Melyek a számítógépes grafika típusai. 3D grafika a modern világban

Sok felhasználót régóta foglalkoztat az a kérdés, hogy mi az egész számítógépipar motorja. Vagy az Intel, amely megállás nélkül új processzorokat ad ki és ad ki. De akkor ki kényszeríti őket a vásárlásra? Lehet, hogy mindenért a Microsoft a hibás, amitől folyamatosan nagyobbak és szebbek lesznek az ablakai? Nem, meg lehet elégedni a programok régi verzióival - különösen azért, mert a képességeik köre gyakorlatilag nem változik. A következtetés önmagát sugallja – mindenért a játékok a hibásak. Igen, azok a játékok, amelyek egyre inkább hasonlítanak a való világhoz, létrehozva annak virtuális másolatát, egyre erősebb erőforrásokra vágynak.

Egész történetet számítógépes grafika PC-n a bizonyíték erre. Emlékezz, kezdetben voltak Tetrisek, Diggerek, Arkanoidok. Az összes grafika a képernyő kis területeinek újrarajzolásából, sprite-ből állt, és még XT-n is jól működött. De ezek a napok elmúltak. Feltámadt a szimulációs csillag.

Az olyan játékok megjelenésével, mint az F19, a Forma 1 stb., amelyekben a teljes képernyőt újra kellett rajzolni, előkészítve a memóriában, mindannyiunknak legalább 286 processzort kellett szereznünk. De a fejlődés nem állt meg itt. Felerősödött a vágy, hogy a játék virtuális világát a való világhoz hasonlítsák, és megszületett a Wolf 3D.

Mondhatni ez az első 3D-s játék, amelyben valamiféle, de mégis valósághű világot modelleztek. A megvalósításhoz a felső (több mint 640 KB) memóriát kellett használnunk, és a programot védett módba kellett vinnünk. Egy teljes értékű játékhoz egy 80386-os processzort kellett telepítenem, de a Wolf 3D világa is szenvedett hiányosságoktól. Bár a falak nem csak tömör téglalapok voltak, de kis felbontású textúrákkal voltak tele, így a felületek csak távolról látszottak tisztességesnek. Természetesen lehetőség volt a textúrák felbontásának növelésére is, emlékezzünk például a DOOM-ra. Aztán vissza kellett váltanunk többre új processzorés növelje a memória mennyiségét. Igaz, nem számít, bár a kép javult, de ugyanazok a hiányosságok benne voltak. Igen, és lapos tárgyak és szörnyek - kit érdekel. És akkor feltámadt a Quake csillaga. Ebben a játékban egy forradalmi megközelítést alkalmaztak - a z-puffert, amely lehetővé tette, hogy minden objektumnak hangerőt adjon. Az egész játék azonban továbbra is alacsony felbontásban működött, és nem volt túl valósághű.

Új hardveres megoldás készült. És ez a megoldás általában a felszínen feküdt. Mivel a felhasználók egy háromdimenziós virtuális világban szeretnének játszani, ennek létrehozásának folyamatát (emlékezzünk a 3D Stúdióban eltöltött percekre a következő kép megjelenése előtt) drasztikusan fel kell gyorsítani. És mivel a központi processzor nagyon rosszul birkózik meg ezzel a feladattal, forradalmi döntés született - egy speciális processzor létrehozása.

Aztán kiszállt a játékgépeket gyártó 3Dfx, aki Voodoo GPU-ja segítségével valóra váltotta ezt a mesét. Az emberiség újabb lépést tett a virtuális világba.

És mivel a PC-n nincs ködbe visszaúszó textúraablakú operációs rendszer, és nem is várható, a teljes 3D-s grafikus apparátus csak játékokra alkalmazható, amit az egész civilizált emberiség sikeresen megtesz.

Modell

A háromdimenziós objektumok monitor képernyőn való megjelenítéséhez folyamatok sorozatára van szükség (ezt általában csővezetéknek nevezik), majd az eredményt kétdimenziós nézetbe kell fordítani. Kezdetben egy objektumot pontok vagy koordináták halmazaként ábrázolunk a háromdimenziós térben. A háromdimenziós koordinátarendszert három tengely határozza meg: vízszintes, függőleges és mélység, amelyeket általában x, y és z tengelyeknek neveznek. Egy objektum lehet egy ház, egy személy, egy autó, egy repülőgép vagy egy egész 3D-s világ, és a koordináták határozzák meg az objektumot alkotó csúcsok (csomópontok) helyzetét a térben. Az objektum csúcsait vonalakkal összekötve drótváz modellt kapunk, amit azért hívnak, mert egy háromdimenziós test felületeinek csak a szélei látszanak. A drótváz meghatározza az objektum felületét alkotó területeket, amelyek színekkel, textúrákkal megtölthetők és fénysugarakkal megvilágíthatók.

Rizs. 1: Kocka drótváz

Még a 3D-s grafikus folyamat ezen egyszerűsített magyarázata mellett is világossá válik, hogy mennyi számítás szükséges egy 3D-s objektum 2D-s képernyőn történő megrajzolásához. Elképzelhető, hogy mennyivel növekszik a szükséges számítások mennyisége a koordinátarendszerben, ha az objektum elmozdul.

Rizs. 2: Repülőgép modell árnyékolt felületekkel

API-szerep

Az Application Programmable Interface (API) olyan funkciókból áll, amelyek szoftverben vezérlik a 3D folyamatot, de kihasználhatják a 3D hardver megvalósítását, ha elérhető. Ha van hardveres gyorsító, akkor az API kihasználja, ha nincs, akkor az API működik vele optimális beállításokat a leggyakoribb rendszerekhez tervezték. Így az API használatának köszönhetően tetszőleges számú szoftver eszközök tetszőleges számú hardveres 3D-gyorsítóval támogatható.

Általános és szórakoztató alkalmazásokhoz a következő API-k léteznek:

• Microsoft Direct3D
• Kritérium Renderware
• Argonaut BRender
• Intel 3DR

alma saját Rave felületet hirdet, amely a saját Quickdraw 3D API-jukra épül.

alatt futó professzionális alkalmazásokhoz Windows vezérlés Az NT uralja az OpenGL felületet. Autodesk cég, legnagyobb gyártója mérnöki alkalmazások, saját API-t fejlesztett ki Heidi néven.
Az olyan cégek, mint az Intergraph - RenderGL és a 3DFX - GLide is kifejlesztették API-jukat.

A több grafikus alrendszert és alkalmazást támogató 3D interfészek megléte és elérhetősége megnöveli a valós idejű 3D grafikus hardvergyorsítók iránti igényt. A szórakoztató alkalmazások az ilyen gyorsítók fő fogyasztói és vásárlói, de ne feledkezzünk meg a Windows NT alatt futó professzionális 3D-s grafikai alkalmazásokról sem, amelyek közül sok a nagy teljesítményű munkaállomásokról, például a Silicon Graphicsról kerül át a PC-platformra. Az internetes alkalmazások nagymértékben profitálnak majd a 3D grafikus felhasználói felület által nyújtott hihetetlen mozgékonyságból, intuitivitásból és rugalmasságból. A világhálón való interakció sokkal könnyebb és kényelmesebb lesz, ha háromdimenziós térben történik.

grafikus gyorsító

A grafikai alrendszerek piaca a koncepció megjelenése előtt multimédia viszonylag könnyen fejleszthető volt. A fejlesztés fontos mérföldköve volt az IBM által 1987-ben kifejlesztett VGA (Video graphics Array) szabvány, amelynek köszönhetően a videoadapter-gyártók nagyobb felbontást (640x480) és nagyobb színmélységet tudtak használni számítógép-monitoron. A Windows operációs rendszer növekvő népszerűsége miatt sürgősen szükség van 2D grafikus hardvergyorsítókra, hogy tehermentesítsék a rendszer központi processzorát, amely kénytelen feldolgozni. további események. A CPU elterelése a grafikai feldolgozáshoz jelentősen befolyásolja összteljesítményét GUI (Graphical User Interface) - grafikus felhasználói felület, és mivel a Windows és alkalmazásai a lehető legtöbbet igényelnek több forrást A CPU, grafikus feldolgozás alacsonyabb prioritással történt, pl. nagyon lassan történik. A gyártók 2D grafikus feldolgozási funkciókat adtak termékeikhez, mint például ablakok rajzolása megnyitáskor és kicsinyítéskor, hardveres kurzor, amely folyamatosan látható a mutató mozgatásakor, területek festése a képernyőn, amikor magas frekvencia képregenerálás. Tehát volt egy VGA-gyorsítást biztosító processzor (Accelerated VGA - AVGA), más néven Windows vagy GUI-gyorsító, amely kötelező elem a modern számítógépekben.

