Ce tipuri de grafică pe computer există? Grafica 3D în lumea modernă Grafica 3D

Întrebarea care este motorul întregii industrii de calculatoare a fost de multă îngrijorare pentru mulți utilizatori. Sau este Intel, care produce și lansează continuu noi procesoare. Dar cine îi obligă atunci să cumpere? Poate că totul este vina Microsoft, care își face în mod constant ferestrele mai mari și mai frumoase? Nu, vă puteți mulțumi cu versiunile vechi ale programelor - mai ales că gama de capabilități ale acestora rămâne practic neschimbată. Concluzia sugerează de la sine - jocurile sunt de vină pentru tot. Da, sunt jocurile care se străduiesc să devină din ce în ce mai asemănătoare cu lumea reală, creând o copie virtuală a acesteia și doresc resurse din ce în ce mai puternice.

Intreaga poveste grafica pe computer pe PC este dovada acestui lucru. Amintiți-vă, la început au fost Tetris, Diggers, Arkanoids. Toată grafica a constat în redesenarea unor zone mici ale ecranului, sprite-uri și a funcționat bine chiar și pe XT. Dar acele zile au trecut. Steaua simulatoarelor a crescut.

Odată cu lansarea unor jocuri precum F19, Formula 1 etc., în care a trebuit să redesenăm întregul ecran, după ce l-am pregătit anterior în memorie, cu toții a trebuit să achiziționăm cel puțin un procesor 286. Dar progresul nu s-a oprit aici. Dorința de a asemăna lumea virtuală din joc cu lumea reală s-a intensificat și a apărut Wolf 3D.

Acesta, s-ar putea spune, este primul joc 3D în care a fost modelată un fel de lume, dar totuși realistă. Pentru a-l implementa, a trebuit să folosim memoria superioară (mai mult de 640 KB) și să punem programul în modul protejat. Pentru un joc cu drepturi depline, a trebuit să instalez un procesor 80386. Dar lumea Wolf 3D a suferit și de neajunsuri. Deși pereții nu erau doar dreptunghiuri într-o singură culoare, pentru a le umple au fost folosite texturi cu rezoluție scăzută, astfel încât suprafețele păreau decente doar de la distanță. Desigur, a fost posibil să mergem pe calea creșterii rezoluției texturii, amintiți-vă, de exemplu, DOOM. Apoi a trebuit să trecem din nou la mai multe procesor nouși crește cantitatea de memorie. Adevărat, totuși, deși imaginea s-a îmbunătățit, a avut totuși aceleași neajunsuri. Și obiecte plate și monștri - cui îi pasă? Aici a apărut steaua lui Quake. Acest joc a folosit o abordare revoluționară - z-buffer, care a făcut posibilă darea de volum tuturor obiectelor. Cu toate acestea, întregul joc a rulat încă la rezoluție scăzută și nu a fost foarte realist.

Se prepara o nouă soluție hardware. Și această soluție s-a dovedit a fi, în general, întinsă la suprafață. Deoarece utilizatorii doresc să se joace într-o lume virtuală tridimensională, procesul de creare a acesteia (amintiți-vă de minutele petrecute așteptând în 3D Studio înainte de apariția următoarei imagini) trebuie accelerat dramatic. Și din moment ce procesorul central face față foarte prost acestei sarcini, a fost luată o decizie revoluționară - să ia una specializată.

Aici a apărut producătorul de sloturi 3Dfx și a făcut acest basm să devină realitate cu ajutorul procesorului său grafic Voodoo. Omenirea a mai făcut un pas în lumea virtuală.

Și de când sistem de operare pe un PC cu ferestre texturate care plutesc înapoi în ceață nu este încă și nu este de așteptat, întregul aparat de grafică tridimensională poate fi deocamdată aplicat doar la jocuri, ceea ce este realizat cu succes de întreaga umanitate civilizată.

Model

Pentru a afișa obiecte tridimensionale pe un ecran de monitor, sunt necesare o serie de procese (numite de obicei conductă), urmate de traducerea rezultatului în formă bidimensională. Inițial, un obiect este reprezentat ca un set de puncte, sau coordonate, în spațiul tridimensional. Un sistem de coordonate tridimensional este definit de trei axe: orizontală, verticală și adâncime, denumite în mod obișnuit axele x, y și, respectiv, z. Un obiect poate fi o casă, o persoană, o mașină, un avion sau o întreagă lume 3D, iar coordonatele determină poziția vârfurilor (punctele nodale) care alcătuiesc obiectul în spațiu. Prin conectarea vârfurilor unui obiect cu linii, obținem un model wireframe, numit așa deoarece sunt vizibile doar marginile suprafețelor unui corp tridimensional. Un model wireframe definește zonele care alcătuiesc suprafața unui obiect care poate fi umplut cu culoare, texturi și iluminat cu raze de lumină.

Orez. 1: Model cub cu cadru fir

Chiar și cu această explicație simplificată a conductei de grafică 3D, este clar cât de mult calcul este necesar pentru a reda un obiect 3D pe un ecran 2D. Vă puteți imagina cât de mult cresc calculele necesare asupra sistemului de coordonate dacă obiectul se mișcă.

Orez. 2: Model de avion cu suprafete vopsite

Rolul API-ului

O interfață programabilă de aplicație (API) constă din funcții care controlează conducta 3D în software, dar poate profita și de implementarea hardware 3D dacă este disponibilă. Dacă există un accelerator hardware, API-ul profită de el; dacă nu, atunci API-ul funcționează setări optime, conceput pentru cele mai comune sisteme. Astfel, datorită utilizării API, orice cantitate software poate fi suportat de orice număr de acceleratoare 3D hardware.

Pentru aplicațiile generale și de divertisment, există următoarele API-uri:

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

Compania Appleîși promovează propria interfață Rave, construită pe baza propriei API Quickdraw 3D.

Pentru aplicațiile profesionale care rulează sub Control Windows NT este dominat de interfața OpenGL. Compania Autodesk, cel mai mare producător aplicații de inginerie, și-a dezvoltat propriul API, numit Heidi.
Companii precum Intergraph - RenderGL și 3DFX - GLIde și-au dezvoltat, de asemenea, API-urile.

Existența și disponibilitatea interfețelor 3D care acceptă o varietate de subsisteme și aplicații grafice crește nevoia de acceleratoare hardware pentru grafică 3D în timp real. Aplicațiile de divertisment sunt principalul consumator și client al unor astfel de acceleratoare, dar nu trebuie să uităm de aplicațiile profesionale de procesare a graficii 3D care rulează sub Windows NT, dintre care multe sunt transferate de la stațiile de lucru performante, precum Silicon Graphics, pe platforma PC. Aplicațiile de internet vor beneficia foarte mult de agilitatea, intuitivitatea și flexibilitatea incredibile pe care le oferă o interfață grafică 3D. Interacțiunea pe World Wide Web va fi mult mai ușoară și mai convenabilă dacă are loc în spațiu tridimensional.

Accelerator grafic

Piața subsistemelor grafice înainte de apariția conceptului multimedia a fost relativ simplu de dezvoltat. O etapă importantă în dezvoltare a fost standardul VGA (Video graphics Array), dezvoltat de IBM în 1987, datorită căruia producătorii de adaptoare video au putut folosi rezoluție mai mare (640x480) și adâncime de culoare mai mare pe monitorul unui computer. Odată cu popularitatea tot mai mare a sistemului de operare Windows, există o nevoie urgentă de acceleratoare hardware pentru grafica bidimensională pentru a ușura procesorul central al sistemului, care este forțat să proceseze evenimente suplimentare. Distragerea atenției CPU pentru procesarea grafică afectează în mod semnificativ performanța generală GUI (Graphical User Interface) - interfață grafică cu utilizatorul și, deoarece sistemul de operare Windows și aplicațiile pentru acesta necesită cât mai mult posibil mai multe resurse CPU, procesarea grafică a fost efectuată cu o prioritate mai mică, adică s-a făcut foarte încet. Producătorii au adăugat funcții de procesare grafică bidimensională produselor lor, cum ar fi desenarea ferestrelor la deschiderea și minimizarea, un cursor hardware care este vizibil în mod constant la mutarea indicatorului, umbrirea zonelor de pe ecran atunci când frecventa inalta regenerarea imaginii. Așadar, a apărut un procesor care a furnizat accelerație VGA (Accelerated VGA - AVGA), cunoscut și sub numele de accelerator Windows sau GUI, care a devenit element obligatoriuîn calculatoarele moderne.

