Які бувають види комп'ютерної графіки? Тривимірна графіка в сучасному світі 3х мірна графіка

Питання про те, що є двигуном всієї комп'ютерної індустрії, давно турбує багатьох користувачів. Чи це фірма Intel, яка, не перестаючи, випускає та випускає нові процесори. Але хто тоді змушує їх купувати? Може, у всьому винен Microsoft, який безперервно робить свої вікна більшими і красивішими? Та ні, адже можна задовольнятися старими версіями програм - тим більше спектр їх можливостей практично не змінюється. Висновок напрошується сам собою - у всьому винні ігри. Так, саме ігри прагнуть дедалі більше уподібнитися до реального світу, створюючи його віртуальну копію, хочуть дедалі потужніших ресурсів.

Уся історія комп'ютерної графікина PC є підтвердженням. Згадайте, на початку були тетріси, дігери, арканоїди. Уся графіка полягала у перемальовуванні невеликих ділянок екрану, спрайтів і нормально працювала навіть на XT. Але минули ті часи. Зійшла зірка симуляторів.

З виходом таких ігор, як F19, Formula 1 і т.п., в яких доводилося перемальовувати весь екран, попередньо заготовляючи його в пам'яті, всім нам довелося обзавестися, принаймні, 286 процесором. Але прогрес у цьому не зупинився. Бажання уподібнити віртуальний світ у грі реальному світові посилилося і з'явився Wolf 3D.

Це, можна сказати, перша 3D-гра, в якій був змодельований який-небудь, але все ж таки реалістичний світ. Для його реалізації довелося використати верхню (понад 640 Кб) пам'ять та загнати програму в захищений режим. Для повноцінної гри довелося встановити процесор 80386. Але й світ Wolf 3D страждав на недоліки. Хоча стіни і були не просто одноколірними прямокутниками, але для їх забарвлення використовувалися текстури з невеликою роздільною здатністю, тому поверхні виглядали пристойно лише на відстані. Звичайно, можна було піти шляхом нарощування роздільної здатності текстур, пригадаємо, наприклад, DOOM. Тоді нам довелося знову перейти на більше новий процесорта збільшити кількість пам'яті. Щоправда, байдуже, хоча зображення й покращилося, але йому були притаманні ті самі недоліки. Та й плоскі об'єкти та монстри – кому це цікаво. Тут і зійшла зірка Quake. У цій грі було застосовано революційний підхід - z-буфер, який дозволив надати об'ємності всім об'єктам. Однак вся гра все одно працювала в невисокій роздільній здатності і не відрізнялася високою реалістичністю.

Назрівало нове апаратне рішення. І рішення це виявилося, загалом, що лежить на поверхні. Якщо користувачі хочуть грати в тривимірному віртуальному світі, то процес його створення (згадаймо хвилини очікування, проведені за 3D Studio перед появою чергової картинки), треба кардинально прискорити. А раз центральний процесор із цим завданням справляється дуже погано, було прийнято революційне рішення - зробити спеціалізований.

Тут те й виліз виробник ігрових автоматів 3Dfx, який зробив цю казку буллю за допомогою свого графічного процесора Voodoo. Людство зробило ще один крок у віртуальний світ.

А оскільки операційної системи на PC з текстурними вікнами, що спливають назад, в туман, поки немає, і не передбачається, весь апарат тривимірної графіки можна застосувати тільки до ігор, що успішно робить все цивілізоване людство.

Модель

Для зображення тривимірних об'єктів на екрані монітора потрібне проведення серії процесів (зазвичай званих конвеєром) з подальшою трансляцією результату двовимірний вигляд. Спочатку, об'єкт представляється як набору точок, чи координат, в тривимірному просторі. Тривимірна система координат визначається трьома осями: горизонтальної, вертикальної та глибини, зазвичай званих, відповідно осями x, y та z. Об'єктом може бути будинок, людина, машина, літак або цілий 3D світ та координати визначають положення вершин (вузлових точок), з яких складається об'єкт, у просторі. З'єднавши вершини об'єкта лініями, ми отримаємо каркасну модель, так звану через те, що видимими є лише краї поверхонь тривимірного тіла. Каркасна модель визначає області, що становлять поверхні об'єкта, які можуть бути заповнені кольором, текстурами та освітлюватися променями світла.

Рис. 1: Каркасна модель куба

Навіть за такого спрощеного пояснення конвеєра 3D графіки стає зрозуміло, як багато потрібно обчислень для промальовування тривимірного об'єкта на двовимірному екрані. Можна уявити, наскільки збільшується обсяг обчислень над системою координат, якщо об'єкт рухається.

Рис. 2: Модель літака із зафарбованими поверхнями

Роль API

Програмований інтерфейс додатків (API) складається з функцій, що управляють 3D конвеєром на програмному рівні, але при цьому може використовувати переваги апаратної реалізації 3D у разі наявності цієї можливості. Якщо є апаратний прискорювач, API використовує його переваги, якщо ні, то API працює з оптимальними налаштуваннями, розрахованими на звичайнісінькі системи. Таким чином, завдяки застосуванню API, будь-яка кількість програмних засобівможе підтримуватись будь-якою кількістю апаратних 3D прискорювачів.