A multimédia bevezetése új problémákat idézett elő, mivel olyan összetevőket adtak hozzá egy kétdimenziós készlethez, mint a hang és a digitális videó. grafikus funkciók. Ma már könnyen belátható, hogy sok AVGA termék támogatja a hardveres digitális videofeldolgozást. Ezért, ha a monitoron lévő videót egy postai bélyeg méretű ablakban játssza le - itt az ideje, hogy telepítse a gépére multimédiás gyorsító. A multimédiás gyorsító (multimédiás gyorsító) általában beépített hardverfunkciókkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a videokép méretezését az x és y tengely mentén, valamint a hardveres konvertálást. digitális jel analógra, a monitor bemenetére való kimenetre RGB formátum. Egyes multimédiás gyorsítók beépített digitális videó kitömörítési képességekkel is rendelkezhetnek.

A grafikus tervezőknek részben a számítógép-monitor méretére, részben a grafikus felhasználói felületre, részben a GPU-ra kell alapozniuk követelményeiket. A 640x480 pixeles felbontású elsődleges VGA szabvány az akkoriban legelterjedtebb 14"-es monitorokhoz volt megfelelő. Manapság a 17"-es átlós csőmérettel rendelkező monitorokat részesítik előnyben, mivel képesek a képek felbontására megjeleníteni. 1024x768 vagy több.

A VGA-ról a multimédiás gyorsítókra való átállás fő trendje az volt, hogy minél több vizuális információ számítógép-monitoron. A 3D grafika használata ennek az irányzatnak a logikus továbbfejlesztése. Hatalmas mennyiségű vizuális információ szorulhat be egy monitor képernyőjének korlátozott terébe, ha azt 3D-ben jelenítik meg. A háromdimenziós grafika valós idejű feldolgozása lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy könnyen kezelje a megjelenített adatokat.

Játékmotorok

A számítógépes játékok első szabálya az, hogy nincsenek szabályok. Hagyományosan a játékfejlesztőket jobban érdekli a menő grafika a programjaikban, mint a technikusok tanácsainak követése. Míg a fejlesztők számos 3D API-val rendelkeznek, mint például a Direct3D, egyes programozók saját 3D-s játékfelületet vagy motort készítenek. Az egyedi játékmotorok az egyik módja annak, hogy a fejlesztők hihetetlen vizuális valóságot érjenek el, valójában a grafikus programozás határáig.

Semmi sem kívánatosabb egy fejlesztő számára, mint az, hogy közvetlen hozzáféréssel rendelkezzen a rendszerelemek hardverfunkcióihoz. Több neves fejlesztő készített saját játékmotort, amely a grafikus hardveres gyorsítók optimális felhasználásával fut, ami hírnevet és pénzt hozott nekik. Például a Descent II-hez és az id Software for Quake-hez készült Interplay motorok valódi 3D-s cselekvést biztosítanak a teljes 3D-s hardverfunkciók használatával, ahol rendelkezésre állnak.

Grafika kompromisszumok nélkül

A 3D-s grafika használatának kilátásairól olyan területeken, mint a szórakoztatás és az üzleti élet már jó ideje zajló tárgyalások végletekig felkeltették a potenciális felhasználók érdeklődését, máris megjelent egy új típusú termék a piacon. Ezek az új technológiai megoldások egyesítik a Windows gyorsítókkal szemben támasztott mai követelményeknek megfelelő kiváló 2D grafikus támogatást, a 3D grafikus funkciók hardveres támogatását és a szükséges képkockasebességgel lejátszható digitális videót.
Ezek a termékek elvileg biztonságosan a grafikus alrendszerek új generációjának tulajdoníthatók, amelyek kompromisszumok nélkül biztosítják a grafikát, méltó helyet foglalva el az asztali számítógépes rendszerek standard felszerelései között.
Az új generáció képviselői közül példaként a következő termékek említhetők:

• processzor Ticket-To-Ride cégek Kilenc számú vizuális technológia
• processzor sorozat VIRGE cégek S3 Inc.
• processzor RIVA128, amelyeket a cégek közösen fejlesztettek ki SGS Thomsonés nVidia

3D grafikai technológia

Még mindig sikerül meggyőznünk, hogy próbálja ki a 3D grafikát működés közben (ha még nem tette meg), és úgy dönt, hogy a 3D videokártya használatára tervezett 3D játékokkal játszik.
Tegyük fel, hogy egy autóverseny-szimulátor egy ilyen játéknak bizonyult, és az autó már a rajtnál áll, és készen áll arra, hogy rohanjon új rekordok meghódítására. Van egy indítás előtti visszaszámlálás, és észreveszi, hogy a pilótafülke monitor képernyőjén megjelenő nézet kissé eltér a megszokottól.
Részt vettél már ilyen versenyeken, de most először hat rád a kép kivételes realizmussal, és arra késztet, hogy higgy a valóságban, ami történik. A horizont a távoli tárgyakkal együtt a reggeli ködbe süllyed. Az út szokatlanul simának tűnik, az aszfalt nem piszkosszürke négyzetek halmaza, hanem monokróm burkolat, útburkolati jelekkel. Az út menti fáknak valóban lombhullató koronája van, amelyekben az egyes levelek kivehetők. Az egész képernyő egészét tekintve egy jó minőségű fénykép benyomása támad, valódi perspektívával, nem pedig a valóság szimulációjának szánalmas kísérlete.

Próbáljuk meg kitalálni, milyen technikai megoldások teszik lehetővé a 3D videokártyák számára, hogy ilyen valósághűen közvetítsék a virtuális valóságot. Hogyan jutottak el a PC vizuális eszközei a háromdimenziós grafikával foglalkozó professzionális stúdiók szintjére?

A háromdimenziós világ megjelenítéséhez és modellezéséhez kapcsolódó számítási műveletek egy része most átkerül a 3D-s gyorsítóba, amely a 3D-s videokártya szíve. A központi processzor ma már gyakorlatilag nincs elfoglalva a megjelenítési problémákkal, a képernyő képét a videokártya alakítja ki. Ez a folyamat számos effektus hardverszintű megvalósításán, valamint egy egyszerű matematikai apparátuson alapul. Próbáljuk kitalálni, hogy pontosan mire képes egy 3D grafikus processzor.

Visszatérve a versenyszimulátoros példánkhoz, gondoljuk végig, hogyan érhető el az útfelületek vagy az út szélén álló épületek valósághű megjelenítése. Ez a textúra leképezésnek nevezett általános technikával történik.
Ez a leggyakoribb hatás a felületmodellezés során. Például egy épület homlokzatának több felületre lenne szüksége több tégla, ablak és ajtó modellezéséhez. A textúra (egyszerre a teljes felületre ráhelyezett kép) azonban több valósághűséget ad, de kevesebb számítási erőforrást igényel, mivel lehetővé teszi, hogy a teljes homlokzatot egyetlen felületként kezeljük. Mielőtt a felületek a képernyőre kerülnének, textúrázzák és árnyékolják őket. Minden textúra a memóriában tárolódik, általában a grafikus kártyára telepítve. Mellesleg itt nem lehet nem észrevenni, hogy az AGP használata lehetővé teszi textúrák tárolását a rendszermemóriában, és a térfogata sokkal nagyobb.

Nyilvánvaló, hogy a felületek textúrázásakor figyelembe kell venni a perspektívát, például ha olyan utat jelenítünk meg, amelynek mediánja túlnyúlik a horizonton. Perspektivikus korrekcióra van szükség ahhoz, hogy a texturált objektumok helyesen nézzenek ki. Biztosítja, hogy a bittérkép megfelelően fedje le az objektum különböző részeit – mind a megfigyelőhöz közelebbi, mind a távolabbi részein.
A perspektivikus korrekció nagyon időigényes művelet, ezért gyakran előfordulhat, hogy nem egészen helyes megvalósítás.

