, ce qui élimine visuellement l'effet d'escalier.
FSAA fait beaucoup de travail inutile, chargeant le GPU, anti-aliasant non pas les bords, mais l'image entière, ce qui est son principal inconvénient. Pour éliminer cet inconvénient, une technologie plus économique a été développée : le MSSA.
L'essence de la technologie MSSA est similaire à la technologie FSAA, mais aucun calcul n'est effectué sur les pixels situés à l'intérieur des polygones. Pour les pixels situés aux limites des objets, en fonction du niveau de lissage, 4 points supplémentaires ou plus sont calculés, à partir desquels la couleur finale du pixel est déterminée. Cette technologie est la plus répandue à l'heure actuelle.
Les développements individuels des fabricants d'adaptateurs vidéo sont connus. Par exemple, NVIDIA a développé la technologie Coverage Sampling (CSAA), qui n'est prise en charge que par les adaptateurs vidéo GeForce à partir de la 8ème série (8600 - 8800, 9600 - 9800). ATI a introduit l'AAA (Adaptive Anti-Aliasing) dans le GPU R520 et tous les suivants.
Technologie de cartographie MIP
La technologie est utilisée pour améliorer la qualité de texturation des objets tridimensionnels. Pour rendre une image 3D réaliste, la profondeur de la scène doit être prise en compte. À mesure que vous vous éloignez du point de vue, la texture superposée devrait paraître de plus en plus floue. Ainsi, lors de la texturation même d'une surface homogène, on utilise le plus souvent non pas une, mais plusieurs textures, ce qui permet de prendre correctement en compte les distorsions de perspective d'un objet tridimensionnel.
Par exemple, il est nécessaire de représenter une rue pavée qui pénètre profondément dans la scène. Si vous essayez d'utiliser une seule texture sur toute la longueur, à mesure que vous vous éloignez du point d'observation, des ondulations ou une seule couleur unie peuvent apparaître. Le fait est que dans cette situation, plusieurs pixels de texture (texels) forment un seul pixel sur le moniteur. La question se pose : quel texel choisir lors de l’affichage d’un pixel ?
Ce problème est résolu grâce à la technologie de cartographie MIP, qui implique la possibilité d'utiliser un ensemble de textures avec différents degrés de détail. Sur la base de chaque texture, un ensemble de textures avec un niveau de détail inférieur est créé. Les textures d'un tel ensemble sont appelées cartes MIP.
Dans le cas le plus simple de superposition de texture, pour chaque pixel de l'image, la carte MIP correspondante est déterminée selon la table LOD (Level of Detail). Ensuite, un seul texel est sélectionné dans la carte MIP, dont la couleur est attribuée au pixel.
Technologies de filtration
Généralement, la technologie de mappage MIP est utilisée en combinaison avec des technologies de filtrage conçues pour corriger les artefacts de texturation MIP. Par exemple, à mesure qu'un objet s'éloigne de plus en plus du point d'observation, une transition se produit d'un niveau de carte MIP bas à un niveau de carte MIP plus élevé. Lorsqu'un objet est dans un état de transition d'un niveau de carte MIP à un autre, un type particulier d'erreurs de visualisation apparaît : des limites clairement visibles de la transition d'un niveau de carte MIP à un autre.
L'idée du filtrage est que la couleur des pixels d'un objet est calculée en fonction des points de texture voisins (texels).
La première méthode de filtrage de texture était ce qu'on appelle l'échantillonnage ponctuel, qui n'est pas utilisé dans les graphiques 3D modernes. Ensuite a été développé bilinéaire filtration. Le filtrage bilinéaire prend une moyenne pondérée de quatre pixels de texture adjacents pour afficher un point de surface. Avec ce filtrage, la qualité des objets tournant lentement ou se déplaçant lentement avec des bords (comme un cube) est faible (bords flous).
Plus haute qualité donne trilinéaire le filtrage, dans lequel pour déterminer la couleur d'un pixel, la valeur de couleur moyenne de huit texels est prise, quatre provenant de deux structures adjacentes, et à la suite de sept opérations de mélange, la couleur du pixel est déterminée.