Для додатків загального та розважального напряму, існують такі API:

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

Компанія Appleпросуває свій власний інтерфейс Rave, створений на основі їхнього власного API Quickdraw 3D.

Для професійних додатків, що працюють під керуванням Windows NT домінує інтерфейс OpenGL. Компанія Autodesk, найбільший виробникінженерних програм, розробила свій власний API, званий Heidi.
Свої API розробили і такі компанії, як Intergraph – RenderGL, та 3DFX – GLide.

Існування та доступність 3D інтерфейсів, що підтримують безліч графічних підсистем та додатків, збільшує потребу в апаратних прискорювачах тривимірної графіки, що працюють у режимі реального часу. Розважальні програми, головний споживач і замовник таких прискорювачів, але не варто забувати і про професійні програми для обробки 3D графіки, що працюють під управлінням Windows NT, багато з яких переносяться з високопродуктивних робочих станцій, типу Silicon Graphics, на PC платформу. Інтернет програми сильно виграють від неймовірної маневреності, інтуїтивності та гнучкості, які забезпечує застосування тривимірного графічного інтерфейсу. Взаємодія в World Wide Web буде набагато простішою та зручнішою, якщо відбуватиметься у тривимірному просторі.

Графічний прискорювач

Ринок графічних підсистем до появи поняття малтімедіабув відносно простий у розвитку. Важливою віхою у розвитку був стандарт VGA (Video graphics Array), розроблений компанією IBM у 1987 році, завдяки чому виробники відеоадаптерів отримали можливість використовувати вищу роздільну здатність (640х480) та більшу глибину уявлення кольору на моніторі комп'ютера. Зі зростанням популярності ОС Windows, з'явилася гостра потреба в апаратних прискорювачах двовимірної графіки, щоб розвантажити центральний процесор системи, який змушений обробляти додаткові події. Відволікання CPU на обробку графіки суттєво впливає на загальну продуктивність GUI (Graphical User Interface) - графічного інтерфесу користувача, оскільки ОС Windows і додатків нею потрібно як можна більше ресурсівцентрального процесора, обробка графіки здійснювалася з нижчим пріоритетом, тобто. робилася дуже повільно. Виробники додали в свої продукти функції обробки двовимірної графіки, такі, як промальовування вікон при відкритті та згортанні, апаратний курсор, що постійно видимий при переміщенні покажчика, зафарбування областей на екрані при високій частотірегенерації зображення. Отже, з'явився процесор, що забезпечує прискорення VGA (Accelerated VGA - AVGA), також відомий як Windows або GUI прискорювач, який став обов'язковим елементому сучасних комп'ютерах.

Впровадження малтімедіа створило нові проблеми, викликані додаванням таких компонентів, як звук та цифрове відео до набору двовимірних графічних функцій. Сьогодні легко помітити, що багато продуктів AVGA підтримують на апаратному рівні обробку цифрового відео. Отже, якщо на Вашому моніторі відео програється у вікні, розміром з поштову марку - настав час встановити у Вашій машині малтімедіа прискорювач. Малтимедіа прискорювач (multimedia accelerator) зазвичай має вбудовані апаратні функції, що дозволяють масштабувати відео з осях x і y, а також апаратно перетворювати цифровий сигналв аналоговий, для виведення його на монітор форматі RGB. Деякі малтимедіа акселератори можуть мати вбудовані можливості декомпресії цифрового відео.

Розробники графічних підсистем повинні виходити з вимог, які частково диктуються розмірами комп'ютерного монітора, частково під впливом GUI, і частково під впливом графічного процесора. Первинний стандарт VGA з роздільною здатністю 640х480 пікселів був адекватний 14" моніторам, найбільш поширених на той час. Сьогодні найбільш переважні монітори з розміром діагоналі трубки 17", завдяки можливості виводити зображення з роздільною здатністю 1024х768 і більше.

Основною тенденцією при переході від VGA до малтімедіа прискорювачам була можливість розміщення якнайбільше візуальної інформаціїна моніторі комп'ютера. Використання 3D графіки є логічним розвитком цієї тенденції. Величезні обсяги візуальної інформації можуть бути втиснуті в обмежений простір екрану монітора, якщо вона подається у тривимірному вигляді. Обробка тривимірної графіки в режимі реального часу дає можливість користувачеві легко оперувати представленими даними.

Ігрові двигуни (Games engines)

Перше правило комп'ютерних ігор – немає жодних правил. Традиційно, розробники ігор більше зацікавлені в крутій графіці своїх програм, ніж дотримання рекомендацій технарів. Незважаючи на те, що у розпорядженні розробників є безліч тривимірних API, наприклад - Direct3D, деякі програмісти йдуть шляхом створення власного 3D ігрового інтерфейсу або двигуна. Власні ігрові двигуни - один із шляхів для розробників домогтися неймовірної реалістичності зображення, фактично на межі можливостей графічного програмування.

Немає нічого бажанішого для розробника, ніж мати прямий доступ до апаратних функцій компонентів системи. Декілька відомих розробників створили свої власні ігрові двигуни, які працюють з оптимальним використанням апаратних прискорювачів графіки, які принесли їм популярність та гроші. Наприклад, двигуни Interplay для Descent II та id Software для Quake забезпечують справжню тривимірність дії, використовуючи наповню апаратні функції 3D, якщо вони доступні.