Textúrák alkalmazásakor elvileg a két legközelebbi bitkép közötti varratok is láthatók. Illetve, gyakrabban, egyes játékokban, amikor egy utat vagy hosszú folyosókat ábrázolnak, mozgás közben villogás észlelhető. E nehézségek leküzdésére (általában Bi- vagy trilineáris) szűrést alkalmaznak.

A bilineáris szűrés egy módszer a képtorzulások eltávolítására. Amikor az objektum lassan forog vagy mozog, a képpontok egyik helyről a másikra ugrhatnak, ami villogást okoz. Ennek a hatásnak a csökkentése érdekében a bilineáris szűrés négy szomszédos textúra pixel súlyozott átlagát használja a felületi pont megjelenítéséhez.

A trilineáris szűrés valamivel bonyolultabb. A kép minden egyes pixelének megszerzéséhez a bilineáris szűrés két szintjének súlyozott átlagát kell venni. Az így kapott kép még tisztább és kevésbé villogó lesz.

A tárgy felületét képező textúrák a tárgytól a néző szemének helyzete közötti távolság változásától függően változtatják megjelenésüket. Mozgó kép esetén például, amikor az objektum eltávolodik a nézőtől, a textúra bittérkép méretének csökkennie kell a renderelt objektum méretével együtt. Ennek az átalakításnak a végrehajtása érdekében GPU a textúra bittérképeket a megfelelő méretre alakítja át, hogy lefedje az objektum felületét, de a képnek természetesnek kell maradnia, pl. a tárgy nem deformálódhat váratlan módon.

A váratlan változások elkerülése érdekében a legtöbb grafikus folyamat egy sor előre szűrt, csökkentett felbontású textúra bittérképet hoz létre, ezt a folyamatot mip leképezésnek nevezik. Ezután a grafikus program a már megjelenített kép részletei alapján automatikusan meghatározza, hogy melyik textúrát használja. Ennek megfelelően, ha az objektum méretét csökkentjük, akkor a textúra bittérképének mérete is csökken.

De térjünk vissza a versenyautóhoz. Maga az út már reálisnak tűnik, de a széleivel problémák figyelhetők meg! Ne feledje, hogyan néz ki a képernyőre húzott vonal, amely nem párhuzamos a szélével. Itt és az utunknál vannak "szakadt szélek". És ennek a hátránynak a leküzdésére a képet használják.

szakadt élek		Sima élek

Ez a pixelek feldolgozásának (interpolálásának) módja annak érdekében, hogy egy kép (objektum) élesebb széleit (szegélyeit) kapja meg. A leggyakrabban használt technika a vonal vagy a szélek színe és a háttérszín közötti sima átmenet létrehozása. Az objektumok határán fekvő pont színét két határpont színének átlagaként határozzuk meg. Egyes esetekben azonban az élsimítás mellékhatása a szélek elmosódása.

Az összes 3D algoritmus működésének kulcspontjához közeledünk. Tegyük fel, hogy a pálya, amelyen a versenyautónk van, körülveszi nagy mennyiség különféle tárgyak - épületek, fák, emberek.
Itt az a fő probléma a 3D processzorral, hogy hogyan határozza meg, hogy melyik objektum van a látómezőben, és hogyan világítanak. Ráadásul nem elég tudni, hogy mi látható az adott pillanatban. Szükség van információval rendelkezni az objektumok relatív helyzetéről. A probléma megoldására a z-pufferelésnek nevezett technikát alkalmazzák. Ez a legmegbízhatóbb módszer a rejtett felületek eltávolítására. Az úgynevezett z-puffer az összes pixel (z-koordináta) mélységi értékét tárolja. Egy új pixel kiszámításakor (renderelésekor) a mélysége összehasonlításra kerül a z-pufferben tárolt értékekkel, pontosabban az azonos x és y koordinátákkal rendelkező, már renderelt pixelek mélységével. Ha az új pixel mélységi értéke nagyobb, mint a z-puffer bármely értéke, akkor az új pixel nem kerül a megjelenítési pufferbe, ha kisebb, mint amilyen.

A Z-pufferelés a hardveres megvalósításban nagymértékben növeli a teljesítményt. A z-puffer azonban nagy mennyiségű memóriát foglal el: például egy 24 bites z-puffer még 640x480-as felbontás mellett is körülbelül 900 KB-ot. Ezt a memóriát a 3D grafikus kártyára is telepíteni kell.

A z-puffer felbontása a legfontosabb tulajdonsága. Kritikus a nagy mélységű jelenetek kiváló minőségű megjelenítéséhez. Minél nagyobb a felbontás, annál nagyobb a z-koordináták diszkrétsége, és annál pontosabb a távoli objektumok renderelése. Ha a renderelésnél nincs elég felbontás, akkor előfordulhat, hogy két egymást átfedő objektum ugyanazt a z-koordinátát kapja, ennek következtében a hardver nem tudja, melyik objektum van közelebb a nézőhöz, ami képtorzulást okozhat.
Ezen hatások elkerülése érdekében a professzionális kártyák 32 bites z-pufferrel rendelkeznek, és nagy mennyiségű memóriával vannak felszerelve.

A fenti alapokon kívül a 3D grafikus kártyák általában képesek bizonyos mennyiségű lejátszásra további jellemzők. Például, ha a versenyautójával a homokba hajtott, a kilátást akadályozza a felszálló por. Ezen és hasonló hatások megvalósításához ködképzést alkalmaznak. Ezt a hatást a kevert számítógépes színes pixelek ködszínnel való kombinálása hozza létre, amelyet a ködmélységet meghatározó funkció vezérel. Ugyanezzel az algoritmussal a távoli objektumok homályba merülnek, és a távolság illúzióját keltik.

A valós világ átlátszó, áttetsző és átlátszatlan tárgyakból áll. Ennek a körülménynek a figyelembevételére alfa-keverést alkalmaznak - egy módszert az áttetsző objektumok átlátszóságára vonatkozó információk továbbítására. Az áttetsző hatás úgy jön létre, hogy az eredeti pixel színét a pufferben már lévő pixellel kombináljuk.
Ennek eredményeként a pontszín az előtér és a háttér színeinek kombinációja. Általában az alfa normalizált értéke 0 és 1 között van minden egyes színpixelhez. Új pixel = (alfa) (A pixel színe) + (1 - alfa) (B képpont színe).

Nyilvánvaló, hogy annak érdekében, hogy valósághű képet alkossunk arról, hogy mi történik a képernyőn, szükség van a tartalom gyakori frissítésére. Minden következő képkocka kialakításakor a 3D gyorsító újra végigmegy a teljes számlálási pályán, tehát jelentős sebességgel kell rendelkeznie. De a 3D grafikában más módszereket is használnak a mozgás simábbá tételére. A legfontosabb a kettős pufferelés.
Képzelje el azt a régi trükköt, amikor az animátorok egy rajzfilmfigurát rajzolnak egy papírköteg sarkaira, minden következő lapon kissé eltérő pozícióval. A teljes veremben görgetve, a sarkot meghajlítva látni fogjuk hősünk gördülékeny mozgását. Szinte ugyanaz a működési elv rendelkezik a Double Buffering funkcióval a 3D animációban, azaz. a karakter következő pozíciója már az aktuális oldal lapozása előtt kirajzolódik. Dupla puffer alkalmazása nélkül a kép nem lesz a szükséges simaság, pl. szakaszos lesz. A kettős pufferelés két területet igényel a 3D grafikus kártya framebufferében; mindkét területnek meg kell egyeznie a képernyőn megjelenő kép méretével. A módszer két puffert használ a kép fogadására: az egyik a kép megjelenítésére, a másik a renderelésre. Amíg az egyik puffer tartalmát rendereli, egy másikat renderel. A következő képkocka feldolgozásakor a pufferek átkapcsolódnak (cserélődnek). Így a játékos mindig kiváló képet lát.