Avec les performances croissantes des GPU, il a été développé anisotrope filtration, qui est encore utilisée avec succès aujourd'hui. Pour déterminer la couleur d'un point, il utilise un grand nombre de texels et prend en compte la position des polygones. Le niveau de filtrage anisotrope est déterminé par le nombre de texels traités lors du calcul de la couleur des pixels : 2x (16 texels), 4x (32 texels), 8x (64 texels), 16x (128 texels). Ce filtrage garantit une haute qualité de l’image animée de sortie.
Tous ces algorithmes sont implémentés par le processeur graphique de la carte vidéo.
Interface de programmation d'applications (API)
Pour accélérer l'exécution des étapes du pipeline 3D, un accélérateur graphique 3D doit avoir un certain ensemble de fonctions, c'est-à-dire matériellement, sans la participation d'un processeur central, effectuer les opérations nécessaires à la construction d'une image 3D. L’ensemble de ces fonctions constitue la caractéristique la plus importante d’un accélérateur 3D.
L'accélérateur 3D possédant son propre jeu de commandes, son utilisation efficace n'est possible que si le programme d'application utilise ces commandes. Mais comme il existe de nombreux modèles différents d'accélérateurs 3D, ainsi que différents programmes d'application générant des images tridimensionnelles, un problème de compatibilité se pose : il est impossible d'écrire un programme qui utiliserait aussi bien les commandes de bas niveau de divers accélérateurs. . Il est évident que les développeurs de logiciels d'application et les fabricants d'accélérateurs 3D ont besoin d'un package utilitaire spécial qui exécute les fonctions suivantes :
conversion efficace des requêtes du programme d'application en une séquence optimisée de commandes d'accélérateur 3D de bas niveau, en tenant compte des caractéristiques de sa conception matérielle ;
émulation logicielle des fonctions demandées si l'accélérateur utilisé ne dispose pas d'un support matériel pour celles-ci.
Un package spécial d'utilitaires pour exécuter ces fonctions est appelé Interface de programmation d'applications (Interface du programme d'application = API).
L'API occupe une position intermédiaire entre les programmes d'application de haut niveau et les commandes accélératrices de bas niveau générées par son pilote. L'utilisation de l'API élimine le besoin pour le développeur d'applications de travailler avec des commandes accélératrices de bas niveau, simplifiant ainsi le processus de création de programmes.
Il existe actuellement plusieurs API en 3D dont les domaines d'application sont assez clairement délimités :
DirectX, développé par Microsoft, utilisé dans les applications de jeux exécutant Windows 9X et les systèmes d'exploitation ultérieurs ;
OpenGL, utilisé principalement dans des applications professionnelles (systèmes de conception assistée par ordinateur, systèmes de modélisation 3D, simulateurs, etc.) fonctionnant sous le contrôle du bloc opératoire Systèmes Windows NT;
API de marque (natives), créé par les fabricants d'accélérateurs 3D exclusivement pour leur chipset afin d'utiliser leurs capacités le plus efficacement possible.
DirectX est une norme fermée et strictement réglementée qui n'autorise aucune modification jusqu'à la publication de la prochaine. nouvelle version. Ceci, d’une part, limite les capacités des développeurs de programmes et en particulier des fabricants d’accélérateurs, mais cela facilite grandement la configuration du logiciel et du logiciel par l’utilisateur. matériel pour la 3D.
Contrairement à DirectX, l'API OpenGL repose sur le concept d'un standard ouvert, avec un petit ensemble de fonctions de base et de nombreuses extensions qui implémentent des fonctions plus complexes. Le fabricant du chipset de l'accélérateur 3D est tenu de créer un BIOS et des pilotes qui exécutent les fonctions de base d'Open GL, mais n'est pas tenu de prendre en charge toutes les extensions. Cela donne lieu à un certain nombre de problèmes liés au fait que les fabricants écrivent des pilotes pour leurs produits, qui sont fournis à la fois sous forme complète et tronquée.
Version complète Le pilote compatible OpenGL est appelé ICD (Installable Client Driver). Il offre des performances maximales, car... contient des codes de bas niveau qui prennent en charge non seulement l'ensemble de fonctions de base, mais également ses extensions. Naturellement, compte tenu du concept OpenGL, la création d'un tel pilote est un processus extrêmement complexe et long. C'est l'une des raisons du coût plus élevé des accélérateurs 3D professionnels par rapport à ceux des jeux.