Графіка без компромісів

Розмови, що ведуться вже досить довгий час, про перспективи застосування тривимірної графіки в таких галузях, як розваги та бізнес, довкола підігріли інтерес потенційних користувачів, на ринку вже з'явився новий тип продуктів. Ці нові технологічні рішення поєднують у собі чудову підтримку 2D графіки, що відповідає сьогоднішнім вимогам до Windows акселлераторам, апаратну підтримку функцій 3D графіки та програють цифрове відео з необхідною частотою зміни кадрів.
В принципі, ці продукти можна сміливо віднести до нового покоління графічних підсистем, що забезпечують графік без компромісів, що займають гідне місце стандартного обладнання в настільних обчислювальних системах.
Серед представників нового покоління можна назвати, як приклад, такі продукти:

• процесор Ticket-To-Rideкомпанії Number Nine Visual Technologies
• серія процесорів ViRGEкомпанії S3 Inc.
• процесор RIVA128, розроблений спільно компаніями SGS Thomsonі nVidia

Технологія 3D-графіки

Нехай нам таки вдалося переконати Вас спробувати тривимірну графіку в дії (якщо Ви досі не зробили це), і Ви вирішили зіграти в одну із тривимірних ігор, призначених для застосування 3D-відеокарти.
Припустимо, такою грою виявився симулятор автомобільних перегонів, і Ваша машина вже стоїть на старті, готова поринути у підкорення нових рекордів. Іде передстартовий зворотний відлік, і Ви помічаєте, що вид з кабіни, що відображається на екрані монітора, трохи відрізняється від звичного.
Ви й раніше брали участь у подібних перегонах, але вперше зображення вражає Вас винятковим реалізмом, змушуючи повірити у дійсність того, що відбувається. Горизонт, разом із віддаленими об'єктами, тоне в ранковому серпанку. Дорога виглядає надзвичайно рівно, асфальт не набір брудно-сірих квадратів, а однотонне покриття з нанесеною дорожньою розміткою. Дерева вздовж дороги дійсно мають листяні крони, в яких, здається, можна розрізнити окреме листя. Від усього екрану в цілому складається враження як від якісної фотографії з реальною перспективою, а не як від жалюгідної спроби змоделювати реальність.

Спробуємо розібратися, які технічні рішення дозволяють 3D-відеокартам передавати віртуальну дійсність з такою реалістичністю. Як образотворчим засобам PC вдалося досягти рівня професійних студій, що займаються тривимірною графікою.

Частина обчислювальних операцій, пов'язаних з відображенням та моделюванням тривимірного світу, перекладено тепер на 3D-акселератор, який є серцем 3D-відеокарти. Центральний процесор тепер практично зайнятий питаннями відображення, образ екрану формує відеокарта. В основі цього процесу лежить реалізація на апаратному рівні ефектів, а також застосування нескладного математичного апарату. Спробуємо розібратися, що саме вміє графічний 3D-процесор.

Повертаючись до нашого прикладу із симулятором перегонів, замислимося, яким чином досягається реалістичність відображення поверхонь дороги чи будівель, що стоять на узбіччі. І тому застосовується поширений метод, званий текстурування (texture mapping).
Це найпоширеніший ефект для моделювання поверхонь. Наприклад, фасад будівлі зажадав би відображення безлічі граней для моделювання безлічі цегли, вікон та дверей. Однак текстура (зображення, що накладається на всю поверхню відразу) дає більше реалізму, але вимагає менше обчислювальних ресурсів, оскільки дозволяє оперувати з усім фасадом як з єдиною поверхнею. Перед тим, як поверхні потрапляють на екран, вони текстуруються та затінюються. Усі текстури зберігаються у пам'яті, зазвичай встановленій на відеокарті. До речі, тут не можна не помітити, що застосування AGP уможливлює зберігання текстур у системній пам'яті, а її обсяг набагато більший.

Очевидно, що коли текстуруються поверхні, необхідний облік перспективи, наприклад, при відображенні дороги з розділювальною смугою, що йде за горизонт. Перспективна корекція необхідна у тому, щоб текстуровані об'єкти виглядали правильно. Вона гарантує, що бітмед правильно накладеться на різні частини об'єкта - і ті, які ближче до спостерігача, і на більш далекі.
Корекція з огляду на перспективу дуже трудомістка операція, тому нерідко можна зустріти не зовсім правильну її реалізацію.

При накладанні текстур, у принципі, також можна побачити шви між двома найближчими бітмэпами. Або, що буває частіше, у деяких іграх при зображенні дороги або довгих коридорів помітно мерехтіння під час руху. Для придушення цих труднощів застосовується фільтрація (зазвичай Bi або tri-лінійна).

Білінійна фільтрація – метод усунення спотворень зображення. При повільному обертанні або русі об'єкта можуть бути помітні перескакування пікселів з одного місця на інше, що викликає мерехтіння. Для зниження цього ефекту при білінійній фільтрації для відображення точки поверхні береться виважене середнє чотири суміжні текстурні пікселі.

Трилінійна фільтрація дещо складніша. Для отримання кожного пікселя зображення береться виважене середнє значення результатів двох рівнів фільтрації. Отримане зображення буде ще більш чітким і менш мерехтливим.