A 3D grafikus gyorsítókban használt algoritmusok tárgyalásának végén próbáljuk meg kitalálni, hogy az összes effektus külön-külön történő alkalmazása hogyan teszi lehetővé a teljes kép elérését. A 3D-s grafika egy többlépcsős mechanizmus, az úgynevezett renderelési folyamat segítségével valósul meg.
A csővezetékes feldolgozás alkalmazása lehetővé teszi a számítások végrehajtásának további felgyorsítását, mivel a következő objektum számításait még az előző számításainak befejezése előtt el lehet kezdeni.

A renderelési folyamat 2 szakaszra osztható: geometria feldolgozásra és raszterizálásra.

A geometriai feldolgozás első szakaszában koordináta transzformáció (az összes objektum elforgatása, fordítása és méretezése), az objektumok láthatatlan részeinek levágása, világítás számítása, az egyes csúcsok színének meghatározása az összes fényforrás figyelembevételével és a kép felosztásának folyamata kisebb formájúvá alakítják. Egy objektum felületének természetének leírásához azt különféle sokszögekre osztják.
A háromszögekre és négyszögekre osztást leggyakrabban grafikus objektumok megjelenítésekor alkalmazzák, mivel ezeket a legkönnyebb kiszámítani és manipulálni. Ebben az esetben a számítások felgyorsítása érdekében az objektumok koordinátáit valósról egész számra konvertálják.

A második lépésben az összes leírt effektus a következő sorrendben kerül a képre: rejtett felületek eltávolítása, textúra átfedés a textúrák perspektívájának figyelembevételével (z-puffer használatával), köd és áttetsző hatások alkalmazása, élsimítás . Ezt követően a következő pont készen áll a pufferbe való elhelyezésre a következő keretből.

A fentiekből megértheti, hogy milyen célokra használják a 3D gyorsítókártyára telepített memóriát. A textúrákat, a z-puffert és a következő képkocka puffereit tárolja. A PCI busz használatakor nem használhat normál RAM-ot erre a célra, mivel a videokártya teljesítménye jelentősen korlátozott lesz áteresztőképesség gumiabroncsok. Éppen ezért a 3D-s grafika fejlesztése szempontjából különösen ígéretes az AGP-busz előretörése, amely lehetővé teszi a 3D chip közvetlen csatlakoztatását a processzorhoz, és ezáltal a gyors adatcsere megszervezését. RAM. Ez a megoldás ráadásul csökkentheti a 3D-s gyorsítók költségeit, mivel a keretpuffer számára csak kevés memória marad a táblán.

Következtetés

A 3D-s grafika széles körben elterjedt megjelenése a számítógépek teljesítményének növekedését okozta anélkül, hogy azok ára jelentősen emelkedett volna. A felhasználók döbbenten állnak a lehetőségek előtt, és szívesen kipróbálják őket számítógépükön. Számos új 3D-s térkép lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy valós idejű 3D-s grafikát nézzenek otthoni számítógépükön. Ezek az új gyorsítók lehetővé teszik, hogy valósághűbbé tegye a képeket, és felgyorsítsa a grafikus kimenetet a CPU megkerülésével, saját hardverképességeikre támaszkodva.

Bár a 3D-s képességeket jelenleg csak játékokban használják, a jövőben várhatóan az üzleti alkalmazások is profitálhatnak majd belőlük. Például a számítógéppel segített tervezésnek már háromdimenziós objektumokat kell kiadnia. Mostantól a megnyíló lehetőségeknek köszönhetően személyi számítógépen is megvalósítható lesz az alkotás és a tervezés. A 3D grafika megváltoztathatja az emberek és a számítógépek közötti interakciót is. A 3D szoftveres interfészek használatának a jelenleginél is könnyebbé kell tennie a számítógéppel való kommunikációt.

Elsajátította a kétdimenziós grafikák szerkesztését, például rasztergrafika ilyen használatával szoftver termékek hogyan Adobe Photoshopés mások, mint ő. De miért álljunk meg a 2D-nél, amikor a teljes alkotói szabadságot a legteljesebb mértékben kihasználhatjuk, mégpedig 3D-ben. A mai napig számos program létezik a háromdimenziós objektumok modellezésére, animálására és megjelenítésére. Például az Autodesk Maya, a Houdini, a LightWave 3D, az Rhinoceros és mindegyik jó a maga nemében, de kezdőknek ajánlom az Autodesk 3Ds MAX használatát. Mivel ebben a programban sikerült – számomra úgy tűnik – a könnyű kezelhetőség és természetesen a látványos eredmények kombinációját létrehoznom. És valóban, egy kezdő felhasználó számára ez a program nagyon egyszerű és nem bonyolult kis 3D-s modellek létrehozásához, és ami a legfontosabb, nem csak egyszerű, hanem gyors is.

A 3Ds MAX segítségével nagyon egyszerűen és gyorsan készíthet egyszerű és egyszerű háromdimenziós objektumokat, például golyókat, dobozokat, hengereket, kúpokat, piramisokat és még teáskannát is. De ezek mondjuk primitív tárgyak, és elég bonyolult kompozíciókat, modelleket is lehet alkotni. Ezekkel az objektumokkal is bármilyen manipulációt végezhet. Nagyítás, kicsinyítés, szerkesztés, forgatás tetszőleges irányba, és festés különböző színekben és árnyalatokban, általában menjen kedvére. Ami ugyanilyen fontos egy webdesigner számára. Mivel ott különféle miniatűröket vagy 3D-s jeleneteket hozhat létre, mondjuk a webhelyéhez vagy az internetes blogjához.

A program egyszerű használatának példájaként bemutatom, hogyan hozhat létre 3D-s szöveget. Itt ez nagyon egyszerűen és gyorsan történik. Ön is készíthet érdekes és gyönyörű 3D szöveget, ha gyönyörű betűtípusokat alkalmaz és használ webblogjához.

Példa: No. 1 – 3D 3D szöveg, gyönyörű betűtípussal

Elindítjuk a programot, és létrehozunk egy új projektet Fájl -> Új ... válassza a New All lehetőséget, majd kattintson az OK gombra.

Ezután a Létrehozás menüben, ahol lehetőség van kiválasztani, hogy milyen típusú elemet szeretnénk létrehozni, kattintsunk az Alakzatok gombra - kétdimenziós alakzatok létrehozása. És nyomja meg a gombot Szöveg .. Szintén ezekben a paraméterekben választhat bármilyen típusú betűtípust és annak méretét (méretét).

Ezután a bal egérgombbal nyugodtan kattints a Perspektíva ablak közepére, ahol a szövegednek meg kell jelennie. De a szöveg továbbra is kétdimenziós - lapos, ahhoz, hogy terjedelmessé váljon, nyújtani kell. Ehhez módosítjuk a kiválasztott lapos szövegünket - menjünk a Módosítás menübe, és nyissuk meg benne a Modifier List-t és keressük meg benne a Kihúzást és kattintsunk rá. A továbbiakban a paramétereknél be kell állítani az Amount értéket: mennyit kell nyújtani a szöveget. Ezen egyszerű manipulációk után egy terjedelmes szöveget kell kapnunk.

De mielőtt teljesen megnézné a projektet, kicsit el kell fordulnia, be kell állítania a látószöget a szövegünkön. Ehhez van egy ilyen panel a nézetek / vetítések vezérlésére, az irány és a látószög megváltoztatására. Ebben az Arc Rotate (Ívforgatás) lehetőséget kell kiválasztania, hogy módosítani tudja a látószöget a perspektivikus ablakban. Most a perspektivikus ablakban bármilyen módon elforgathatja, megnézheti és megtekintheti a terjedelmes szöveget. Ha kiválasztotta a kívánt nézetet, továbbléphet a kész eredmény megtekintéséhez.