Introducerea multimedia a creat noi probleme cauzate de adăugarea unor componente precum audio și video digital la setul de bidimensionale. functii grafice. Astăzi este ușor de observat că multe produse AVGA acceptă procesarea video digitală la nivel hardware. Prin urmare, dacă monitorul redă videoclipuri într-o fereastră de dimensiunea unui timbru poștal, este timpul să-l instalați în mașină. accelerator multimedia. Un accelerator multimedia are de obicei funcții hardware încorporate care permit scalarea pe axele x și y a imaginii video, precum și conversia hardware semnal digital la analog, pentru a-l scoate pe monitor format RGB. Unele acceleratoare multimedia pot avea, de asemenea, capabilități de decompresie video digitală încorporate.

Designerii grafici trebuie să se bazeze pe cerințe dictate parțial de dimensiunea monitorului computerului, parțial de GUI și parțial de GPU. Standardul VGA primar cu o rezoluție de 640x480 pixeli era adecvat pentru monitoarele de 14" cele mai comune la acea vreme. Astăzi, monitoarele cu diagonala tubului de 17" sunt cele mai preferate datorită capacității de a afișa imagini cu o rezoluție de 1024x768 sau Mai mult.

Principala tendință în timpul tranziției de la VGA la acceleratoare multimedia a fost capacitatea de a găzdui cât mai mulți informatii vizuale pe monitorul computerului. Utilizarea graficii 3D este o dezvoltare logica a acestei tendinte. Cantități uriașe de informații vizuale pot fi stoarse într-un spațiu limitat pe ecran atunci când sunt prezentate în trei dimensiuni. Procesarea în timp real a graficelor tridimensionale permite utilizatorului să manipuleze cu ușurință datele prezentate.

Motoare de joc

Prima regulă a jocurilor pe calculator este că nu există reguli. În mod tradițional, dezvoltatorii de jocuri sunt mai interesați de grafica cool pentru programele lor decât de recomandările tehnicienilor. În ciuda faptului că dezvoltatorii au la dispoziție multe API-uri 3D, cum ar fi Direct3D, unii programatori merg pe calea creării propriilor interfețe sau motor de joc 3D. Motoarele proprii de joc reprezintă o modalitate prin care dezvoltatorii pot obține un realism incredibil, împingând practic limitele capabilităților de programare grafică.

Nu este nimic mai de dorit pentru un dezvoltator decât să aibă acces direct la funcțiile hardware ale componentelor sistemului. Mai mulți dezvoltatori renumiți și-au creat propriile motoare de joc care folosesc în mod optim acceleratoarele grafice hardware care le-au adus faimă și bani. De exemplu, motoarele Interplay pentru Descent II și id Software pentru Quake oferă o adevărată acțiune 3D, profitând de capabilitățile hardware 3D complete atunci când sunt disponibile.

Grafică fără compromisuri

Conversații care au loc de ceva vreme pentru o lungă perioadă de timp, perspectivele de utilizare a graficii tridimensionale în domenii precum divertismentul și afacerile au alimentat până la limită interesul potențialilor utilizatori, iar pe piață a apărut deja un nou tip de produs. Aceste noi soluții tehnologice combină suport excelent pentru grafica 2D care îndeplinește cerințele actuale pentru acceleratoarele Windows, suport hardware pentru funcțiile grafice 3D și redă video digital la rata de cadre necesară.
În principiu, aceste produse pot fi atribuite în siguranță unei noi generații de subsisteme grafice care furnizează grafică fără compromisuri, luându-și locul cuvenit ca echipament standard în sistemele de calcul desktop.
Printre reprezentanții noii generații, putem numi, ca exemplu, următoarele produse:

• CPU Bilet de calatorie companiilor Tehnologii vizuale numărul nouă
• serie de procesoare FECIOARĂ companiilor S3 Inc.
• CPU RIVA128, dezvoltat în comun de companii SGS ThomsonȘi nVidia

Tehnologia grafică 3D

Lasă-ne în sfârșit să te convingem să încerci grafica 3D în acțiune (dacă nu ai făcut-o încă) și te decizi să joci unul dintre jocurile 3D concepute pentru utilizarea unei plăci video 3D.
Să presupunem că acest joc se dovedește a fi un simulator de curse de mașini, iar mașina ta este deja la linia de start, gata să se grăbească să cucerească noi recorduri. Numărătoarea inversă pre-lansare este în desfășurare și observi că vizualizarea din cockpit afișată pe ecranul monitorului este ușor diferită de ceea ce ești obișnuit.
Ai mai participat la curse similare, dar pentru prima dată imaginea te uimește cu un realism excepțional, făcându-te să crezi în realitatea a ceea ce se întâmplă. Orizontul, împreună cu obiectele îndepărtate, se îneacă în ceața dimineții. Drumul arată neobișnuit de neted; asfaltul nu este o colecție de pătrate gri murdare, ci o suprafață monocromatică cu marcaje rutiere aplicate. Copacii de-a lungul drumului au de fapt coroane de foioase, în care frunzele individuale par să fie vizibile. Întregul ecran dă impresia unei fotografii de înaltă calitate, cu o perspectivă reală, și nu a unei încercări patetice de a simula realitatea.

Să încercăm să ne dăm seama ce soluții tehnice permit plăcilor video 3D să transmită realitatea virtuală cu un asemenea realism. Cum a reușit media vizuală pentru PC să atingă nivelul de studiouri profesionale de grafică 3D?

Unele dintre operațiunile de calcul asociate cu afișarea și modelarea lumii tridimensionale sunt acum transferate pe acceleratorul 3D, care este inima plăcii video 3D. Procesorul central acum practic nu este ocupat cu probleme de afișare; imaginea ecranului este creată de placa video. Acest proces se bazează pe implementarea unui număr de efecte la nivel hardware, precum și pe utilizarea unui aparat matematic simplu. Să încercăm să ne dăm seama ce poate face exact un procesor grafic 3D.

Revenind la exemplul nostru cu un simulator de curse, să ne gândim la modul în care este realizată afișarea realistă a suprafețelor de drum sau a clădirilor aflate pe marginea drumului. Pentru a face acest lucru, se folosește o metodă comună numită maparea texturii.
Acesta este cel mai frecvent efect pentru modelarea suprafețelor. De exemplu, fațada unei clădiri ar necesita redarea mai multor fețe pentru a modela numeroasele cărămizi, ferestre și uși. Cu toate acestea, o textură (o imagine aplicată pe întreaga suprafață simultan) oferă mai mult realism, dar necesită mai puține resurse de calcul, deoarece vă permite să operați cu întreaga fațadă ca o singură suprafață. Înainte ca suprafețele să lovească ecranul, acestea sunt texturate și umbrite. Toate texturile sunt stocate în memorie, de obicei instalate pe placa video. Apropo, nu se poate nu observa aici că utilizarea AGP face posibilă stocarea texturilor în memoria sistemului, iar volumul acestuia este mult mai mare.