Текстури, за допомогою яких формується поверхня об'єкта, змінюють свій вигляд залежно від зміни відстані від об'єкта до очей глядача. При зображенні, що рухається, наприклад, у міру того, як об'єкт видаляється від глядача, текстурний бітмеп повинен зменшуватися в розмірах разом зі зменшенням розміру об'єкта, що відображається. Для того, щоб виконати це перетворення, графічний процесорперетворює бітмепи текстур до відповідного розміру покриття поверхні об'єкта, та заодно зображення має залишатися природним, тобто. об'єкт повинен деформуватися непередбачуваним чином.

Для того, щоб уникнути непередбачених змін, більшість процесів, що управляють графікою, створюють серії передфільтрованих бітмепів текстур зі зменшеною роздільною здатністю, цей процес називається mip mapping . Потім графічна програма автоматично визначає, яку текстуру використовувати, ґрунтуючись на деталях зображення, яке вже виведено на екран. Відповідно, якщо об'єкт зменшується в розмірах, розмір текстурного бітмепа теж зменшується.

Але повернемося до нашого гоночного автомобіля. Сама дорога вже виглядає реалістично, але проблеми спостерігаються із її краями! Згадайте, як виглядає лінія, проведена на екрані, не паралельно його краю. Ось і біля нашої дороги з'являються "рвані краї". І для боротьби з цим недоліком зображення застосовується.

Рвані краї		Рівні краї

Це спосіб обробки (інтерполяції) пікселів для більш чітких країв (кордонів) зображення (об'єкта). Найчастіше використовувана техніка - створення плавного переходу від кольору лінії чи краю до кольору тла. Колір точки, що лежить на межі об'єктів, визначається як середнє кольорів двох граничних точок. Однак у деяких випадках побічним ефектом anti-aliasing є змазування (blurring) країв.

Ми підходимо до ключового моменту функціонування всіх 3D-алгоритмів. Припустимо, що трек, яким їздить наша гоночна машина, оточений великою кількістюрізноманітних об'єктів – будівель, дерев, людей.
Тут перед 3D-процесором постає головна проблема, як визначити, які об'єкти знаходяться в області видимості, і як вони освітлені. Причому, знати, що, мабуть, зараз недостатньо. Необхідно мати інформацію про взаємне розташування об'єктів. Для вирішення цієї задачі застосовується метод, званий z-буферизація. Це найнадійніший метод видалення прихованих поверхонь. У так званому z-буфері зберігаються значення глибини всіх пікселів (z-координати). Коли розраховується (рендерується) новий піксел, його глибина порівнюється зі значеннями, що зберігаються в z-буфері , а конкретніше з глибинами вже рендерованих пікселів з тими ж координатами x і y. Якщо новий піксел має значення глибини більше за будь-яке значення в z-буфері, новий піксел не записується в буфер для відображення, якщо менше - то записується.

Z-буферизація під час апаратної реалізації сильно збільшує продуктивність. Тим не менш, z-буфер займає великі обсяги пам'яті: наприклад, навіть при роздільній здатності 640x480 24-розрядний z-буфер займатиме близько 900 Кб. Ця пам'ять має бути також встановлена ​​на 3D-відеокарті.

Роздільна здатність z-буфера - найголовніший його атрибут. Вона критична для високоякісного відображення сцен із великою глибиною. Чим вище роздільна здатність, тим вище дискретність z-координат і точніше виконується рендеринг віддалених об'єктів. Якщо при рендерингу роздільної здатності не вистачає, то може статися, що два об'єкти, що перекриваються, отримають одну і ту ж координату z, в результаті апаратура не буде знати який об'єкт ближче до спостерігача, що може викликати спотворення зображення.
Для запобігання цим ефектам професійні плати мають 32-розрядний z-буфер і обладнуються великими обсягами пам'яті.

Крім перерахованих вище основ, тривимірні графічні плати зазвичай мають можливість відтворення деякої кількості додаткових функцій. Наприклад, якби Ви на своєму гоночному автомобілі в'їхали б у пісок, то огляд би не зміг піднятися пилом. Для реалізації таких та подібних ефектів застосовується fogging (затуманювання). Цей ефект утворюється за рахунок комбінування змішаних комп'ютерних колірних пікселів із кольором туману (fog) під керуванням функції, що визначає глибину затуманювання. За допомогою цього ж алгоритму далеко віддалені об'єкти занурюються в серпанок, створюючи ілюзію відстані.

Реальний світ складається з прозорих, напівпрозорих та непрозорих об'єктів. Для врахування цієї обставини застосовується alpha blending - спосіб передачі інформації про прозорість напівпрозорих об'єктів. Ефект напівпрозорості створюється шляхом поєднання кольору вихідного пікселя з пікселем, що вже знаходиться в буфері.
В результаті колір точки є комбінацією кольорів переднього та заднього плану. Зазвичай коефіцієнт alpha має нормалізоване значення від 0 до 1 для кожного кольорового пікселя. Новий піксел = (alpha) (колір піксела А) + (1 - alpha) (колір піксела В).