Valószínűleg számítógép-monitoron vagy mobileszköz képernyőjén olvassa ezt a cikket – egy olyan kijelzőn, amely valós méretekkel, magassággal és szélességgel rendelkezik. De amikor például a Toy Story rajzfilmet nézi, vagy a Tomb Raider játékkal játszik, egy háromdimenziós világot lát. Az egyik legcsodálatosabb dolog a 3D-s világban, hogy a látott világ lehet az a világ, amelyben élünk, a világ, amelyben élni fogunk holnap, vagy az a világ, amely csak egy film vagy játék alkotóinak fejében él. És mindezek a világok csak egy képernyőn jelenhetnek meg - ez legalább érdekes.
Hogyan csalja meg a számítógép a szemünket, és azt gondolja, hogy lapos képernyőt nézünk, hogy lássuk a bemutatott kép mélységét? Hogyan teszik a játékfejlesztők azt, hogy valódi karaktereket lássunk egy valós tájon mozogni? Ma a grafikusok által használt vizuális trükkökről fogok mesélni, és arról, hogy mindez hogyan jön össze, és milyen egyszerűnek tűnik számunkra. Valójában minden nem egyszerű, és hogy megtudja, milyen a 3D grafika, menjen a vágás alá - ott talál egy lenyűgöző történetet, amelybe biztos vagyok benne, hogy soha nem látott örömmel merül bele.

Mitől lesz egy kép 3D-s?

Az a kép, amelynek magassága, szélessége és mélysége van vagy úgy tűnik, háromdimenziós (3D). Az a kép, amelynek magassága és szélessége van, de mélysége nincs, kétdimenziós (2D). Emlékeztessen, hol lát kétdimenziós képeket? - Gyakorlatilag mindenhol. Emlékezzen még a szokásos szimbólumra is a WC ajtaján, amely egy vagy másik emeleten lévő fülkét jelöl. A szimbólumok úgy vannak megtervezve, hogy Ön egy pillantással felismerje és felismerje őket. Ezért csak a legalapvetőbb formákat használják. Bármely szimbólumról részletesebb információ megmondhatja, hogy ez a kisember milyen ruhát visel, az ajtón lóg, vagy milyen színű a haja, például a női WC ajtajának szimbólumai. Ez az egyik fő különbség a 3D és a 2D grafika használata között: a 2D grafika egyszerű és emlékezetes, míg a 3D grafika több részletet használ, és sokkal több információt illeszt egy látszólag hétköznapi objektumba.

Például a háromszögeknek három vonala és három szöge van – mindössze annyit kell tudnia, hogy miből áll a háromszög, és mi is az valójában. Azonban nézd meg a háromszöget a másik oldalról – a piramis egy háromdimenziós szerkezet, négy háromszög alakú oldallal. Felhívjuk figyelmét, hogy ebben az esetben már hat vonal és négy sarok van - ebből áll a piramis. Nézze meg, hogyan változhat egy közönséges tárgy háromdimenziós tárggyá, és hogyan tartalmazhat sokkal több információt, amely egy háromszög vagy piramis történetének elmondásához szükséges.

A művészek több száz éve használnak néhány vizuális trükköt, amelyek egy lapos 2D-s képet valóságos ablakká tehetnek a valós 3D-s világba. Hasonló hatást láthat a szokásos fényképeken, amelyeket beolvashat és megtekinthet a számítógép monitorán: a fényképen látható tárgyak kisebbnek tűnnek, ha távolabb vannak; a fényképezőgép objektívéhez közeli tárgyak fókuszban vannak, ami azt jelenti, hogy a fókuszban lévő objektumok mögött minden elmosódott. A színek általában kevésbé élénkek, ha a téma nincs olyan közel. Amikor manapság a számítógépeken 3D grafikáról beszélünk, akkor mozgó képekről beszélünk.

Mi az a 3D grafika?

Sokunk számára a személyi számítógépen való játék, mobil eszköz vagy általában egy fejlett játékrendszer a legszembetűnőbb példa és a legelterjedtebb módja annak, ahogyan háromdimenziós grafikát szemlélhetünk. Ezeknek a játékoknak, a számítógép segítségével készített klassz filmeknek három alapvető lépésen kell keresztülmenniük a valósághű 3D-s jelenetek létrehozásához és bemutatásához:

1. Virtuális 3D-s világ létrehozása
2. Annak meghatározása, hogy a világ mely része jelenjen meg a képernyőn
3. Annak meghatározása, hogy egy pixel hogyan fog kinézni a képernyőn, hogy a teljes kép a lehető legvalósághűbb legyen

Virtuális 3D-s világ létrehozása
A 3D virtuális világ természetesen nem ugyanaz, mint a valós világ. A virtuális 3D-s világ létrehozása a valóshoz hasonló világ számítógépes megjelenítésére irányuló komplex munka, amelynek létrehozásához nagyszámú eszközt használnak, és amely rendkívül nagy részletességgel jár. Vegyünk például a való világ egy nagyon kis részét – a kezét és az alatta lévő asztalt. A kezed különleges tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek meghatározzák, hogyan tud mozogni és hogyan néz ki kívülről. Az ujjak ízületei csak a tenyér felé hajlanak, és nem vele szemben. Ha leüti az asztalt, akkor nem történik vele semmilyen művelet – az asztal szilárd. Ennek megfelelően a keze nem tud áthaladni az asztalon. Azt, hogy ez az állítás igaz, bebizonyíthatod, ha valami természeteset nézel, de a virtuális 3D-s világban a dolgok egészen másként működnek - a virtuális világban nincs természet, nincsenek olyan természetes dolgok, mint például a kezed. Az objektumok a virtuális világban teljesen szintetikusak - csak ezek a tulajdonságok adódnak nekik szoftver. A programozók speciális eszközöket használnak, és nagy körültekintéssel terveznek virtuális 3D-s világokat, hogy bennük mindig minden egy bizonyos módon viselkedjen.

A virtuális világ melyik része jelenik meg a képernyőn?
A képernyőn minden pillanatban csak egy apró része látható a számítógépes játékhoz készült virtuális 3D-s világnak. A képernyőn a világ definiálási módjainak bizonyos kombinációi láthatók, Ön dönti el, hová menjen és mit nézzen meg. Nem számít, merre megy – előre vagy hátra, fel vagy le, balra vagy jobbra – a körülöttünk lévő virtuális 3D világ határozza meg, hogy mit látunk, ha egy bizonyos pozícióban vagyunk. Amit látsz, az egyik jelenetről a másikra értelmet nyer. Ha egy tárgyat azonos távolságból néz, iránytól függetlenül, akkor annak magasnak kell lennie. Minden tárgynak úgy kell kinéznie és mozognia, hogy azt higgye, hogy tömege megegyezik a valódi tárgyéval, olyan kemény vagy puha, mint a valódi tárgy, és így tovább.

Programozók, akik írnak számítógépes játékok, rengeteg erőfeszítést fektetett a 3D-s virtuális világok tervezésébe és azok kialakításába, hogy úgy barangolhasson bennük, hogy közben ne ütközzön semmibe, ami azt kelti, hogy "Ez nem történhet meg ebben a világban!". Az utolsó dolog, amit látni szeretne, az két szilárd objektum, amelyek átmennek egymáson. Ez határozottan emlékeztet arra, hogy minden, amit látsz, színlelt. A harmadik lépés legalább annyi számítást tartalmaz, mint a másik két lépés, és szintén valós időben kell megtörténnie.

Világítás és perspektíva

Amikor belépsz egy szobába, felkapcsolod a villanyt. Valószínűleg nem tölt sok időt azon gondolkodni, hogyan működik valójában, és hogyan jön a fény a lámpából, szétterjedve a szobában. De a 3D grafikával dolgozóknak gondolniuk kell erre, mert minden felületet, környező drótvázat és hasonló dolgokat meg kell világítani. Az egyik módszer, a sugárkövetés olyan utakat foglal magában, amelyek a fénysugarakat az izzó elhagyása során veszik fel, visszaverődnek a tükrökről, falakról és más tükröződő felületekről, és végül különböző szögekből, különböző intenzitású tárgyakon landolnak. Ez nehéz, mert egy izzóból egy fénysugár lehet, de a legtöbb helyiségben több fényforrást használnak - több lámpát, mennyezeti lámpák(csillárok), állólámpák, ablakok, gyertyák és így tovább.