Evident, atunci când suprafețele sunt texturate, perspectiva trebuie luată în considerare, de exemplu, la afișarea unui drum cu o mediană care se extinde dincolo de orizont. Corectarea perspectivei este necesară pentru ca obiectele texturate să pară corecte. Se asigură că bitmap-ul este corect suprapus pe diferite părți ale obiectului - atât cele care sunt mai aproape de observator, cât și cele care sunt mai îndepărtate.
Corectarea ținând cont de perspectivă este o operațiune foarte intensivă în muncă, așa că adesea puteți găsi că implementarea sa nu este complet corectă.

Când aplicați texturi, în principiu, puteți vedea și cusăturile dintre două hărți de bit din apropiere. Sau, ceea ce se întâmplă mai des, în unele jocuri, când se înfățișează drumuri sau coridoare lungi, pâlpâirea este vizibilă în timpul mișcării. Pentru a suprima aceste dificultăți, se folosește filtrarea (de obicei bi- sau tri-liniară).

Filtrarea biliniară este o metodă de eliminare a distorsiunii imaginii. Când un obiect se rotește sau se mișcă încet, pixelii pot sări dintr-un loc în altul, ceea ce provoacă pâlpâirea. Pentru a reduce acest efect, filtrarea biliniară necesită o medie ponderată a patru pixeli de textură adiacenți pentru a afișa un punct de suprafață.

Filtrarea triliniară este ceva mai complexă. Pentru a obține fiecare pixel din imagine, se ia o medie ponderată a rezultatelor a două niveluri de filtrare biliniară. Imaginea rezultată va fi și mai clară și mai puțin pâlpâitoare.

Texturile cu care se formează suprafața unui obiect își schimbă aspectul în funcție de modificarea distanței de la obiect la poziția ochilor privitorului. Într-o imagine în mișcare, de exemplu, pe măsură ce un obiect se îndepărtează de vizualizator, bitmap-ul texturii ar trebui să scadă în dimensiune odată cu dimensiunea obiectului afișat. Pentru a efectua această conversie, GPU convertește bitmapurile de textură la dimensiunea adecvată pentru a acoperi suprafața obiectului, dar imaginea trebuie să rămână naturală, de exemplu. obiectul nu trebuie deformat într-un mod neașteptat.

Pentru a evita schimbările neașteptate, majoritatea proceselor grafice creează o serie de hărți de biți de textură prefiltrate, cu rezoluție redusă, un proces numit mapare mip. Apoi, programul de grafică determină automat ce textură să folosească pe baza detaliilor imaginii care este deja afișată pe ecran. În consecință, dacă un obiect scade în dimensiune, și dimensiunea bitmap-ului său de textură scade.

Dar să revenim la mașina noastră de curse. Drumul în sine pare deja realist, dar există probleme cu marginile sale! Amintiți-vă cum arată o linie dacă nu este paralelă cu marginea ecranului. Deci drumul nostru are „margini zdrențuite”. Și pentru a combate această deficiență de imagine se folosește.

Margini rupte		Margini fine

Este o modalitate de procesare (interpolare) a pixelilor pentru a produce margini (borduri) mai clare ale unei imagini (obiect). Cea mai des folosită tehnică este de a crea o tranziție lină de la culoarea liniei sau a marginii la culoarea de fundal. Culoarea unui punct situat la limita obiectelor este determinată ca media culorilor a două puncte de limită. Cu toate acestea, în unele cazuri, un efect secundar al anti-aliasing este estomparea marginilor.

Ne apropiem de un punct cheie în funcționarea tuturor algoritmilor 3D. Să presupunem că pista pe care circulă mașina noastră de curse este înconjurată o cantitate mare diverse obiecte - clădiri, copaci, oameni.
Aici procesorul 3D se confruntă cu problema principală a modului de a determina ce obiecte se află în câmpul vizual și cum sunt acestea iluminate. Mai mult, să știi ce este vizibil în acest moment, insuficient. De asemenea, este necesar să aveți informații despre poziția relativă a obiectelor. Pentru a rezolva această problemă, se folosește o tehnică numită z-buffering. Aceasta este cea mai fiabilă metodă de îndepărtare a suprafețelor ascunse. Așa-numitul z-buffer stochează valorile adâncimii tuturor pixelilor (coordonatele z). Când este calculat (redat) un nou pixel, adâncimea acestuia este comparată cu valorile stocate în z-buffer și, mai precis, cu adâncimile pixelilor deja redați cu aceleași coordonate x și y. Dacă noul pixel are o valoare de adâncime mai mare decât orice valoare din z-buffer, noul pixel nu este scris în buffer pentru afișare; dacă este mai mică, este scris.

Z-buffering atunci când este implementat în hardware crește foarte mult performanța. Cu toate acestea, z-buffer-ul ocupă cantități mari de memorie: de exemplu, chiar și la o rezoluție de 640x480, un z-buffer pe 24 de biți va ocupa aproximativ 900 KB. Această memorie trebuie instalată și pe placa video 3D.

Rezoluția unui buffer z este cel mai important atribut al acestuia. Este esențial pentru afișarea de înaltă calitate a scenelor cu mare profunzime. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât discretitatea coordonatelor z este mai mare și redarea obiectelor îndepărtate este mai precisă. Dacă nu există o rezoluție insuficientă la randare, se poate întâmpla ca două obiecte suprapuse să primească aceeași coordonată z, ca urmare, echipamentul nu va ști care obiect este mai aproape de observator, ceea ce poate provoca distorsiuni ale imaginii.
Pentru a evita aceste efecte, plăcile profesionale au un z-buffer pe 32 de biți și sunt echipate cu cantități mari de memorie.

Pe lângă elementele de bază de mai sus, plăcile grafice 3D au de obicei capacitatea de a reda o anumită cantitate de funcții suplimentare. De exemplu, dacă ați condus mașina de curse în nisip, vederea dvs. ar fi obstrucționată de praful în creștere. Pentru a implementa aceste efecte și similare, se folosește aburirea. Acest efect este creat prin combinarea pixelilor de culoare de computer amestecați cu culoarea ceață sub controlul unei funcții care determină adâncimea ceții. Folosind același algoritm, obiectele îndepărtate sunt scufundate în ceață, creând iluzia distanței.

Lumea reală este formată din obiecte transparente, translucide și opace. Pentru a ține cont de această circumstanță, se folosește amestecarea alfa - o metodă de transmitere a informațiilor despre transparența obiectelor translucide. Efectul translucid este creat prin combinarea culorii pixelului original cu pixelul aflat deja în tampon.
Ca rezultat, culoarea punctului este o combinație a culorilor primului plan și fundalului. De obicei, coeficientul alfa are o valoare normalizată între 0 și 1 pentru fiecare pixel de culoare. Pixel nou = (alfa)(culoarea pixelului A) + (1 - alfa)(culoarea pixelului B).

Evident, pentru a crea o imagine realistă a ceea ce se întâmplă pe ecran, este necesar să-i actualizezi frecvent conținutul. La formarea fiecărui cadru următor, acceleratorul 3D parcurge din nou întreaga cale de calcul, așa că trebuie să aibă o viteză considerabilă. Dar grafica 3D folosește și alte metode pentru a face mișcarea lină. Cea cheie este Double Buffering.
Imaginează-ți vechiul truc al animatorilor care desenează un personaj de desene animate pe colțurile unui teanc de hârtie, poziția schimbându-se ușor pe fiecare foaie ulterioară. După ce am defilat prin întreaga stivă, îndoind un colț, vom vedea mișcarea lină a eroului nostru. Double Buffering în animația 3D are aproape același principiu de funcționare, adică. următoarea poziție a personajului este deja desenată înainte ca pagina curentă să fie răsturnată. Fără tamponare dublă, imaginea nu va avea netezimea necesară, adică. va fi intermitent. Bufferingul dublu necesită două zone rezervate în tamponul de cadru al plăcii grafice 3D; ambele zone trebuie să se potrivească cu dimensiunea imaginii afișate pe ecran. Metoda folosește două buffer-uri pentru a primi imaginea: unul pentru afișarea imaginii, celălalt pentru randare. În timp ce conținutul unui buffer este afișat, redarea are loc în celălalt. Când următorul cadru este procesat, tampoanele sunt schimbate (schimbate). Astfel, jucătorul vede o imagine excelentă tot timpul.