Очевидно, що для створення реалістичної картини того, що відбувається на екрані, необхідне часте оновлення його вмісту. При формуванні кожного наступного кадру, 3D-акселератор проходить весь шлях підрахунку заново, тому він повинен мати неабияку швидкодію. Але в 3D-графіці застосовуються інші методи надання плавності руху. Ключовий - Double Buffering.
Уявіть собі старий трюк аніматорів, що малювали на куточках стопки паперу персонаж мультика, зі змінним положенням на кожному наступному аркуші. Прогорнувши весь стос, відгинаючи куточок, ми побачимо плавний рух нашого героя. Майже такий принцип роботи має і Double Buffering в 3D анімації, тобто. наступне становище персонажа вже намальовано, перш ніж поточна сторінка буде пролистана. Без застосування подвійний буферизації зображення матиме необхідної плавності, тобто. буде уривчастим. Для подвійної буферизації потрібна наявність двох областей, які зарезервовані в буфері кадрів тривимірної графічної плати; обидві області повинні відповідати розміру зображення, що відображається на екрані. Метод використовує два буфери для отримання зображення: один для відображення картинки, інший для візуалізації. Коли відображається вміст одного буфера, в іншому відбувається рендеринг. Коли черговий кадр оброблений, буфер перемикаються (змінюються місцями). Таким чином, граючий весь час бачить чудову картинку.

На закінчення обговорення алгоритмів, що застосовуються в 3D-графічних акселераторах, спробуємо розібратися, яким чином застосування всіх ефектів окремо дозволяє отримати цілісну картину. 3D-графіка реалізується за допомогою багатоступінчастого механізму, який називається конвеєром рендерингу.
Застосування конвеєрної обробки дозволяє прискорити виконання розрахунків за рахунок того, що обчислення для наступного об'єкта можуть бути розпочаті до закінчення обчислень попереднього.

Конвеєр рендерингу може бути розділений на 2 стадії: геометрична обробка та розтеризація.

На першій стадії геометричної обробки виконується перетворення координат (обертання, перенесення та масштабування всіх об'єктів), відсікання невидимих ​​частин об'єктів, розрахунок освітлення, визначення кольору кожної вершини з урахуванням усіх світлових джерел і процес розподілу зображення на дрібніші форми. Для опису характеру поверхні об'єкта вона поділяється на різноманітні багатокутники.
Найчастіше при відображенні графічних об'єктів використовується розподіл на трикутники та чотирикутники, оскільки вони найлегше обраховуються і ними легко маніпулювати. При цьому координати об'єктів переводяться з речового в ціле уявлення для прискорення обчислень.

На другій стадії до зображення застосовуються всі описані ефекти наступної послідовності: видалення прихованих поверхонь, накладання з урахуванням перспективи текстур (використовуючи z-буфер), застосування ефектів туману і напівпрозорості, anti-aliasing. Після цього чергова точка вважається готовою до приміщення у буфер з наступного кадру.

З усього вищезгаданого можна зрозуміти, для яких цілей використовується пам'ять, встановлена ​​на платі 3D-акселератора. У ній зберігаються текстури, z-буфер та буфер наступного кадру. При використанні шини PCI використовувати для цих цілей звичайну оперативну пам'ять не можна, так як швидкодія відеокарти суттєво буде обмежена пропускною здатністюшини. Саме тому для розвитку 3D-графіки особливо перспективним є просування шини AGP, що дозволяє з'єднати 3D-чіп з процесором безпосередньо і тим самим організувати швидкий обмін даними з оперативною пам'яттю. Це рішення, до того ж, має здешевити тривимірні акселератори за рахунок того, що на борту плати залишиться лише трохи пам'яті для кадрового буфера.

Висновок

Повсюдне впровадження 3D-графіки викликало збільшення потужності комп'ютерів без істотного збільшення їхньої ціни. Користувачі приголомшені можливостями, що відкриваються, і прагнуть спробувати їх у себе на комп'ютерах. Багато нових 3D-карт дозволяють користувачам бачити тривимірну графіку в реальному часі на своїх домашніх комп'ютерах. Ці нові акселератори дозволяють додавати реалізм до зображень та прискорювати виведення графіки в обхід центрального процесора, спираючись на власні апаратні можливості.

Хоча в даний час тривимірні можливості використовуються тільки в іграх, здається, ділові програми також зможуть згодом отримати з них зиск. Наприклад, засоби автоматизованого проектування вже потребують виведення тривимірних об'єктів. Тепер створення і проектування буде можливе і на персональному комп'ютері завдяки можливостям, що відкриваються. Тривимірна графіка, можливо, зможе змінити спосіб взаємодії людини з комп'ютером. Використання тривимірних інтерфейсів програм має зробити процес спілкування з комп'ютером ще більш простим, ніж зараз.

Ви добре освоїли редагування двох мірної графіки, наприклад растрової за допомогою таких програмних продуктівяк Adobe Photoshopта інших подібних до неї. Але навіщо зупинятися на 2D, якщо можна використати повну свободу творчості в повному обсязі, а саме в 3D. На сьогоднішній момент існує безліч програм для моделювання, анімації та візуалізації тривимірних об'єктів. Наприклад, такі як Autodesk Maya, Houdini, LightWave 3D, Rhinoceros і кожна з них по-своєму хороша, проте я рекомендую для новачка використовувати 3Ds MAX від Autodesk. Тому що саме в цій програмі вдалося створити, як мені здається, поєднання простоти управління та ефектності звичайно результату. І дійсно для користувача-початківця ця програма є дуже простою і нескладною для створення невеликих 3D моделей, і найголовніше це не тільки просто, але і швидко.