Peu importe la taille et la richesse du monde virtuel 3D. La seule façon pour un ordinateur de l'afficher est de placer des pixels sur un écran 2D. Dans cette partie de l'article, vous apprendrez comment les images à l'écran deviennent réalistes et comment les scènes deviennent similaires à celles que vous voyez dans le monde réel. Nous verrons d’abord comment ajouter du réalisme à un seul objet. Ensuite, nous passerons à l'ensemble de la scène. Enfin, nous verrons comment les ordinateurs mettent en œuvre le mouvement : des objets réalistes se déplacent à des vitesses réalistes.
Avant que l’image ne devienne réaliste, les objets passent par plusieurs étapes de traitement. Les étapes les plus importantes sont la création de la forme, l'application des textures, l'éclairage, la création de la perspective, la profondeur de champ et l'anticrénelage.
Création d'un formulaire
Si nous regardons par la fenêtre, nous verrons que tous les objets ont une forme, ils sont créés à partir de lignes droites et courbes de différentes tailles et positions. De même, lorsque nous regardons une image graphique en trois dimensions sur un écran d’ordinateur, nous verrons une image créée à partir de diverses formes, même si la plupart d’entre elles sont constituées de lignes droites. Nous voyons des carrés, des rectangles, des parallélogrammes, des cercles et des losanges. Mais nous voyons surtout des triangles. Afin de créer une image fiable avec des lignes courbes comme dans le monde environnant, vous devez assembler une forme à partir de nombreux petits moules. Par exemple, le corps humain peut avoir besoin de milliers de ces moisissures. Ensemble, ils formeront une structure appelée cadre. Un wireframe est très similaire à une esquisse d’un objet, vous pouvez facilement identifier un objet par son wireframe. L'étape suivante après la création de la forme n'est également pas moins importante : le cadre doit recevoir une surface.
L'illustration montre un cadre à main composé d'un petit nombre de polygones - seulement 862
Textures de surfaces
Lorsque nous rencontrons une surface dans le monde réel, nous pouvons obtenir des informations à son sujet de deux manières. Nous pouvons regarder une surface sous différents angles, la toucher et déterminer si elle est molle ou dure. En graphisme 3D, nous ne pouvons regarder que la surface tout en recevant toutes les informations disponibles. Et ces informations se composent de trois éléments :
- Couleur: De quelle couleur est la surface ? Est-il uniformément coloré ?
- Texture: La surface est-elle lisse ou présente-t-elle des bosses, des bosses, des redressements ou quelque chose de similaire ?
- Réflectivité : La surface réfléchit-elle la lumière ? Les reflets sont-ils clairs ou flous ?
Une des manières de donner de la « réalité » à un objet est de sélectionner une combinaison de ces trois composantes dans différentes parties de l’image. Regardez autour de vous : le clavier de votre ordinateur a une couleur/texture/réflectivité différente de celle de votre bureau, qui à son tour a une couleur/texture/réflectivité différente de celle de votre main. Pour que la couleur d’une image ressemble à la réalité, il est important que l’ordinateur puisse sélectionner la couleur d’un pixel parmi une palette de millions de couleurs différentes. La variété des textures dépend à la fois du modèle mathématique de la surface (de la peau de grenouille au matériau gélatineux) et des cartes de textures superposées à la surface. Il faut également imprégner les objets de qualités invisibles : douceur et dureté, chaleur et froid, à travers diverses combinaisons de couleurs, de textures et de réflectivité. Si vous faites une erreur ne serait-ce que sur l’un de ces paramètres, le sens de la réalité se dissipera instantanément.
L'ajout d'une surface au cadre commence à changer
image de quelque chose de mathématique à une image,
dans lequel on peut facilement détecter une main.