Pentru a încheia discuția noastră despre algoritmii utilizați în acceleratoarele grafice 3D, să încercăm să ne dăm seama cum folosirea tuturor efectelor separat ne permite să obținem o imagine holistică. Grafica 3D este implementată folosind un mecanism în mai multe etape numit conductă de randare.
Utilizarea procesării pipeline face posibilă accelerarea în continuare a execuției calculelor datorită faptului că calculele pentru următorul obiect pot fi începute înainte ca calculele celui anterior să fie finalizate.

Conducta de randare poate fi împărțită în 2 etape: procesare geometrică și rasterizare.

În prima etapă a prelucrării geometrice, se realizează transformarea coordonatelor (rotația, translația și scalarea tuturor obiectelor), tăierea părților invizibile ale obiectelor, calculele de iluminare, determinarea culorii fiecărui vârf luând în considerare toate sursele de lumină și procesul de împărțire. imaginea în forme mai mici. Pentru a descrie natura suprafeței unui obiect, acesta este împărțit în diferite poligoane.
Cel mai adesea, la afișarea obiectelor grafice, se utilizează împărțirea în triunghiuri și patrulatere, deoarece acestea sunt cele mai ușor de calculat și ușor de manipulat. În acest caz, coordonatele obiectelor sunt convertite din reprezentare reală în reprezentare întreagă pentru a accelera calculele.

În a doua etapă, toate efectele descrise sunt aplicate imaginii în următoarea secvență: îndepărtarea suprafețelor ascunse, aplicarea texturilor ținând cont de perspectivă (folosind un z-buffer), aplicarea efectelor de ceață și transluciditate, anti-aliasing. După aceasta, următorul punct este considerat gata pentru a fi plasat în buffer de la următorul cadru.

Din toate cele de mai sus, puteți înțelege în ce scopuri este folosită memoria instalată pe placa de accelerație 3D. Stochează texturi, buffer-ul z și bufferele de cadru următor. Când utilizați magistrala PCI, nu puteți utiliza RAM obișnuită în aceste scopuri, deoarece performanța plăcii video va fi limitată semnificativ debitului cauciucuri. Acesta este motivul pentru care avansarea magistralei AGP este deosebit de promițătoare pentru dezvoltarea graficii 3D, permițându-vă să conectați cipul 3D direct la procesor și, prin urmare, să organizați schimbul rapid de date cu RAM. Această soluție, în plus, ar trebui să reducă costul acceleratoarelor 3D datorită faptului că va rămâne doar puțină memorie la bord pentru frame-buffer-ul propriu-zis.

Concluzie

Adoptarea pe scară largă a graficii 3D a cauzat o creștere a puterii computerului fără nicio creștere semnificativă a prețului acestora. Utilizatorii sunt copleșiți de posibilități și sunt dornici să le încerce pe computerele lor. O serie de noi carduri 3D permit utilizatorilor să vadă grafică 3D în timp real pe computerele lor de acasă. Aceste noi acceleratoare vă permit să adăugați realism imaginilor și să accelerați producția grafică prin ocolirea procesorului, bazându-vă pe capabilitățile hardware native.

Deși capabilitățile 3D sunt utilizate în prezent doar în jocuri, se crede că și aplicațiile de afaceri vor beneficia de ele în viitor. De exemplu, instrumentele de proiectare asistată de computer trebuie deja să afișeze obiecte 3D. Acum, crearea și proiectarea vor fi posibile calculator personal datorită oportunităților care se deschid. Grafică 3D, ar putea, de asemenea, să schimbe modul în care oamenii interacționează cu computerele. Utilizarea interfețelor de programe tridimensionale ar trebui să facă procesul de comunicare cu un computer chiar mai simplu decât este în prezent.

Ați stăpânit editarea graficelor bidimensionale, cum ar fi graficele raster, folosind următoarele produse software Cum Adobe Photoshopși alții ca ea. Dar de ce să te oprești la 2D când poți folosi libertatea creativă completă în toată măsura, și anume în 3D. Astăzi există multe programe pentru modelarea, animarea și vizualizarea obiectelor tridimensionale. De exemplu, Autodesk Maya, Houdini, LightWave 3D, Rhinoceros și fiecare dintre ele este bun în felul său, dar recomand unui începător să folosească 3Ds MAX de la Autodesk. Deoarece în acest program a fost posibil să se creeze, după cum mi se pare, o combinație între ușurința de gestionare și eficacitatea rezultatului final. Și într-adevăr, pentru un utilizator începător, acest program este foarte simplu și necomplicat pentru a crea modele 3D mici și, cel mai important, nu este doar simplu, ci și rapid.

Cu 3Ds MAX este foarte ușor și rapid să creezi obiecte tridimensionale simple și necomplicate, cum ar fi bile, cutii, cilindri, conuri, piramide și chiar un ceainic. Dar acestea sunt, să spunem, obiecte primitive și, de asemenea, puteți crea compoziții și modele destul de complexe. De asemenea, puteți efectua orice fel de manipulare cu aceste obiecte. Măriți, micșorați, editați, rotiți în orice direcție și pictați în diferite culori și nuanțe, în general, jucați după cum doriți. Ceea ce nu este mai puțin important pentru un web designer. De acolo, puteți crea diferite miniaturi sau scene 3D, de exemplu pentru site-ul sau blogul dvs. de pe Internet.

Ca exemplu de cât de ușor este de utilizat acest program, vă voi arăta cum să creați text 3D. Aici se face destul de simplu și rapid. De asemenea, puteți crea text 3D interesant și frumos prin aplicarea și utilizarea fonturilor frumoase pentru blogul dvs. web.

Exemplu: Nr. 1 – Text volumetric 3D, cu un font frumos

Lansați programul și creați un nou proiect Fișier -> Nou... selectați New All și faceți clic pe OK.

Apoi, în meniul Creare, unde puteți selecta tipul de element pe care vrem să-l creăm, faceți clic pe butonul Forme - creând forme bidimensionale. Și apăsați butonul Text.. Tot în acești parametri puteți selecta orice tip de font doriți și dimensiunea acestuia.

După care dai clic calm în centrul ferestrei Perspectivă cu butonul stâng al mouse-ului, unde ar trebui să apară textul tău. Dar textul este încă bidimensional - plat; pentru ca acesta să devină tridimensional, trebuie să fie întins. Pentru a face acest lucru, modificăm textul plat selectat - mergeți la meniul Modificare și în el deschideți Lista de modificatori și căutați Extrude în el și faceți clic pe el. Apoi, în parametrii de mai jos, trebuie să setați valoarea Sumei: cât să extindeți textul. După aceste manipulări simple, ar trebui să avem un text voluminos.

Dar înainte de a vă vizualiza pe deplin proiectul, trebuie să îl rotiți puțin, să ajustați unghiul de vedere al textului nostru. În acest scop există un astfel de panou pentru controlul vederilor/proiecțiilor, schimbarea direcției și unghiului de vizualizare. În el trebuie să selectați Arc Rotate, astfel încât să puteți schimba unghiul de vizualizare în fereastra de perspectivă. Acum, în fereastra de perspectivă, puteți roti, privi și vizualiza textul voluminos în orice mod doriți. Când vă decideți asupra aspectului care vă place, puteți trece la vizualizarea rezultatului final.