A világítás kulcsszerepet játszik két hatásban, amelyek adnak megjelenés, tárgyak súlya és külső erőssége: elsötétülés és árnyékok. Az első hatás, a sötétedés az, amikor több fény esik egy tárgy egyik oldalára, mint a másikra. A tompítás sok naturalizmust ad a témának. Ez az árnyékolás az, amitől a paplan redői mélyek és puhák, a magas arccsontok pedig feltűnőek. Ezek a fényintenzitásbeli különbségek megerősítik azt az általános illúziót, hogy a téma mélysége mellett magassága és szélessége is van. A tömeg illúziója a második hatásból, az árnyékból származik.

A szilárd testek árnyékot vetnek, amikor fény éri őket. Ezt láthatja, ha megnézi az árnyékot, amelyet egy napóra vagy fa vet a járdára. Ezért megszoktuk, hogy valódi tárgyakat és árnyékot vető embereket látunk. A 3D-ben az árnyék ismét megerősíti az illúziót azáltal, hogy a valóságban való lét hatását hozza létre, nem pedig a matematikailag generált alakzatok képernyőjén.

perspektíva
A perspektíva egy olyan szó, amely sokat jelenthet, de valójában egy egyszerű hatást ír le, amelyet mindenki látott. Ha egy hosszú, egyenes út szélén állsz, és a távolba nézel, úgy tűnik, mintha az út mindkét oldala összefutna egy ponton a horizonton. Továbbá, ha a fák az út közelében vannak, a távolabbi fák kisebbnek tűnnek, mint a közelebbi fák. Valójában úgy fog kinézni, hogy a fák az út közelében kialakult horizont egy bizonyos pontján összefolynak, de ez nem így van. Amikor úgy tűnik, hogy a jelenet összes tárgya a távolban egy ponton összefolyik, ez a perspektíva. Ennek a hatásnak számos változata létezik, de a legtöbb 3D-s grafika az imént leírt egyetlen nézőpontot használja.

Mélységélesség

Egy másik optikai effektus, amelyet sikeresen alkalmaztak 3D grafika létrehozásához, a mélységélesség. A fákkal kapcsolatos példámat felhasználva a fentieken kívül van még egy érdekes dolog. Ha a közeli fákat nézi, a távolabbi fák életlennek tűnnek. A filmesek és a számítógépes animátorok két célra használják ezt a hatást, a mélységélességet. Az első a mélység illúziójának megerősítése a felhasználó által nézett jelenetben. A második cél az, hogy a rendezők a mélységélességgel összpontosítsák figyelmüket a legfontosabbnak tartott témákra vagy színészekre. Például, hogy felhívja a figyelmet egy filmben szereplő nem hősnőre, használható a "sekély mélységélesség", ahol csak a színész van a fókuszban. Egy olyan jelenet, amelyet úgy terveztek, hogy lenyűgözze Önt, éppen ellenkezőleg, "mélymélységélességet" használ, hogy a lehető legtöbb tárgy legyen fókuszban, és így látható legyen a néző számára.

Simítás

Egy másik hatás, amely szintén a szem becsapásán alapul, az élsimítás. A digitális grafikus rendszerek kiválóan alkalmasak éles vonalak létrehozására. De az is előfordul, hogy az átlós vonalak vannak fölényben (a való világban is elég gyakran megjelennek, és akkor a számítógép olyan vonalakat reprodukál, amelyek inkább létraszerűek (gondolom tudod, mi az a létra, ha ránézel a képobjektumra Részlet)). Így a számítógép bizonyos színárnyalatokat adhat a vonalat körülvevő pixelsorokhoz, hogy rávegye a szemét egy sima görbére vagy vonalra. Ezzel a pixelek „szürke színével” a számítógép csak megtéveszti a szemét, és közben azt gondolja, hogy nincs több szaggatott lépés. Ezt a további színes képpontok hozzáadását a szem becsapása érdekében élsimításnak nevezik, és egyike azon technikáknak, amelyeket a 3D számítógépes grafika manuálisan hoz létre. Egy másik nehéz feladat a számítógép számára az alkotás 3D animáció, amelyre a következő részben egy példát mutatunk be.

Valós Példák

Ha a fent leírt trükköket együtt alkalmazzuk egy lenyűgözően valóságos jelenet létrehozásához, az eredmény megéri a fáradságot. A legújabb játékokat, filmeket, számítógéppel generált tárgyakat fényképes háttérrel kombinálják – ez fokozza az illúziót. Elképesztő eredményeket láthat, ha összehasonlítja a fényképeket és a számítógéppel generált jeleneteket.

A fenti képen egy tipikus iroda látható, amelybe járdán lehet belépni. Az alábbi képek egyikén egy egyszerű, egyszínű labda került a járdára, ami után a jelenetet lefotózták. A harmadik fotó már a számítógép használata grafikus program, amely létrehozta azt a labdát, amely valójában nem létezik ezen a képen. Meg tudod mondani, hogy van-e jelentős különbség a két kép között? Szerintem nem.

Animáció készítése és "élő akció" megjelenése

Eddig azokat az eszközöket vizsgáltuk, amelyekkel bármilyen digitális kép valósághűbbnek tűnik – legyen szó állóképről vagy animációs sorozatról. Ha animált sorozatról van szó, akkor a programozók és a tervezők még több vizuális trükköt alkalmaznak, hogy „élő akció” látszatát keltsék a számítógép által generált képek helyett.

Hány képkocka másodpercenként?
Ha egy helyi moziban nézel egy pompás kasszasikert, a felvételeknek nevezett képsorozat 24 képkocka/másodperc sebességgel fut. Mivel retinánk a másodperc 1/24-énél kicsit tovább őrzi meg a képet, a legtöbb ember szeme a mozgás és a cselekvés folyamatos képévé keveri a kereteket.

Ha nem érted, miről írtam, akkor nézd meg a másik oldalról: ez azt jelenti, hogy a film minden egyes kockája 1/24 másodperces záridővel (expozícióval) készült fénykép. Így, ha megnézi egy versenyfilm egyik képkockáját, látni fogja, hogy egyes versenyautók "elmosódottak", mert nagy sebességgel haladtak, miközben a fényképezőgép zárja nyitva volt. A dolgoknak ezt a gyors mozgás által keltett elmosódását megszoktuk látni, és ez része annak, amitől a kép valóságossá válik számunkra, amikor a képernyőn nézzük.

A digitális 3D-s képek azonban mégsem fényképek, így nem jön létre elmosódás, ha egy tárgy a képkockán áthalad a rögzítés során. A képek valósághűbbé tétele érdekében a programozóknak kifejezetten hozzá kell adniuk az elmosódást. Egyes tervezők úgy vélik, hogy másodpercenként több mint 30 képkocka szükséges ahhoz, hogy „leküzdjük” ezt a természetes elmosódás hiányát, ezért szorgalmazták a játékokat új szint- 60 képkocka másodpercenként. Bár ez lehetővé teszi, hogy minden egyes kép nagyon részletesen nézzen ki, és a mozgó objektumokat kisebb lépésekben jelenítse meg, nagymértékben megnöveli az adott animációs sorozat képkockáinak számát. A képeknek vannak más olyan részei is, ahol a pontos számítógépes megjelenítést fel kell áldozni a realizmus érdekében. Ez a mozgó és álló tárgyakra egyaránt vonatkozik, de ez egy másik történet.

Jöjjünk a végére

A számítógépes grafika továbbra is lenyűgözi az egész világot azáltal, hogy valóban valósághű mozgó és nem mozgó objektumok és jelenetek széles választékát hozza létre és generálja. A 80 oszloppal és 25 soros monokróm szöveggel a grafika hosszú utat tett meg, az eredmény pedig egyértelmű – emberek milliói játszanak és futnak mindenféle szimulációt a mai technológiával. Az új 3D processzorok is éreztetik magukat – nekik köszönhetően szó szerint más világokat fedezhetünk fel, és olyan dolgokat tapasztalhatunk meg, amelyeket soha nem mertünk kipróbálni. való élet. Végül visszatérve a báli példához: hogyan jött létre ez a jelenet? A válasz egyszerű: a képen van egy számítógép által generált labda. Nem könnyű megmondani, hogy a kettő közül melyik az igazi, igaz? A világunk csodálatos, és ennek megfelelnünk kell. Remélem, hogy felkeltette érdeklődését, és maga is megtudott egy újabb érdekes információt.