Éclairage
Lorsque vous entrez dans une pièce sombre, vous allumez la lumière. Vous ne pensez pas à la façon dont la lumière provenant d’une ampoule est répartie dans toute la pièce. Mais lors du développement de graphiques 3D, vous devez constamment en tenir compte, car toutes les surfaces entourant le cadre doivent être éclairées de quelque part. Une méthode, appelée lancer de rayons, trace le chemin qu'empruntera un rayon imaginaire après avoir quitté la lampe, rebondi sur les surfaces des miroirs et finalement atterri sur l'objet. Le faisceau l’éclairera avec différentes intensités sous différents angles. La méthode semble assez complexe même lors de la construction de rayons à partir d'une seule lampe, mais dans la plupart des pièces, il existe de nombreuses sources lumineuses : plusieurs lampes, fenêtres, bougies, etc.
L'éclairage joue un rôle clé dans deux effets qui donnent une impression de poids et de solidité aux objets : l'ombrage et l'ombre. Le premier effet de l’ombrage est de modifier l’intensité de l’éclairage d’un objet d’un côté à l’autre. L'ombrage donne à la balle un aspect rond, les pommettes saillantes ressortent du visage et la couverture apparaît volumineuse et douce. Ces différences d'intensité lumineuse, ainsi que la forme, renforcent l'illusion que l'objet, en plus de sa hauteur et de sa largeur, a également de la profondeur. L'illusion de poids est créée par un deuxième effet : l'ombre.
L'éclairage de l'image ajoute non seulement de la profondeur
objet par l'ombrage, mais aussi par les « liens »
objet au sol à travers l’ombre.
Les corps optiquement denses projettent des ombres lorsqu’ils sont éclairés. Vous pourriez voir une ombre sur un cadran solaire ou regarder l’ombre d’un arbre sur le trottoir. Dans le monde réel, les objets et les personnes projettent des ombres. S’il y a des ombres dans le monde 3D, vous aurez encore plus l’impression de regarder le monde réel à travers une fenêtre plutôt que sur un écran avec des modèles mathématiques.
Perspective
Le mot perspective semble être un terme technique, mais il décrit en réalité un effet simple que nous observons tous. Si vous vous tenez au bord d'une longue route droite et regardez au loin, il vous semblera que les voies droite et gauche de la route convergent vers un point à l'horizon. Si des arbres sont plantés le long de la route, plus ils sont éloignés de l’observateur, plus ils sont petits. Vous remarquerez que les arbres convergent au même point de l'horizon que la route. Si tous les objets sur l’écran convergent en un point, cela s’appellera perspective. Il existe bien sûr d'autres options, mais les graphiques 3D utilisent essentiellement la perspective à point unique décrite ci-dessus.
Dans l’illustration ci-dessus, les mains semblent séparées, mais dans la plupart des scènes, certains objets sont devant et bloquent partiellement la vue des autres objets. Pour des scènes comme celle-ci logiciel doit non seulement calculer la taille relative des objets, mais également prendre en compte les informations sur les objets qui en couvrent les autres et dans quelle mesure. Le Z-Buffer est le plus couramment utilisé. Ce tampon tire son nom de l'axe Z, ou de la ligne imaginaire qui s'étend de l'écran à travers la scène vers l'horizon. (Les deux autres axes sont l'axe X, qui mesure la largeur de la scène, et l'axe Y, qui mesure la hauteur de la scène).
Le tampon z attribue à chaque polygone un numéro en fonction de la proximité du bord avant de la scène où se trouve l'objet contenant ce polygone. En règle générale, des nombres plus petits sont attribués aux polygones les plus proches de l'écran et des nombres plus grands sont attribués aux polygones adjacents à l'horizon. Par exemple, un tampon Z de 16 bits attribuera à l'objet le plus proche de l'écran un numéro de -32,768 et à l'objet le plus éloigné - 32,767.
Dans le monde réel, nos yeux ne peuvent pas voir les objets obscurcis par les autres, nous n'avons donc aucun problème à identifier les objets visibles. Mais ces problèmes surviennent constamment devant l’ordinateur, et celui-ci est obligé de les résoudre directement. Au fur et à mesure que chaque objet est créé, sa valeur Z est comparée à la valeur d'autres objets occupant les mêmes coordonnées X et Y. L'objet avec la plus petite valeur Z sera entièrement dessiné, tandis que les autres objets avec des valeurs plus grandes le seront uniquement. partiellement dessiné. De cette façon, nous ne voyons pas les objets d'arrière-plan dépasser des personnages. Puisque le Z-buffer est utilisé avant que les objets ne soient entièrement dessinés, les parties de la scène cachées derrière le personnage ne seront pas du tout dessinées. Cela accélère les performances graphiques.