За допомогою 3Ds MAX дуже просто і швидко створювати прості та нескладні тривимірні об'єкти, такі як кулі, коробки, циліндри, конуси, піраміди і навіть чайник. Але це скажемо так примітивні об'єкти, а також можна створювати досить складні композиції та моделі. Так само з цими об'єктами можна робити будь-які маніпуляції. Наближати, віддаляти, редагувати, крутити в будь-яких напрямках і прикрашати різні кольори і відтінки, загалом, вигалятися як душі завгодно. Що не менш важливе для Web-дизайнера. Так як там можна створювати різні мініатюри чи 3D сцени, допустимо для вашого сайту чи блогу в інтернеті.

Для прикладу простоти використання програми я продемонструю вам створення тривимірного тексту. Саме тут це робиться досить просто та швидко. Так само ви зможете самі робити цікавий та красивий 3D текст, для свого Web-блогу застосовуючи та використовуючи гарні шрифти.

Приклад: № 1 – 3D Об'ємний текст, з гарним шрифтом

Запускаємо програму та створюємо новий проект File -> New… вибираємо New All і натискаємо ОК.

Потім у меню Create, де є можливість вибору типу елемента, який ми хочемо створити, натискаємо на кнопочку Shapes – створення двомірних фігур. І натискаємо кнопку Text.. Також у цих параметрах ви можете вибрати будь-який тип шрифту, що вам сподобався, і його розмір (size).

Після чого ви спокійно клацаєте в центр віконця Perspective лівою кнопкою мишки, де має з'явитися текст. Але текст поки що двох мірний - плоский, щоб він став об'ємний його потрібно витягнути. Для цього виділений наш плоский текст модифікуємо - заходимо в меню Modify, а в ньому відкриваємо список Modifier List і шукаємо в ньому Extrude і клацаємо по ньому. Далі нижче в параметрах потрібно задати величину Amount: наскільки витягнути текст. Після цих нехитрих маніпуляцій у нас має вийти об'ємний текст.

Але перед тим, як повністю переглянути свій проект, потрібно трохи повернути, відкоригувати кут погляду на наш текст. Для цього є така панель контролю видів/проекцій, зміни напрямку та кута огляду. У ній потрібно вибрати Arc Rotate для того, щоб можна було змінювати кут огляду в віконці перспектива. Тепер у вікні перспектива ви можете крутити, дивитися та як завгодно розглядати свій об'ємний текст. Коли ви визначитеся з виглядом, який вам сподобається, можна перейти до перегляду готового результату.

Ви, напевно, читаєте цю статтю на екрані монітора комп'ютера або мобільного пристрою – дисплей, який має реальні розміри, висоту та ширину. Але коли ви дивитеся, наприклад, мультфільм Історія Іграшок або граєте в гру Tomb Raider, ви бачите тривимірний світ. Однією з найдивовижніших речей тривимірного світу є те, що світ, який ви бачите, може бути світом, в якому ми живемо, світом, в якому ми житимемо завтра, або світом, який живе лише в умах творців фільму чи гри. І всі ці світи можуть з'явитися лише на одному екрані – це як мінімум цікаво.
Як комп'ютер робить так, що обманює наші очі і ми думаємо, що, дивлячись на плоский екран, бачимо глибину представленої картини? Як розробники ігор роблять так, що ми бачимо реальних персонажів, що пересуваються у реальному ландшафті? Сьогодні я розповім вам про візуальні трюки, які використовуються графічними дизайнерами, і про те, як все це розробляється і здається нам настільки простим. Насправді все не просто, і щоб дізнатися, що собою являє 3D-графіка, ступайте під кат - там вас чекає захоплююча історія, в яку, я впевнений, ви поринете з небувалим задоволенням.

Що робить зображення тривимірним?

Зображення, яке має або здається, що має висоту, ширину та глибину є тривимірним (3D). Картинка, яка має висоту та ширину, але не глибину є двовимірною (2D). Нагадайте мені, де ви зустрічаєте двовимірні зображення? - Майже скрізь. Згадайте навіть звичайний символ на дверях туалету, що означає кабінку для тієї чи іншої підлоги. Символи спроектовані таким чином, що ви можете розпізнати їх та дізнатися з першого погляду. Ось чому вони використовують лише основні форми. Більш детальна інформація про будь-який символ може розповісти вам, який одяг носить цей маленький чоловічок, що важить на дверях, або колір волосся, наприклад, символіки дверей жіночого туалету. Це одна з основних відмінностей між тим, як використовується тривимірна і двовимірна графіки: 2D-графіка проста і запам'ятовується, а 3D-графіка використовує більше деталей і вміщує в здавалося б звичайний об'єкт значно більше інформації.

Наприклад, трикутники мають три лінії і три кути - все, що потрібно, щоб розповісти з чого складається трикутник і взагалі що є. Однак подивіться на трикутник з іншого боку – піраміда – є тривимірною структурою з чотирма трикутними сторонами. Зверніть увагу, що в цьому випадку є вже шість ліній і чотири кути - з цього складається піраміда. Бачите, як звичайний об'єкт може перетворитися на тривимірний і вмістити набагато більше інформації, необхідної, щоб розповісти історію трикутника або піраміди.