A 3D modellező szoftver segítségével néhány ötletet gyönyörű modellekké és prototípusokká alakíthat, amelyeket aztán különféle célokra felhasználhat. Ezek az eszközök lehetővé teszik modellek létrehozását a semmiből, a tapasztalat szintjétől függetlenül. Egyes 3D szerkesztők meglehetősen egyszerűek, így még egy kezdő is elsajátítja őket rövid időn belül. Manapság a 3D modelleket sokféle területen használják: moziban, számítógépes játékokban, belsőépítészetben, építészetben és még sok másban.

A legjobb szimulációs szoftver kiválasztása gyakran nehéz, mivel nem könnyű olyan programot találni, amely minden szükséges funkcióval rendelkezik. A FreelanceToday felhívja a figyelmet a 20 ingyenes programok 3D modellezéshez.

A Daz Studio egy hatékony, de teljesen ingyenes 3D modellező szoftver. Ez nem jelenti azt, hogy ez egy könnyen elsajátítható eszköz - a kezdőknek hosszú ideig kell tanulmányozniuk a program képességeit. A program készítői gondoskodtak a felhasználói élményről, de a Daz Studio kényelmét nem fogják azonnal értékelni. A program egyik jellemzője, hogy a renderelés során GPU-gyorsítású 3D-s képek készülnek, amivel nagyon valósághű modellek készíthetők. A Daz Studio támogatja a jelenetek létrehozását és a modellek animációs funkcióit.

Elérhetőszámára: Windows | OS X

Az ingyenes 3D modellező szoftver, az OpenSCAD komoly tervezéshez készült (ipari tervezés, belső terek, építészet). A műsor készítőinek művészi vonatkozásai sokkal kevésbé voltak érdekeltek. Más ilyen programokkal ellentétben az OpenSCAD nem interaktív eszköz, hanem egy 3D-s fordító, amely a projekt részleteit 3D-ben jeleníti meg.

Elérhető: Windows | OS X | Linux

Az AutoDesk 123D különféle CAD és 3D modellező eszközök nagy gyűjteménye. A program segítségével szinte bármilyen 3D-s modellt megtervezhet, létrehozhat és megjeleníthet. Az AutoDesk a 3D nyomtatási technológiát is támogatja. Az AutoDesk 123D fő webhelyén számos műhold található, ahol sok érdekes ingyenes 3D-s modellt találhat, amellyel játszani vagy csak személyes használatra használhat.

Elérhető: Windows | OS X | iOS |

A Meshmixer 3.0 lehetővé teszi a 3D-s struktúrák tervezését és megjelenítését két vagy több modell párosításával egyszerű lépéseket. Ehhez a program rendelkezik egy kényelmes „kivágás és beillesztés” funkcióval, vagyis kivághatja a szükséges részeket a modellből és beillesztheti egy másik modellbe. A program még a szobrászatot is támogatja – a felhasználó virtuális szobrot készíthet, úgy formálhatja és finomítja a felületet, mintha agyagból faragna modellt. És mindezt valós időben! A program támogatja a 3D nyomtatást, a kész modellek teljes mértékben optimalizálva vannak a nyomtatóra küldésre.

Elérhetőszámára: Windows | OS X

A 3DReshaper egy megfizethető és könnyen használható 3D modellező szoftver. A program különféle területeken használható, például művészetben, bányászatban, mélyépítésben vagy hajóépítésben. A 3DReshaper különféle forgatókönyveket és textúrákat támogat, és számos hasznos eszközzel és funkcióval rendelkezik, amelyek megkönnyítik a 3D modellezési folyamatot.

Elérhetőszámára: ablakok

Az ingyenes 3D Crafter program valós idejű 3D modellezésre és animációkészítésre készült. A szerkesztő fő jellemzője az intuitív fogd és vidd megközelítés. Komplex modellek készíthetők felhasználásával egyszerű formák, a program támogatja a szobrászatot és a 3D nyomtatást. Ez az egyik legtöbb praktikus eszközök animáció létrehozásához.

Elérhetőszámára: ablakok

A PTC Creo egy átfogó rendszer, amelyet kifejezetten a gépészet területén dolgozó mérnökök, valamint tervezők és technológusok számára fejlesztettek ki. A program azon tervezők számára is hasznos lesz, akik számítógépes tervezési módszerekkel készítenek termékeket. A közvetlen modellezés lehetővé teszi, hogy terveket készítsen meglévő rajzokból, vagy használja a szoftvert új ötletek megjelenítésére. Egy objektum geometriáján nagyon gyorsan lehet változtatni, ami jelentősen felgyorsítja a munkafolyamatot. A program a korábbiakkal ellentétben fizetős, de van 30 napos próbaverziója és ingyenes verziója tanárok és diákok számára.

Elérhetőszámára: ablakok

Az ingyenes LeoCAD szoftver egy számítógéppel támogatott tervezőrendszer virtuális LEGO modellekhez. Vannak Windows, Mac OS és Linux verziók. A program jó alternatívája lehet a Lego Digital Designernek (LDD), mivel egyszerű felülettel rendelkezik, támogatja a kulcskockákat és animációs módban működik. Ez az animáció támogatása, amely megkülönbözteti a LeoCAD-et a többi hasonló tervű programtól.

Elérhetőszámára: Windows | OS X | Linux

A VUE Pioneer segít 3D-s modell létrehozásában a táj megjelenítéséhez. A szoftver hasznos lehet haladó felhasználók számára, akik kényelmes renderelő eszközöket keresnek. A Pioneer lehetővé teszi lenyűgöző 3D tájképek létrehozását nagyszámú előre beállított beállítással, és közvetlen hozzáférést biztosít a Cornucopia 3D tartalmaihoz. A program segítségével számos fényeffektus hozható létre.

Elérhetőszámára: Windows | OS X

A Netfabb nemcsak interaktív 3D-s jelenetek megtekintésére szolgáló program, hanem 3D modellek elemzésére, szerkesztésére és módosítására is használható. A program támogatja a 3D nyomtatást, és a telepítés és használat szempontjából a legkönnyebb és legegyszerűbb eszköz.

Elérhetőszámára: Windows | OS X | Linux

Az ingyenes NaroCad szoftver egy teljes és bővíthető CAD rendszer, amely OpenCascade technológián alapul, és azon fut Windows platformokés Linux. A program minden szükséges funkcióval rendelkezik, támogatja az alapvető és haladó 3D modellezési műveleteket. A program funkciói bővíthetők beépülő modulokkal és szoftveres felülettel.

Elérhetőszámára: Windows | Linux

A LEGO Digital Designer lehetővé teszi, hogy 3D-s modelleket építs a LEGO konstruktor virtuális kockáiból (blokkjaiból). Az eredmény exportálható különféle formátumokba, és folytathatja a munkát más 3D szerkesztőkkel.

Elérhetőszámára: Windows | OS X

Az ingyenes ZCAD programmal 2D és 3D rajzok készíthetők. A szerkesztő különféle platformokat támogat, és nagyszerű betekintési szögeket biztosít. Számos kényelmes eszköz jelenléte lehetővé teszi a háromdimenziós objektumok modellezésével kapcsolatos legtöbb probléma megoldását. A program felhasználói felülete egyszerű és áttekinthető, ami nagyban megkönnyíti a rajzolási folyamatot. A kész projekt elmenthető AutoCAD-be és más népszerű 3D formátumba.

Elérhetőszámára: Windows | Linux

A Houdini FX ingyenes verziója, a Houdini Apprentice nem kereskedelmi célú 3D modellprojekteket készítő diákok, művészek és hobbibarátok számára készült. A program kissé csonka, de ugyanakkor meglehetősen széles funkcionalitással és alaposan átgondolt felhasználói felület. A hátrányokhoz ingyenes verzió a 3D vizualizáción megjelenő vízjelnek tulajdonítható.