Profondeur de champ
Un autre effet optique, la profondeur de champ, est également utilisé avec succès dans les graphiques 3D. Reprenons le même exemple avec des arbres plantés en bord de route. À mesure que les arbres s’éloignent de l’observateur, un autre effet intéressant se produira. Si vous regardez les arbres les plus proches de vous, les arbres éloignés seront flous. Ceci est particulièrement visible lors de la visualisation d'une photo ou d'une vidéo avec les mêmes arbres. Les réalisateurs et les animateurs informatiques utilisent cet effet à deux fins. La première consiste à renforcer l’illusion de profondeur dans la scène observée. Bien entendu, l’ordinateur peut rendre chaque objet de la scène exactement net, quelle que soit sa distance. Mais comme dans le monde réel, l'effet de profondeur de champ est toujours présent, la mise au point de tous les objets entraînera une violation de l'illusion de la réalité de la scène.
La deuxième raison d’utiliser cet effet est d’attirer votre attention sur les objets ou acteurs souhaités. Par exemple, pour affiner votre concentration sur le personnage d'un film, le réalisateur utilisera un effet de faible profondeur de champ, où un seul acteur est mis au point. D'un autre côté, les scènes destinées à vous choquer par la majesté de la nature utilisent un effet de profondeur de champ profonde pour mettre au point autant d'objets que possible.
Anti crénelage
L'anticrénelage est une autre technologie conçue pour tromper l'œil. Les systèmes graphiques numériques sont très efficaces pour créer des lignes verticales ou horizontales. Mais lorsque des diagonales et des courbes apparaissent (et elles apparaissent très souvent dans le monde réel), l’ordinateur trace des lignes avec des « échelles » caractéristiques au lieu de bords droits. Pour convaincre vos yeux qu'ils voient une ligne lisse ou une courbe, l'ordinateur ajoute des pixels autour de la ligne avec différentes nuances de couleur de la ligne. Ces pixels « gris » créent l’illusion de l’absence de « marches ». Ce processus d'ajout de pixels pour tromper l'œil est appelé anti-aliasing, et c'est l'une des technologies qui distingue l'infographie 3D des graphiques « manuels ». La tâche consistant à conserver les lignes et à ajouter la bonne quantité de couleurs « anti-aliasing » est une autre tâche difficile pour un ordinateur lors de la création d'une animation 3D sur votre écran.
Les graphiques tridimensionnels sont aujourd’hui si fermement ancrés dans nos vies que parfois nous ne prêtons même pas attention à leurs manifestations.
En regardant un panneau d'affichage représentant l'intérieur d'une pièce ou une vidéo publicitaire sur une glace, en regardant les images d'un film plein d'action, nous n'imaginons pas que derrière tout cela se cache le travail minutieux d'un maître du graphisme 3D.
Les graphiques 3D sont
Graphiques 3D (graphiques en trois dimensions)- il s'agit d'un type particulier d'infographie - un ensemble de méthodes et d'outils utilisés pour créer des images d'objets 3D (objets tridimensionnels).
Une image 3D n'est pas difficile à distinguer d'une image bidimensionnelle, car elle implique la création d'une projection géométrique d'un modèle 3D de la scène sur un plan à l'aide de logiciels spécialisés. Le modèle résultant peut être un objet de la réalité, par exemple un modèle de maison, de voiture, de comète, ou il peut être complètement abstrait. Le processus de construction d'un tel modèle tridimensionnel est appelé et vise avant tout à créer une image visuelle tridimensionnelle de l'objet modélisé.
Aujourd'hui, sur la base de graphiques 3D, vous pouvez créer une copie très précise d'un objet réel, créer quelque chose de nouveau et donner vie aux idées de conception les plus irréalistes.
Les technologies graphiques 3D et les technologies d’impression 3D ont pénétré de nombreux domaines de l’activité humaine et génèrent d’énormes profits.
Les images 3D nous bombardent chaque jour à la télévision, au cinéma, lorsque nous travaillons avec des ordinateurs et dans les jeux 3D, depuis des panneaux d'affichage, représentant clairement la puissance et les réalisations du graphisme 3D.