Probabil că citiți acest articol pe ecranul unui monitor de computer sau al unui dispozitiv mobil - un afișaj care are dimensiuni reale, înălțime și lățime. Dar când vizionați, de exemplu, desenul animat Toy Story sau jucați jocul Tomb Raider, vă uitați la o lume tridimensională. Unul dintre cele mai uimitoare lucruri despre o lume 3D este că lumea pe care o vedeți ar putea fi lumea în care trăim, lumea în care vom trăi mâine sau o lume care trăiește doar în mintea creatorilor de filme sau de jocuri. Și toate aceste lumi pot apărea pe un singur ecran - acesta este cel puțin interesant.
Cum ne păcălește un computer ochii să creadă că atunci când ne uităm la un ecran plat vedem profunzimea imaginii prezentate? Cum se asigură dezvoltatorii de jocuri că vedem personaje reale mișcându-se într-un peisaj real? Astăzi vă voi povesti despre trucurile vizuale folosite de designerii grafici și despre modul în care totul este conceput și ni se pare atât de simplu. De fapt, totul nu este simplu și pentru a afla ce este grafica 3D, mergi la tăietură - acolo vei găsi o poveste fascinantă, în care, sunt sigur, te vei cufunda cu o plăcere fără precedent.

Ce face o imagine tridimensională?

O imagine care are sau pare să aibă înălțime, lățime și adâncime este tridimensională (3D). O imagine care are înălțime și lățime, dar fără adâncime, este bidimensională (2D). Amintește-mi unde găsești imagini bidimensionale? - Aproape peste tot. Amintiți-vă chiar și de simbolul obișnuit de pe ușa toaletei, indicând o tarabă pentru un gen sau altul. Simbolurile sunt concepute astfel încât să le puteți recunoaște și recunoaște dintr-o privire. De aceea folosesc doar cele mai elementare forme. Informații mai detaliate despre un simbol vă pot spune ce fel de haine poartă acea persoană mică atârnată pe ușă sau culoarea părului, cum ar fi simbolismul ușii unei toalete pentru femei. Aceasta este una dintre principalele diferențe între modul în care sunt utilizate grafica 3D și 2D: grafica 2D este simplă și memorabilă, în timp ce grafica 3D utilizează mai multe detalii și împachetează semnificativ mai multe informații într-un obiect aparent obișnuit.

De exemplu, triunghiurile au trei linii și trei unghiuri - tot ceea ce este necesar pentru a spune în ce constă triunghiul și ce reprezintă în general. Cu toate acestea, priviți triunghiul din cealaltă parte - o piramidă este o structură tridimensională cu patru laturi triunghiulare. Vă rugăm să rețineți că în acest caz există deja șase linii și patru colțuri - din aceasta constă piramida. Vedeți cum un obiect obișnuit poate deveni tridimensional și conține mult mai multe informații necesare pentru a spune povestea unui triunghi sau piramidă.

De sute de ani, artiștii au folosit câteva trucuri vizuale care pot face ca o imagine 2D plată să pară o fereastră către lumea reală 3D. Puteți vedea un efect similar într-o fotografie obișnuită pe care o puteți scana și vizualiza pe monitorul unui computer: obiectele din fotografie par mai mici atunci când sunt mai departe; obiectele din apropierea obiectivului camerei sunt focalizate, ceea ce înseamnă, în consecință, totul în spatele obiectelor focalizate este neclar. Culorile tind să fie mai puțin vibrante dacă subiectul nu este la fel de aproape. Când vorbim astăzi despre grafica 3D pe computere, vorbim despre imagini care se mișcă.

Ce este grafica 3D?

Pentru mulți dintre noi, jocul pe un computer personal dispozitiv mobil sau, în general, un sistem avansat de joc este exemplul cel mai izbitor și modalitatea comună prin care putem contempla grafica tridimensională. Toate aceste jocuri generate de computer și filme interesante trebuie să parcurgă trei pași de bază pentru a crea și prezenta scene 3D realiste:

1. Crearea unei lumi virtuale 3D
2. Stabilirea ce parte a lumii va fi afișată pe ecran
3. Determinarea cum va arăta un pixel de pe ecran, astfel încât imaginea completă să apară cât mai realistă posibil

Crearea unei lumi virtuale 3D
Lumea virtuală 3D nu este, desigur, la fel cu lumea reală. Crearea unei lumi virtuale 3D este o lucrare complexă de vizualizare pe computer a unei lumi asemănătoare celei reale, a cărei creare folosește un număr mare de instrumente și care implică detalii extrem de ridicate. Luați, de exemplu, o parte foarte mică din lumea reală - mâna dvs. și desktopul de sub ea. Mâna ta are calități speciale care determină modul în care se poate mișca și să apară în exterior. Articulațiile degetelor se îndoaie numai spre palmă și nu opus. Dacă loviți masa, nu i se va întâmpla nicio acțiune - masa este solidă. În consecință, mâna nu poate trece prin desktop. Puteți dovedi că această afirmație este adevărată privind ceva natural, dar în lumea virtuală tridimensională lucrurile sunt complet diferite - în lumea virtuală nu există natură, nu există lucruri naturale precum mâna ta, de exemplu. Obiectele din lumea virtuală sunt complet sintetice - acestea sunt singurele proprietăți care li se oferă software. Programatorii folosesc instrumente speciale și proiectează lumi virtuale 3D cu grijă extremă pentru a se asigura că totul se comportă într-un anumit mod în orice moment.

Cât de mult din lumea virtuală este afișată pe ecran?
În orice moment, ecranul arată doar o mică parte din lumea virtuală 3D creată pentru jocul pe calculator. Ceea ce se afișează pe ecran sunt anumite combinații de moduri în care este definită lumea, unde iei decizii despre unde să mergi și ce să vezi. Indiferent unde mergi - înainte sau înapoi, sus sau jos, stânga sau dreapta - lumea virtuală 3D din jurul tău determină ceea ce vezi atunci când te afli într-o anumită poziție. Ceea ce vezi are sens de la o scenă la alta. Dacă te uiți la un obiect de la aceeași distanță, indiferent de direcție, ar trebui să apară sus. Fiecare obiect trebuie să arate și să se miște în așa fel încât să crezi că are aceeași masă ca obiectul real, că este la fel de dur sau moale ca obiectul real și așa mai departe.

Programatori care scriu jocuri pe calculator, depuneți mult efort pentru a dezvolta lumi virtuale 3D și a le face astfel încât să puteți rătăci fără să întâlniți nimic care să vă facă să vă gândiți: „Asta nu s-ar putea întâmpla în această lume!” Ultimul lucru pe care vrei să-l vezi sunt două obiecte solide care pot trece unul prin celălalt. Acesta este un memento dur că tot ceea ce vezi este o falsă. Al treilea pas implică cel puțin la fel de multe calcule ca ceilalți doi pași și trebuie să aibă loc și în timp real.

Iluminare și perspectivă

Când intri într-o cameră, aprinzi lumina. Probabil că nu vă petreceți mult timp întrebându-vă cum funcționează de fapt și cum vine lumina de la lampă și călătorește prin cameră. Dar oamenii care lucrează cu grafică 3D trebuie să se gândească la asta, deoarece toate suprafețele și wireframes din jur și lucruri de genul acesta trebuie să fie iluminate. O metodă, trasarea razelor, implică secțiuni de cale pe care razele luminoase le parcurg atunci când părăsesc un bec, scapă de oglinzi, pereți și alte suprafețe reflectorizante și, în final, aterizează pe obiecte cu intensități diferite din unghiuri diferite. Acest lucru este dificil, deoarece un bec poate produce un singur fascicul, dar în majoritatea camerelor se folosesc mai multe surse de lumină - mai multe lămpi, lămpi de tavan(candelabre), lămpi de podea, ferestre, lumânări și așa mai departe.