Протягом сотень років митці використали деякі візуальні трюки, які можуть зробити плоске 2D-зображення справжнім вікном у реальний тривимірний світ. Ви можете побачити подібний ефект на звичайній фотографії, які ви можете сканувати та переглянути на моніторі комп'ютера: об'єкти на фотографії здаються меншими, коли вони далі; об'єкти ж, близькі до об'єктиву камери, знаходяться у фокусі, отже, відповідно, все, що за об'єктами у фокусі – розмито. Кольори, як правило, менш яскраві, якщо об'єкт не такий близький. Коли ми говоримо про 3D-графіку на комп'ютерах сьогодні – ми говоримо про зображення, що рухаються.

Що таке 3D-графіка?

Для багатьох із нас ігри на персональному комп'ютері, мобільному пристроїабо взагалі просунута ігрова система - найяскравіший приклад і найпоширеніший спосіб, завдяки якому ми можемо споглядати тривимірну графіку. Всі ці ігри, круті фільми, створені за допомогою комп'ютера, повинні пройти три основні кроки зі створення та представлення реалістичних тривимірних сцен:

1. Створення віртуального 3D-світу
2. Визначення того, яку частину світу буде показано на екрані
3. Визначення того, як піксель на екрані виглядатиме, щоб повне зображення здавалося максимально реалістичним

Створення віртуального 3D-світу
Віртуальний 3D-світ - це, ясна річ, не те саме, що і реальний світ. Створення віртуального 3D-світу - комплексна робота з комп'ютерної візуалізації світу, схожого на реальний, для створення якого використовується велика кількість інструментів і має на увазі вкрай високу деталізацію. Візьміть, наприклад, дуже невелику частину реального світу - свою руку та робочий стіл під нею. Ваша рука має особливі якості, які визначають, як вона може рухатися і виглядати зовні. Суглоби пальців згинаються лише у бік долоні, а чи не протилежно від неї. Якщо ви вдарите по столу, то з ним ніяких дій не станеться – стіл твердий. Відповідно ваша рука не може пройти через ваш робочий стіл. Ви можете довести, що це твердження істинне, дивлячись на щось природне, а у віртуальному тривимірному світі справи зовсім по-іншому - у віртуальному світі немає природи, немає таких природних речей, як ваша рука, наприклад. Предмети у віртуальному світі повністю синтетичні – це єдині властивості, дані їм за допомогою програмного забезпечення. Програмісти використовують спеціальні інструменти та розробляють віртуальні 3D-світи з особливою ретельністю, щоб все в них завжди поводилося певним чином.

Яка частина віртуального світу відображається на екрані?
Будь-якої миті екран показує лише крихітну частину віртуального тривимірного світу, створеного для комп'ютерної гри. Те, що з'являється на екрані - певні комбінації способів, якими визначається світ, де ви приймаєте рішення куди піти і що подивитися. Незалежно від того, куди ви йдете – вперед чи назад, вгору чи вниз, ліворуч чи праворуч – віртуальний тривимірний світ навколо вас визначає те, що ви бачите, перебуваючи на певній позиції. Те, що ви бачите, має сенс від однієї сцени до іншої. Якщо ви дивитеся на об'єкт з тієї ж відстані, незалежно від напрямку, він має виглядати високо. Кожен об'єкт повинен виглядати і рухатися таким чином, щоб ви вірили в те, що він має ту ж масу, що і реальний об'єкт, що він такий же твердий або м'який, як реальний об'єкт, і так далі.

Програмісти, які пишуть комп'ютерні ігри, докладають величезних зусиль до розробки віртуальних 3D-світів і роблять їх так, щоб ви могли блукати в них, не стикаючись ні з чим, що змушувало б вас думати «Це не могло статися в цьому світі!». Останньою річчю, яку ви хочете бачити – два тверді об'єкти, які можуть пройти прямо один через одного. Це - різке нагадування про те, що все, що ви бачите, є удаванням. Третій крок включає ще як мінімум стільки ж обчислень, скільки й інші два кроки і повинні відбуватися так само в реальному часі.

Висвітлення та перспектива

Коли ви входите до кімнати, ви вмикаєте світло. Ви, мабуть, не витрачаєте багато часу на роздуми, як це насправді працює і як світло походить від лампи, поширюючись по кімнаті. Але люди, які працюють із тривимірною графікою, повинні думати про це, тому що всі поверхні, що оточують каркаси та інші подібні речі мають бути освітлені. Один з методів - трасування променів - передбачає ділянки шляху, які беруть промені світла, залишаючи лампочку, відскакуючи від дзеркал, стін та інших поверхонь, що відбивають і, нарешті, приземляються на предмети з різною інтенсивністю від різних кутів. Це складно, адже від однієї лампочки може бути один промінь, але в більшості приміщень використовується кілька джерел світла - кілька світильників, Настельні світильники(люстри), торшери, вікна, свічки тощо.