Les réalisations du graphisme 3D moderne sont utilisées dans les industries suivantes
- Cinématographie et animation- création de personnages en trois dimensions et d'effets spéciaux réalistes . Création de jeux informatiques- développement de personnages 3D, réalité virtuelle environnement, objets 3D pour les jeux.
- Publicité- les capacités du graphisme 3D vous permettent de présenter avantageusement un produit sur le marché ; grâce au graphisme 3D, vous pouvez créer l'illusion d'une chemise blanche comme du cristal ou d'une délicieuse glace aux fruits avec des pépites de chocolat, etc. Dans le même temps, en réalité, le produit annoncé peut présenter de nombreux défauts qui se cachent facilement derrière des images belles et de haute qualité.
- Design d'intérieur- la conception et le développement de la décoration intérieure ne peuvent aujourd'hui plus se passer de graphismes en trois dimensions. Les technologies 3D permettent de créer des modèles 3D réalistes de meubles (canapé, fauteuil, chaise, commode, etc.), répétant fidèlement la géométrie de l'objet et créant une imitation de la matière. À l’aide de graphiques 3D, vous pouvez créer une vidéo montrant tous les étages du bâtiment conçu, dont la construction n’a peut-être même pas encore commencé.
Étapes pour créer une image 3D
Afin d'obtenir une image 3D d'un objet, vous devez suivre les étapes suivantes
- La modélisation- construction d'un modèle mathématique 3D de la scène générale et de ses objets.
- Texturation comprend l'application de textures aux modèles créés, l'ajustement des matériaux et la création de modèles réalistes.
- Paramètres d'éclairage.
- (objets en mouvement).
- Le rendu- le processus de création d'une image d'un objet à l'aide d'un modèle préalablement créé.
- Compositing ou composition- post-traitement de l'image résultante.
La modélisation- la création d'un espace virtuel et d'objets à l'intérieur, comprend la création de diverses géométries, matériaux, sources de lumière, caméras virtuelles, effets spéciaux supplémentaires.
Les logiciels les plus courants pour la modélisation 3D sont : Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Texturation est une superposition sur la surface d'un modèle tridimensionnel créé d'une image raster ou vectorielle qui vous permet d'afficher les propriétés et le matériau d'un objet.
Éclairage- création, mise en direction et réglage des sources lumineuses dans la scène créée. Les éditeurs graphiques 3D utilisent généralement les types de sources lumineuses suivants : spot (rayons divergents), omni light (lumière omnidirectionnelle), lumière directionnelle (rayons parallèles), etc. Certains éditeurs permettent de créer une source de lueur volumétrique. (Sphère lumineuse).
Imaginez comment l'objet s'intégrera dans le bâtiment existant. Il est très pratique de visualiser diverses options pour un projet à l'aide d'un modèle tridimensionnel. Vous pouvez notamment modifier les matériaux et le revêtement (textures) des éléments du projet, vérifier l'éclairage de zones individuelles (en fonction de l'heure de la journée), placer divers éléments intérieurs, etc.
Contrairement à un certain nombre de systèmes de CAO qui utilisent des modules supplémentaires ou des programmes tiers pour la visualisation et l'animation, MicroStation dispose d'outils intégrés pour créer des images photoréalistes (BMP, JPG, TIFF, PCX, etc.), ainsi que pour enregistrer des vidéos d'animation. dans des formats standards (FLI, AVI ) et un ensemble d'images image par image (BMP, JPG, TIFF, etc.).
Créer des images réalistes
La création d'images photoréalistes commence par l'attribution de matériaux (textures) à divers éléments du projet. Chaque texture est appliquée à tous les éléments de la même couleur sur le même calque. Considérant que le nombre maximum de couches est de 65 000 et que les couleurs sont de 256, nous pouvons supposer qu'il est possible d'appliquer un matériau individuel à n'importe quel élément du projet.