Iluminarea joacă un rol cheie în două efecte care dau aspect, greutatea și rezistența exterioară a obiectelor: umbrire și umbre. Primul efect, umbrirea, este în cazul în care mai multă lumină cade asupra unui obiect dintr-o parte decât din cealaltă. Umbrirea oferă subiectului mult naturalism. Această umbrire face ca pliurile păturii să fie adânci și moi, iar pomeții înalți să pară izbitori. Aceste diferențe în intensitatea luminii întăresc iluzia generală că un obiect are adâncime, precum și înălțime și lățime. Iluzia de masă vine din al doilea efect - umbră.

Solidele aruncă umbre atunci când lumina cade asupra lor. Puteți vedea acest lucru când observați umbra pe care un ceas de soare sau un copac o aruncă pe trotuar. Prin urmare, suntem obișnuiți să vedem obiecte reale și oameni care aruncă umbre. În 3D, umbra întărește din nou iluzia, creând efectul de a fi în lumea reală, mai degrabă decât într-un ecran de forme generate matematic.

Perspectivă
Perspectiva este un cuvânt care poate însemna multe lucruri, dar de fapt descrie un efect simplu pe care l-a văzut toată lumea. Dacă stai pe marginea unui drum lung și drept și privești în depărtare, pare că ambele părți ale drumului converg într-un punct de la orizont. De asemenea, dacă copacii sunt aproape de drum, copacii mai departe vor părea mai mici decât copacii mai aproape de tine. De fapt, copacii vor părea să convergă într-un anumit punct al orizontului format în apropierea drumului, dar nu este cazul. Când toate obiectele dintr-o scenă par să ajungă să converge într-un punct din depărtare, aceasta este perspectiva. Există multe variante ale acestui efect, dar majoritatea graficelor 3D folosesc același punct de vedere pe care tocmai l-am descris.

Adancimea terenului

Un alt efect optic folosit cu succes pentru a crea obiecte grafice tridimensionale este adâncimea câmpului. Folosind exemplul meu cu copaci, pe lângă cele de mai sus, mai există și altul lucru interesant. Dacă te uiți la copacii din apropiere, copacii mai departe vor părea să nu fie focalizați. Regizorii de film și animatorii pe computer folosesc acest efect, profunzimea câmpului, în două scopuri. Primul este de a spori iluzia de profunzime în scena pe care o vizionează utilizatorul. Al doilea scop este ca utilizarea profunzimii de câmp de către regizori să le concentreze atenția asupra subiectelor sau actorilor care sunt considerați cei mai importanți. Pentru a vă atrage atenția asupra altuia decât eroina filmului, de exemplu, poate fi folosită o „profunzime mică de câmp”, în care doar actorul este în centrul atenției. O scenă care este concepută pentru a vă oferi o impresie completă va folosi în schimb „adâncimea adâncă a câmpului” pentru a menține cât mai multe obiecte posibil în focalizare și astfel vizibile pentru privitor.

Netezire

Un alt efect care se bazează și pe păcălirea ochiului este anti-aliasing. Sistemele grafice digitale sunt foarte bune la crearea liniilor clare. Dar se mai întâmplă și ca liniile diagonale să aibă mâna de sus (apar destul de des în lumea reală, iar apoi computerul reproduce linii care amintesc mai mult de scări (cred că știi ce este o scară când examinezi obiectul imagine în detaliu). )). Deci, pentru a vă păcăli ochiul să vadă o curbă sau o linie netedă, computerul poate adăuga anumite nuanțe de culoare rândurilor de pixeli care înconjoară linia. Cu această „culoare gri” a pixelilor, computerul îți înșală de fapt ochii și, între timp, crezi că nu mai sunt pași zimțați. Acest proces de adăugare de pixeli colorați suplimentari pentru a păcăli ochiul se numește anti-aliasing și este una dintre tehnicile care sunt create manual de grafica pe computer 3D. O altă sarcină dificilă pentru un computer este crearea animație 3D, un exemplu din care vă va fi prezentat în secțiunea următoare.

Exemple reale

Când toate trucurile pe care le-am descris mai sus sunt folosite împreună pentru a crea o scenă uimitor de reală, rezultatul este la înălțimea efortului. Cele mai recente jocuri, filme și obiecte generate de mașini sunt combinate cu fundaluri fotografice pentru a spori iluzia. Puteți vedea rezultate uimitoare când comparați fotografii și o scenă generată de computer.

Fotografia de mai sus arată un birou tipic care folosește trotuarul ca intrare. Într-una dintre fotografiile următoare, o minge simplă a fost plasată pe trotuar și scena a fost fotografiată. A treia fotografie reprezintă utilizarea unui computer program de grafică, care a creat de fapt mingea care de fapt nu există în această fotografie. Puteți spune că există diferențe semnificative între aceste două fotografii? Cred că nu.

Crearea de animații și apariții live

Până acum ne-am uitat la instrumente care fac ca orice imagine digitală să pară mai realistă - indiferent dacă imaginea este o imagine statică sau o parte dintr-o secvență de animație. Dacă este o secvență animată, atunci programatorii și designerii vor folosi și mai multe trucuri vizuale diferite pentru a face să pară ca o „acțiune live”, mai degrabă decât imagini generate de computer.

Câte cadre pe secundă?
Când mergi să vezi un film de succes la cinematograful local, secvența de imagini numită cadre rulează cu 24 de cadre pe secundă. Deoarece retinele noastre rețin o imagine pentru puțin mai mult de 1/24 de secundă, ochii majorității oamenilor vor amesteca cadrele într-o imagine continuă de mișcare și acțiune.

Dacă nu înțelegeți ce tocmai am scris, să ne uităm la asta astfel: asta înseamnă că fiecare cadru al unui film este o fotografie făcută la o viteză a obturatorului (expunere) de 1/24 de secundă. Astfel, dacă te uiți la unul dintre numeroasele cadre ale unui film de curse, vei vedea că unele dintre mașinile de curse sunt „neclare” deoarece au fost conduse cu viteză mare în timp ce camera era deschisă. Această neclaritate a lucrurilor create de mișcarea rapidă este ceea ce suntem obișnuiți să vedem și face parte din ceea ce face o imagine reală pentru noi atunci când o privim pe un ecran.

Cu toate acestea, imaginile digitale 3D nu sunt fotografii până la urmă, așa că nu apare niciun efect de estompare atunci când subiectul se mișcă în cadru în timpul fotografierii. Pentru a face imaginile mai realiste, estomparea trebuie adăugată în mod explicit de către programatori. Unii designeri cred că este nevoie de mai mult de 30 de cadre pe secundă pentru a „depăși” această lipsă de estompare naturală, motiv pentru care jocurile au fost împinse să ajungă. nou nivel- 60 de cadre pe secundă. În timp ce acest lucru permite fiecărei imagini individuale să apară în detaliu și să afișeze obiecte în mișcare în trepte mai mici, crește semnificativ numărul de cadre pentru o anumită secvență de acțiune animată. Există și alte anumite piese de imagini în care randarea exactă pe computer trebuie sacrificată de dragul realismului. Acest lucru este valabil atât pentru obiectele în mișcare, cât și pentru cele staționare, dar aceasta este o poveste complet diferită.

