háromdimenziós modellezési keret

Háromdimenziós grafika (3D grafika három dimenzióban a kép.) - részén számítógépes grafika, olyan technikák és eszközök (szoftveres és hardveres) tervezett térfogati kép objektumokat.

Háromdimenziós képet egy síkban eltér a kétdimenziós, hogy tartalmazza az építési geometriai vetülete háromdimenziós modell a jelenet a gépen (például a számítógép képernyőjén) speciális szoftverek használatával (azonban a létrehozása és végrehajtása 3D-kijelzők-és 3D-nyomtatók, három dimenziós grafika nem feltétlenül tartalmazzák magukat kiálló sík). Ebben az esetben, mivel a modell felel meg a tárgyak a valós világ (autók, házak, hurrikán, aszteroida), és hogy teljesen absztrakt (a vetítés a négydimenziós fraktál).

Háromdimenziós grafika aktívan létrehozásához használt kép a képernyő síkjában vagy nyomtatott termék adatlapot a tudomány és az ipar, mint például az automatizálás tervezési munkái (CAD, hogy hozzon létre szilárd elemek: épületek, gépek, gépek), látványterv (ez tartalmazza az úgynevezett " virtuális Régészeti „), a modern orvosi képalkotó rendszerek.

A legszélesebb körben alkalmazott - sok modern számítógépes játékok. Csakúgy, mint a film elem, televízió, nyomtatott anyagok.

Háromdimenziós képek az alábbiak szükségesek a síkban:

· Modellezés - ami egy háromdimenziós matematikai modell a jelenet és a tárgyak benne;

· Strukturálása - célú felületek bitmap vagy eljárási struktúra modellek (magában foglalja a beállítást az anyagtulajdonságok - átláthatóság, visszaverődés, érdesség, stb);

· Világítás - telepítését és konfigurálását fényforrások;

· Animáció (bizonyos esetekben) - amely a mozgást egy objektum

· Dinamikus szimuláció (egyes esetekben), - egy automatikus kiszámítása a kölcsönhatás részecskék, kemény / lágy szervek, stb a modellezett gravitációs erők, szél, ejekciós, stb, valamint egymással; ..

· Render (megjelenítő) - az építőiparban a vetítési összhangban a kiválasztott fizikai modell;

· Nyomtató kapott képet a kimeneti eszköz - kijelző vagy nyomtató.

· Geometry (beépített különböző technikákkal (pl teremtés mesh) modell, például egy épület.);

· Anyagok (tájékoztatás a vizuális tulajdonságait modell, mint például a szín a falakon és a visszaverő / töröerövel ablakok);

· Fényforrások (beállítási irányt, a teljesítmény spektrum a fény);

· Virtuális kamera (pont kiválasztása gépek szög vetítés);

· Teljesítmény és hatás (dinamikus szabályozását tárgyak torzulása, főleg az animáció);

· További hatások (objektumok, amelyek utánozzák a légköri jelenségek: Világos köd, felhők, láng, stb.)

A probléma a háromdimenziós modellezés - leírni ezeket a tárgyakat, és tegyük őket a jelenet segítségével geometriai transzformációk követelményeivel összhangban a jövő kép.

Anyag hozzárendelését egy valódi kamera érzékelő szolgáltat valós tárgyak alapján változnak, hogyan tükrözik, továbbítására és szórja a fényt; meghatározott anyagok virtuális megfelelés tulajdonságait valódi anyagok - az átláthatóság, visszaverődés, fényszórás, felületi érdesség, alakja és így tovább.

A legnépszerűbb csomagolás elsősorban a szimuláció a következők:

· Robert McNeel Assoc. Orrszarvú 3D;

Ahhoz, hogy hozzon létre egy háromdimenziós modell az emberi vagy lehet használni, mint egy prototípus (a legtöbb esetben) szobor.

Dekorszórás raszter kiálló úton vagy eljárási textúrák felületén a háromdimenziós tárgy összhangban térkép UV-koordináták, ahol minden tárgy rendelkezik egy vertex meghatározott koordináta egy kétdimenziós textúra térben.