Elérhetőszámára: Windows | OS X | Linux

A tervező munkalap alkalmazás lehetővé teszi meglehetősen részletes 3D modellek készítését. A program készítői gondoskodtak azokról a funkciókról, amelyek lehetővé teszik a problémás területek megszüntetését a meglévő kialakítás megváltoztatásával, kiegészítésével. A DesignSpark segítségével gyorsan megváltoztathatja a 3D-s termékek koncepcióját. A program támogatja a közvetlen modellezési technikákat és a modellek 3D nyomtatását.

Elérhetőszámára: ablakok

A FreeCAD egy parametrikus 3D modellező, amelyet bármilyen méretű valós objektum létrehozására terveztek. A felhasználó könnyen megváltoztathatja a tervezést a modell történetének és az egyedi paraméterek megváltoztatásával. A program többplatformos, különféle fájlformátumokat képes olvasni és írni. A FreeCAD lehetővé teszi saját modulok létrehozását, majd azok további munkáját.

Elérhetőszámára: Windows | OS X | Linux

Az ingyenes Sculptris program ablakot nyit a felhasználók számára a 3D izgalmas világába. A Sculptris funkciói a könnyű navigáció és a könnyű használat. A program könnyen elsajátítható még a digitális művészetben vagy a 3D modellezésben nem szerzett kezdők számára is. A munkafolyamat úgy van felépítve, hogy elfelejtse a geometriát és egyszerűen létrehozzon egy modellt, miközben kíméli a számítógép erőforrásait.

Elérhető: Windows | Linux

A MeshMagic használható fájlok 3D-ben való renderelésére, valamint 2D objektumok létrehozására vagy 3D-re konvertálására. A szoftver intuitív felülettel rendelkezik, és sokféle feladat megoldására használható. A Mesh Magic jelenleg csak a Windows rendszert támogatja. Az eredményt a rendszer a népszerű STL formátumban menti, amely a legtöbb online és offline 3D modellező eszközzel megnyitható és szerkeszthető.

Elérhetőszámára: ablakok

Az Open Cascade egy szoftverfejlesztő készlet 3D-CAD-hez kapcsolódó alkalmazások létrehozásához. Dedikált, közösség által fejlesztett C++ osztályú könyvtárakat tartalmaz, amelyek modellezésre, vizualizációra és adatcserére, valamint gyors alkalmazásfejlesztésre használhatók.

Elérhetőszámára: Windows | OS X | Linux

Nap mint nap mindannyian hatalmas mennyiségű reklámot, filmet, rajzfilmet és modern világunk egyéb médiatermékeit látjuk. A technológia világa, amely nélkül, úgy tűnik, emberek milliói nem tudnak élni szerte a világon.

Szinte mindenki tudja, hogy a modern művészet egyre nagyobb része számítógépes grafika segítségével jön létre. De közülük csak kevesen értik a különbséget a rasztergrafika és a vektorgrafika, valamint a fraktálgrafika és a 3D grafika között. Ma ezeket a különbségeket elemezzük. És több Részletes leírás a legtöbb program és költségük megtalálható a https://www.architect-design.ru oldalon. Szóval, menjünk kideríteni.

Elmondhatjuk, hogy ez a típusú (típusú) számítógépes grafika a legelterjedtebb. A vakációs felvételek kincsesbánya és a legaranyosabb cicákról készült fényképek milliói az interneten mind rasztergrafikák.

A raszteres típusú képek egy egyszerű elv szerint épülnek fel, ami hasonló például a keresztöltéshez. Egy bizonyos szín a hozzárendelt cellába kerül. Ha ráközelít egy raszteres képet, láthatja, hogy az azonos méretű, mozaikra emlékeztető négyzetekre van osztva. Az ilyen növekedés észrevehetően rontja a minőségét, mivel a kép látható négyzetekre van osztva, erős növekedéssel. Ezt a hatást pixelizációnak nevezik, és minden ilyen négyzetet pontnak vagy pixelnek neveznek.

Raszteres grafika

A "pixel" szó a "Picture element" rövidítésből származik. A pixel nincs felosztva kisebb részekre, színe egységes, és a raszteres kép legkisebb eleme. Egy pont, egy képpont mérete, amelyből egy kép épül fel, körülbelül 0,05 milliméter.

A rasztergrafika előnyei közé tartozik a magas valósághűség. Hátránya lehet, hogy ha a kép túl kicsi, akkor egyszerűen nem fog sikerülni a minőségromlás nélkül nagyítani. A legnépszerűbb rasztergrafikus készítő és szerkesztő program az Adobe Photoshop.

vektoros grafika

Ha be raszteres grafika pont a fő elem, akkor vektorban egy egyenest nevezhetünk ilyennek. Természetesen a raszterben is vannak vonalak, de ezek maguk kisebb részletekre, pixelekre bonthatók, de vektorvonalat már nem lehet egyszerűsíteni.

A vonalak metszik egymást, meghajlanak, egymáshoz közelítve formákat alkotnak. Például három szögben zárt vonal primitív - háromszöget alkot. Ezt a háromszöget meg lehet tölteni meghatározott színnel vagy textúrával, meg lehet feszíteni az egyik oldalán, vagy meg lehet hajlítani. De a vektorgrafika nem csupán geometriai primitív: egy kép állhat bizarr foltokból, különböző vastagságú vonalakból és bármilyen más formából. Minél több ilyen alakzatot használunk, annál jobban néz ki a vektorkép. Bizonyos szempontból ez hasonlít egy papíralkalmazáshoz, amely különböző színes papírlapokból kivágott formák kombinációiból áll.

vektoros grafika

Az ilyen típusú grafikák fő előnye, hogy a képminőség nem változik méretezéskor, és egy ilyen fájl mérete kisebb, mivel a program képletként érzékeli a kép létrehozásához használt minden objektumot. Egy ilyen képlet csak egy információs cellát foglal el.

Tegyük fel, hogy a sort a program "L" betűvel jelöli ki, és a jegyzetfüzet egyik cellájába írja be. Ha pedig piros lesz a vonal, akkor az „L” betű mellé színjelölésként a „K” betű is bekerül, de mindez egy memóriacellába is belefér.

Egy ilyen rendszer némileg leegyszerűsíti a képpel való munkát a szerkesztés során. Végül is minden tárgy hajlítható, nagyítható és méretezhető anélkül, hogy másokra hatással lenne.. Csak egy mínusz van: kedvence vektorral rajzolva nagyobb valószínűséggel fog kinézni egy képregényhősnek, mint egy igazi macskának. A vektorgrafikák gyakrabban készülnek a következő programokban: Corel Draw, Adobe Illustrator.

fraktál grafika

A latin nyelvből a "fraktál" szó "részekből, töredékekből álló"-ként fordítható. Fraktálkép létrehozásához végtelenül sokszorosított és ismétlődő objektumot használnak, amelynek részeit újra és újra felosztják, és a részeik... általában, értitek. Hópehelyre vagy fára hasonlít, mintha minden ága két részre oszlik volna, ezek pedig további kettőre, és így tovább.

Az ilyen osztás és szorzás természetét egy adott matematikai képlet határozza meg. A hasonló objektumoknak nagyon sok módosítása létezik, de mindegyiket egyetlen matematikai számításba fektetjük le, amelyet megváltoztatva a fraktálkép újabb és újabb változatait kaphatjuk meg. Az Apophysis egyike a fraktálképeket generáló programoknak.

fraktál grafika

3D grafika

A számítógépen készített háromdimenziós kép a lehető legvalósághűbb lehet. Forgatható, minden oldalról megtekinthető, nagyítható vagy kicsinyíthető. Így a 3D objektumok hasonlítanak a valós objektumokhoz, mivel térfogatuk, textúrájuk van, és három dimenzióban léteznek, de csak a képernyőn.

A 3D grafika lehet egyszerű, például egy 3D-s négyzet, vagy összetett, tele részletekkel. A tárgyaknak mozgás, térbeli mozgás vagy tárgyakkal való interakció hatását lehet adni, ha az alkotó úgy kívánja. 3D grafikát látunk videojátékokban és rajzfilmekben – ott kel életre, és lehetővé teszi a hangerő és a valósághűség értékelését. A legnépszerűbb programok 3D grafika készítésére: 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Blender. Ez a 3ds Max program, amely annak a webhelynek szól, ahol jelenleg tartózkodik.

3ds max - 3D grafika készítő program