Să venim la final

Grafica pe computer continuă să uimească întreaga lume prin crearea și generarea unei game largi de obiecte și scene cu adevărat realiste, în mișcare și nemișcare. Din 80 de coloane și 25 de linii de text monocrom, grafica a avansat semnificativ, iar rezultatul este clar - milioane de oameni joacă jocuri și rulează o mare varietate de simulări cu tehnologia actuală. Noile procesoare 3D își vor face și ele simțită prezența - datorită lor, vom putea explora literalmente alte lumi și vom experimenta lucruri pe care nu am îndrăznit să le încercăm până acum. viata reala. În sfârșit, revenim la exemplul mingii: cum a fost creată această scenă? Răspunsul este simplu: imaginea are o minge generată de computer. Nu este ușor să spui care dintre cele două este autentică, nu-i așa? Lumea noastră este uimitoare și trebuie să fim la înălțimea ei. Sper că l-ai găsit interesant și ai învățat o altă informație interesantă.

Programele de modelare 3D pot ajuta la transformarea unor idei în modele și prototipuri frumoase care pot fi folosite ulterior pentru o varietate de scopuri. Aceste instrumente vă permit să creați modele de la zero, indiferent de nivelul de calificare. Unele editoare 3D sunt destul de simple, astfel încât chiar și un începător le poate stăpâni într-un timp scurt. Astăzi, modelele 3D sunt folosite într-o mare varietate de domenii: cinema, jocuri pe calculator, design interior, arhitectură și multe altele.

Alegerea celui mai bun software de modelare este adesea dificilă, deoarece nu este ușor să găsești un program care să aibă toate funcționalitățile necesare. FreelanceToday vă aduce în atenție 20 programe gratuite pentru modelare 3D.

Daz Studio este un software de modelare 3D puternic, dar complet gratuit. Acest lucru nu înseamnă că acesta este un instrument ușor de învățat; începătorii vor trebui să petreacă mult timp studiind capacitățile programului. Creatorii programului s-au ocupat de experiența utilizatorului, dar comoditatea Daz Studio nu va fi apreciată imediat. Una dintre caracteristicile programului este crearea de imagini 3D accelerate de GPU în timpul redării, ceea ce face posibilă crearea unor modele foarte realiste. Daz Studio are și suport pentru crearea de scene și funcționalități pentru animarea modelelor.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

Software-ul gratuit de modelare 3D Open SCAD este conceput pentru design serios (design industrial, interioare, arhitectură). Creatorii programului au fost mult mai puțin interesați de aspectele artistice. Spre deosebire de alte programe similare, Open SCAD nu este un instrument interactiv - este un compilator 3D care afișează detaliile proiectului în trei dimensiuni.

Disponibil pentru: Ferestre | OS X | Linux

AutoDesk 123D este un set mare diverse instrumente pentru CAD și modelare 3D. Folosind programul, puteți proiecta, crea și vizualiza aproape orice model 3D. AutoDesk acceptă și tehnologia de imprimare 3D. Site-ul principal AutoDesk 123D are mai multe site-uri satelit, unde puteți găsi o mulțime de modele 3D gratuite interesante pe care le puteți experimenta sau doar le puteți utiliza în propriile scopuri.

Disponibil pentru: Ferestre | OS X | iOS |

Meshmixer 3.0 vă permite să proiectați și să vizualizați structuri 3D combinând două sau mai multe modele în doar câteva pași simpli. Programul are o funcție convenabilă „tăiați și lipiți” pentru aceasta, adică puteți tăia părțile necesare din model și le puteți lipi într-un alt model. Programul acceptă chiar și sculptarea - utilizatorul poate crea o sculptură virtuală, modelând și rafinând suprafața în același mod ca și cum ar sculpta un model din lut. Și toate acestea în timp real! Programul acceptă imprimarea 3D, modelele finite sunt complet optimizate pentru a fi trimise la imprimantă.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

3DReshaper este un software de modelare 3D accesibil și ușor de utilizat. Programul poate fi utilizat în diverse domenii precum artă, minerit, inginerie civilă sau construcții navale. 3DReshaper vine cu suport pentru diverse scenarii și texturi și are multe instrumente și funcții utile pentru a facilita procesul de modelare 3D.

DisponibilPentru: Windows

Programul gratuit 3D Crafter este conceput pentru modelarea 3D în timp real și crearea de animații. Caracteristica principală a acestui editor este abordarea intuitivă prin drag-and-drop. Modelele complexe pot fi construite folosind forme simple, programul acceptă sculptarea și imprimarea 3D. Acesta este unul dintre cele mai multe instrumente convenabile pentru a crea animație.

DisponibilPentru: Windows

PTC Creo este un sistem cuprinzător conceput special pentru ingineri mecanici, designeri și tehnologi. Programul va fi util și pentru designerii care creează produse folosind metode de proiectare asistată de computer. Modelarea directă vă permite să creați modele din desene existente sau să utilizați programul pentru a vizualiza idei noi. Modificările geometriei unui obiect pot fi făcute foarte rapid, ceea ce accelerează semnificativ procesul de lucru. Programul, spre deosebire de cele anterioare, este plătit, dar există o perioadă de încercare de 30 de zile și o versiune gratuită pentru profesori și studenți.

DisponibilPentru: Windows

Software-ul gratuit LeoCAD este un sistem de proiectare asistată de computer pentru modele LEGO virtuale. Există versiuni pentru Windows, Mac OS și Linux. Programul poate fi o alternativă bună la Lego Digital Designer (LDD), deoarece are o interfață simplă, acceptă cadre cheie și funcționează în modul animație. Este suportul pentru animație care diferențiază LeoCAD de alte programe de natură similară.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Programul VUE Pioneer vă va ajuta să creați un model tridimensional pentru vizualizarea peisajului. Software-ul poate fi util pentru utilizatorii avansați care caută instrumente de randare convenabile. Pioneer vă permite să creați peisaje 3D uimitoare cu un număr mare de presetări și oferă acces direct la conținutul Cornucopia 3D. Folosind programul puteți crea multe efecte de lumină.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

Netfabb nu este doar un program pentru vizualizarea scenelor 3D interactive, ci poate fi folosit pentru a analiza, edita și modifica modele 3D. Programul acceptă imprimarea 3D și este cel mai ușor și mai simplu instrument în ceea ce privește instalarea și utilizarea.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Programul gratuit NaroCad este un sistem complet și extensibil de proiectare asistată de computer, bazat pe tehnologia OpenCascade și rulează pe Platforme Windowsși Linux. Programul are toate funcționalitățile necesare și acceptă operațiuni de modelare 3D de bază și avansate. Funcțiile programului pot fi extinse folosind plugin-uri și o interfață software.

DisponibilPentru: Ferestre | Linux

LEGO Digital Designer vă permite să construiți modele 3D folosind cărămizi LEGO virtuale. Rezultatul poate fi exportat în diferite formate și poate fi continuat să lucreze în alte editoare 3D.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X

Programul gratuit ZCAD poate fi folosit pentru a crea desene 2D și 3D. Editorul acceptă diverse platforme și oferă unghiuri mari de vizualizare. Prezența multor instrumente convenabile vă permite să rezolvați majoritatea problemelor asociate cu modelarea obiectelor tridimensionale. Interfața cu utilizatorul a programului este simplă și intuitivă, ceea ce facilitează foarte mult procesul de desen. Proiectul finalizat poate fi salvat în format AutoCAD și în alte formate 3D populare.

DisponibilPentru: Ferestre | Linux

Versiunea gratuită a Houdini FX, Houdini Apprentice, este utilă studenților, artiștilor și pasionaților care creează proiecte de modele 3D necomerciale. Programul are o funcționalitate oarecum redusă, dar în același timp destul de largă și atent gândită interfața cu utilizatorul. Spre dezavantaje versiune gratuită Acesta poate include un filigran care este afișat pe vizualizarea 3D.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Aplicația pentru foile de lucru de proiectare vă permite să creați modele 3D destul de detaliate. Creatorii programului s-au ocupat de funcții care vă permit să eliminați zonele cu probleme prin modificări și completări la designul existent. DesignSpark poate fi folosit și pentru a schimba rapid conceptul de produs 3D. Programul acceptă tehnici de modelare directă și imprimarea 3D a modelelor.