Ez létrehozása, iránya és konfigurációja virtuális fényforrások. Ugyanakkor, a virtuális világban fényforrások lehet negatív intenzitás, adja meg a fény a zóna a „negatív fény”. Jellemzően 3D grafikus csomagokat kínálnak a következő típusú fényforrások:

· Omni fény (Point light) - irányítatlan

· Spot fény - kúp (Spotlight), a forrás a széttartó sugarak

· Irányított fény - forrásként párhuzamos sugarak

· Area fény (Plane fény) - Light-portál fényt kibocsátó a gépből

· Fotometrikus - fényforrások modellezzük paraméterei fényerőt a fizikailag mérhető egységek, egy előre meghatározott melegítési hőmérséklet

Vannak még más típusú fényforrások, jellemző a funkcionális célja a különböző programok a háromdimenziós grafika és megjelenítés. Néhány csomag biztosítja a képességét, hogy hozzon létre kötet ragyogás forrásokból (Sphere fény), vagy térfogati világítás (Volume light), egy szigorúan meghatározott térfogat. Néhány biztosítja a képességét, hogy használja geometriai objektumok tetszőleges alakú.

Az egyik legfontosabb szakmák háromdimenziós grafika - így mozgás (animáció) háromdimenziós modellje vagy utánzata mozgása között háromdimenziós tárgyakat. Universal háromdimenziós grafikai csomagok nagyon gazdag funkciók létrehozása animációk. Vannak még nagyon speciális programok létre, különösen az animációk, és nagyon korlátozott számú modellező eszközök:

· PMG Messiás Studio

Ebben a lépésben egy matematikai (vektor) tér modellt alakítani lakás (raszter) képet. Ha azt szeretnénk, hogy egy film, render képek sorozata - kereteket. Mint egy adatstruktúra, a kijelző mátrix képviseli a pontokat, ahol minden egyes pont határozza meg, legalább három szám: intenzitású vörös, kék és zöld. Így rendering egy háromdimenziós vektor konvertálja az adatstruktúra egy lapos tömb pixel. Ez a lépés gyakran nagyon bonyolult számításokat, különösen, ha azt szeretné, hogy megteremtse a valóság illúzióját. A legegyszerűbb fajta rendering - az, hogy létrejöjjön a körvonalait minták a számítógép képernyőjén egy vetítés, a fentiek szerint. Általában ez nem elegendő, és szükség van, hogy megteremtse a illúzióját anyagok, amelyekből a gyártott tárgyak, és ezeket az objektumokat kiszámítja a torzítást az átlátszó média (például folyadék a főzőpohárban).

Számos rendering technikát gyakran kombinálják egymással. Például:

· Z-puffert (használt OpenGL és DirectX 10);

· Scanline (scanline) - aka Ray casting ( «dobás sugár”, egyszerűsített sugárkövetési algoritmus) - a színek a számítás minden egyes pontja a kép épület a fény a szempontból a megfigyelő keresztül egy képzeletbeli lyuk a képernyő helyett a pixel »a jelenet« a kereszteződés első felületet. pixel az ugyanolyan színű, mint a felület színét (néha figyelembe véve világítás, stb ...);

· Ray tracing (sugárkövetés angol raytracing ..) - ugyanaz, mint a scanline, de a szín a pixel meg kell erősíteni, mivel az építési további sugarak (visszavert, megtörik, stb ...) A metszéspont a sugár megjelenés. Annak ellenére, hogy a név, ez is csak fordított sugárkövetéssel (azaz csak a megfigyelő a fényforrás), irányítsa rendkívül hatékony, és fogyaszt túl sok erőforrást, hogy magas minőségű képeket;

· Globális megvilágítás (Engl globális megvilágítás radiosity ..) - kiszámítása a kölcsönhatás felületek és környezetekben a látható sugárzás spektrumát útján szerves egyenletek.

A vonal közötti sugárkövetési algoritmusok már szinte törlődik. Tehát, a 3D Studio Max szabvány megjelenítő úgynevezett alapértelmezett scanline megjelenítőt, de úgy véli, nem csak a hozzájárulást a diffúz visszavert és a saját (self-megvilágítás színe) a fény, de az árnyékok és sima. Emiatt a legtöbb Raycasting fogalom arra utal, hogy az elmaradott ray tracing és raytracing - egy egyenes vonal.