Le programme offre la possibilité de modifier n'importe quelle texture et d'en créer une nouvelle basée sur une image raster (BMP, JPG, TIFF, etc.). Dans ce cas, pour la texture, vous pouvez utiliser deux images, dont l'une est responsable du relief et l'autre de la texture du matériau. Le relief et la texture ont des paramètres de placement différents sur un élément, tels que : l'échelle, l'angle de rotation, le décalage, la méthode de remplissage des surfaces inégales. De plus, le relief a un paramètre « hauteur » (modifiable dans la plage de 0 à 20), et la texture, à son tour, a un poids (modifiable dans la plage de 0 à 1).
En plus du motif, le matériau possède les paramètres personnalisables suivants : diffusion, diffusion, brillance, polissage, transparence, réflexion, réfraction, couleur de base, couleur de surbrillance et capacité du matériau à laisser des ombres.
Le mappage de texture peut être prévisualisé sur des solides 3D standard ou sur n'importe quel élément du projet, et vous pouvez utiliser plusieurs types d'ombrage d'élément. Des outils simples de création et d'édition de textures vous permettent de créer presque n'importe quel matériau.
Un aspect tout aussi important pour créer des images réalistes est la méthode de visualisation (rendu). MicroStation prend en charge les méthodes d'ombrage bien connues suivantes : suppression des lignes cachées, ombrage des lignes cachées, ombrage constant, ombrage lisse, ombrage Phong, lancer de rayons, ville radio, traçage de particules. Pendant la visualisation, l'image peut être lissée (supprimer l'alias) et également créer une image stéréo, qui peut être visualisée à l'aide de lunettes dotées de filtres de lumière spéciaux.
Il existe un certain nombre de paramètres de qualité d'affichage (correspondant à la vitesse de traitement de l'image) pour les méthodes de traçage de rayons, de radio city et de traçage de particules. Pour accélérer le traitement informations graphiques MicroStation prend en charge les méthodes d'accélération graphique et la technologie QuickVision. Pour visualiser et éditer les images créées, il existe également des outils de modification intégrés qui prennent en charge les fonctions standards suivantes (qui, bien entendu, ne peuvent rivaliser avec les fonctions des programmes spécialisés) : correction gamma, réglage de la teinte, négatif, flou, mode couleur, recadrage, redimensionnement, rotation, mise en miroir, conversion vers un autre format de données.
Lors de la création d’images réalistes, une partie considérable du temps est consacrée au placement et à la gestion des sources lumineuses. Les sources lumineuses sont divisées en éclairage global et local. L’éclairage global, quant à lui, se compose de lumière diffuse, de flash, de lumière solaire et de lumière du ciel. Et pour le soleil, outre la luminosité et la couleur, l'angle d'azimut et l'angle au-dessus de l'horizon sont définis. Ces angles peuvent être calculés automatiquement en fonction de la localisation géographique spécifiée de l'objet (en tout point du globe indiqué sur la carte du monde), ainsi que de la date et de l'heure de visualisation de l'objet. La lumière du ciel dépend de la couverture nuageuse, de la qualité (opacité) de l'air et même de la réflexion depuis le sol.
Les sources lumineuses locales peuvent être de cinq types : distantes, ponctuelles, coniques, de surface, à ouverture vers le ciel. Chaque source peut avoir les propriétés suivantes : couleur, intensité lumineuse, intensité, résolution, ombre, atténuation à une certaine distance, angle de cône, etc.
Les sources lumineuses peuvent aider à identifier les zones non éclairées d'un objet où un éclairage supplémentaire doit être installé.
Les caméras sont utilisées pour visualiser les éléments du projet sous un certain angle et pour déplacer la vue arbitrairement dans le fichier. À l'aide des touches de contrôle du clavier et de la souris, vous pouvez définir neuf types de mouvements de la caméra : voler, tourner, descendre, glisser, marcher, tourner, nager, se déplacer sur un chariot, s'incliner. Quatre chacun divers types les mouvements peuvent être connectés au clavier et à la souris (les modes sont commutés en maintenant enfoncées les touches Shift, Ctrl, Shift + Ctrl).
Les caméras permettent d’examiner un objet sous différents angles et de regarder à l’intérieur. En faisant varier les paramètres de la caméra (distance focale, angle de l'objectif), vous pouvez modifier la perspective de la vue.
Pour créer des images plus réalistes, il est possible de connecter une image de fond, comme une photographie d'un paysage existant.