DisponibilPentru: Windows

FreeCAD este un modelator 3D parametric conceput pentru a crea obiecte reale de orice dimensiune. Utilizatorul poate schimba cu ușurință designul folosind istoricul modelului și modificarea parametrilor individuali. Programul este multi-platformă și poate citi și scrie diferite formate de fișiere. FreeCAD vă permite să vă creați propriile module și apoi să le utilizați în continuare.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

Programul gratuit Sculptris va deschide utilizatorilor o fereastră către lumea interesantă a 3D. Sculptris oferă navigare convenabilă și ușurință în utilizare. Programul poate fi stăpânit cu ușurință chiar și de un începător care nu are experiență în artă digitală sau modelare 3D. Procesul de lucru este conceput astfel încât să puteți uita de geometrie și să creați pur și simplu un model, folosind în același timp cu atenție resursele computerului.

Disponibil pentru: Ferestre | Linux

MeshMagic poate fi folosit pentru a reda fișiere 3D, precum și pentru a crea obiecte 2D sau pentru a le converti în 3D. Software-ul are o interfață intuitivă și poate fi folosit pentru a rezolva o mare varietate de probleme. Mesh Magic în prezent acceptă numai Windows. Rezultatul este salvat în formatul popular STL, care poate fi deschis și editat în majoritatea instrumentelor de modelare 3D online și offline.

DisponibilPentru: Windows

Open Cascade este un kit de dezvoltare software conceput pentru a crea aplicații legate de CAD 3D. Include biblioteci de clasă C++ personalizate, dezvoltate de comunitate, care pot fi utilizate pentru modelarea, vizualizarea și comunicarea datelor și pentru dezvoltarea rapidă a aplicațiilor.

DisponibilPentru: Ferestre | OS X | Linux

În fiecare zi, vedem cu toții o cantitate uriașă de reclame, filme, desene animate și alte produse media în lumea noastră modernă. Lumea tehnologiei, fără de care, se pare, milioane de oameni din întreaga lume nu vor mai putea trăi.

Aproape toți oamenii știu că o parte din ce în ce mai mare a artei moderne este creată folosind grafica pe computer. Dar doar câțiva dintre ei înțeleg diferența dintre grafica raster și grafica vectorială și grafica fractală din grafica 3D. Ne vom uita la aceste diferențe astăzi. Și altele descriere detaliata Cele mai multe programe și costurile acestora pot fi găsite pe site-ul https://www.architect-design.ru. Deci, hai să aflăm.

Putem spune că acest tip (tip) de grafică pe computer este cel mai comun. Depozite de fotografii de vacanță și milioane de fotografii ale celor mai drăguți pisoi de pe Internet - toate acestea sunt grafice raster.

Imaginile de tip raster sunt construite după un principiu simplu, care este asemănător, de exemplu, cu cusătura în cruce. O anumită culoare este plasată în slotul ei atribuit. Dacă măriți foarte aproape de imaginea raster, puteți vedea cum aceasta este împărțită în pătrate de dimensiuni egale, care amintesc de un mozaic. Această mărire își degradează considerabil calitatea, deoarece imaginea la mărire mare este împărțită în pătrate vizibile. Acest efect se numește pixelare și fiecare astfel de pătrat este un punct sau pixel.

Grafică raster

Cuvântul „pixel” provine de la abrevierea „element de imagine”. Un pixel nu este împărțit în părți mai mici, are o culoare uniformă și este cel mai mic element al unei imagini raster. Dimensiunea unui punct, a unui pixel, dintre care multe este alcătuită o imagine, este de aproximativ 0,05 milimetri.

Avantajele graficii raster includ realismul ridicat. Dezavantajul poate fi că, dacă imaginea este prea mică, atunci pur și simplu nu va fi posibil să o măriți fără a pierde calitatea. Cel mai popular program pentru crearea și editarea graficelor raster este Adobe Photoshop.

Grafică vectorială

Dacă în grafică raster un punct este elementul principal, apoi într-un vector poate fi numit drept. Desigur, un raster are și linii, dar ele însele pot fi împărțite în detalii mai mici, pixeli, dar nu mai este posibilă simplificarea unei linii vectoriale.

Liniile se intersectează, se îndoaie, se apropie pentru a forma forme. De exemplu, trei linii drepte închise la un unghi formează o primitivă - un triunghi. Acest triunghi poate fi umplut cu o anumită culoare sau textură, poate întinde una dintre laturile sale sau o poate îndoi. Dar grafica vectorială nu este doar primitive geometrice: o imagine poate consta din pete fanteziste, linii de diferite grosimi și orice alte forme. Cu cât sunt folosite mai multe dintre aceste forme, cu atât mai bine arată imaginea vectorială. Aceasta este oarecum similară cu o aplicație de hârtie, care constă în combinații de forme tăiate din diferite foi de hârtie colorată.

Grafică vectorială

Principalul avantaj al acestui tip de grafică este că calitatea imaginii nu se modifică la scară, iar dimensiunea unui astfel de fișier este mai mică, deoarece programul percepe fiecare obiect folosit în crearea imaginii ca o formulă. Această formulă ocupă o singură celulă de informații.

Să presupunem că o linie este desemnată de program ca litera „L” și este scrisă într-o celulă a caietului. Și dacă linia devine roșie, atunci litera „K” este adăugată la litera „L” ca denumire a culorii, dar toate acestea se potrivesc și într-o singură celulă de memorie.

Un astfel de sistem simplifică oarecum lucrul cu imaginea în timpul editării. La urma urmei, fiecare obiect poate fi îndoit, mărit și scalat fără a-i afecta pe alții. Există un singur dezavantaj: animalul tău de companie, desenat într-un vector, va arăta mai mult ca un erou de benzi desenate decât cu o pisică adevărată. Grafica vectorială este creată cel mai adesea în programe: Corel Draw, Adobe Illustrator.

Grafică fractală

Din latină, cuvântul „fractal” poate fi tradus ca „format din părți, fragmente”. Pentru a crea o imagine fractală, folosești un obiect care este multiplicat și repetat la nesfârșit, părțile sale împărțindu-se iar și iar, iar părțile lor... ei bine, ai înțeles ideea. Seamănă cu un fulg de zăpadă sau cu un copac, de parcă fiecare dintre ramurile sale ar fi împărțită în două, iar cele, la rândul lor, în încă două și așa mai departe.

Natura unei astfel de împărțiri și înmulțiri este determinată de o formulă matematică dată. Există foarte multe modificări ale obiectelor similare, dar toate sunt puse într-un singur calcul matematic, prin schimbarea căruia se pot obține noi variații ale imaginii fractale. Apophysis este un program care generează imagini fractale.

Grafică fractală

Grafică 3D

O imagine tridimensională creată pe un computer poate fi cât se poate de realistă. Poate fi rotit, privit din toate părțile, adus mai aproape sau mai departe. Astfel, obiectele 3D sunt asemănătoare cu obiectele din viața reală; au volum, textură și există, așa cum ar fi, în trei dimensiuni, dar numai pe ecran.

Grafica 3D poate fi simplă, cum ar fi un pătrat creat în volum, sau complexă, plină de detalii. Obiectelor li se poate da efectul de mișcare, de mișcare în spațiu sau de interacțiune cu obiectele, dacă așa dorește cel care le-a creat. Vedem grafică 3D în jocurile video și desene animate - aici prinde viață și face posibilă aprecierea volumului și realismul acesteia. Cel mai programe populare pentru crearea de grafică 3D: 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Blender. Site-ul pe care vă aflați acum este dedicat programului 3ds Max.

3ds max - program de creare a graficelor 3d