Висвітлення відіграє ключову роль у двох ефектах, які надають зовнішній вигляд, вага та зовнішню міцність об'єктів: затемнення та тіні. Перший ефект, затемнення, є місцем, де з одного боку на об'єкт падає більше світла, ніж з іншого. Затемнення надає об'єкту безліч натуралізму. Це штрихування - те, що робить згини в ковдрі глибокими і м'якими, а високі вилиці здаються разючими. Ці відмінності в інтенсивності світла зміцнюють загальну ілюзію, що об'єкт має глибину, а також висота і ширина. Ілюзія маси походить від другого ефекту – тіні.

Тверді тіла відкидають тіні, коли світло падає на них. Ви можете побачити це, коли ви спостерігаєте тінь, яку сонячний годинник або дерево кидають на тротуар. Тому ми звикли бачити реальні предмети та людей, які відкидають тіні. У тривимірному зображенні тінь знову ж таки зміцнює ілюзію, створюючи ефект присутності в реальному світі, а не в екрані математично вироблених форм.

Перспектива
Перспектива - одне слово, здатне означати багато, але що фактично описує простий ефект, який бачили всі. Якщо ви стоїте на боці довгої, прямої дороги і дивіться в далечінь, здається, ніби обидві сторони дороги сходяться в одній точці на горизонті. Крім того, якщо дерева стоять поряд із дорогою, дерева далі виглядатимуть менше, ніж дерева близькі до вас. Насправді буде схоже, що дерева сходяться у певній точці горизонту, сформованій біля дороги, але це не так. Коли всі об'єкти на сцені будуть виглядати, що зрештою сходяться в одній точці на відстані - це перспектива. Є безліч варіацій цього ефекту, але більшість тривимірної графіки використовує єдину точку зору, яка щойно була описана мною.

Глибина різкості

Іншим оптичним ефектом, що успішно використовується для створення графічних тривимірних об'єктів, є глибина різкості. Використовуючи мій приклад із деревами, окрім вищеописаного відбувається ще одна цікава річ. Якщо ви подивіться на дерева, що знаходяться близько до вас, дерева, розташовані далі, як видається, будуть не у фокусі. Кінорежисери та комп'ютерні аніматори використовують даний ефект, глибину різкості для двох цілей. Перша полягає в зміцненні ілюзії глибини в сцені, що розглядається користувачем. Друга мета – використання режисерами глибини різкості зосереджує свою увагу на предметах чи акторах, які вважаються найважливішими. Щоб звернути вашу увагу не героїню фільму, наприклад, може використовуватися "мала глибина різкості", де тільки актор знаходиться у фокусі. Сцена, яка розроблена таким чином, щоб справити на вас повне враження, навпаки, буде використовувати «глибоку глибину різкості», щоб якомога більше об'єктів було у фокусі і таким чином помітно глядачеві.

Згладжування

Ще один ефект, який покладається на обман очей - згладжування. Цифрові графічні системи дуже добре підходять до створення чітких ліній. Але буває й таке, що беруть верх діагональні лінії (вони ж досить часто з'являються в реальному світі, і тоді комп'ютер відтворює лінії, які більше нагадують драбинки (я думаю, що ви знаєте, що таке драбинка при детальному розгляді об'єкта зображення)). Таким чином, щоб обдурити своє око у вигляді гладкої кривої або лінії, комп'ютер може додати певні відтінки кольору в рядки пікселів, що оточують лінію. Цим «сірим кольором» пікселів комп'ютер якраз і обманює ваші очі, а ви, тим часом, думаєте, що зубчастих сходів більше немає. Цей процес додавання додаткових кольорових пікселів для обману очей називається згладжуванням, і він є одним із методів, що створюються вручну комп'ютерною тривимірною графікою. Іншим складним завданням для комп'ютера є створення тривимірної анімації, приклад якої буде представлений у наступному розділі.

Реальні приклади

Коли всі трюки, описані мною вище, використовуються разом для створення реальної сцени - результат відповідає працям. Останні ігри, фільми, об'єкти, що машинно-генеруються, поєднуються з фотографічними фонами - це посилює ілюзію. Ви можете побачити дивовижні результати, коли ви порівняєте фотографії та комп'ютерну сцену.

На фото вище представлений звичайний офіс, для входу до якого використовується тротуар. В одній із наступних фотографій на тротуар було покладено простий однотонний м'яч, після чого цю сцену сфотографували. Третя фотографія представляє собою вже використання комп'ютерної графічної програми, яка і створила насправді неіснуючий на цій фотографії м'яч. Чи можете ви сказати, що є якісь суттєві відмінності між цими двома фотографіями? Думаю що ні.

Створення анімації та видимості «живої дії»

Досі ми розглядали інструменти, які змушують будь-яке цифрове зображення здаватися більш реалістичним - чи є зображення стилом чи частиною анімаційної послідовності. Якщо це анімаційна послідовність, то програмісти та дизайнери будуть використовувати ще більше різних візуальних хитрощів, щоб створити видимість «живої дії», а не зображень, створених комп'ютером.

Скільки кадрів за секунду?
Коли ви йдете на шикарний блокбастер у місцеве кіно, послідовність зображень, званих кадрами, працює в кількості 24 кадри в секунду. Так як наша сітківка зберігає зображення трохи довше, ніж 1/24 секунд, очі більшості людей будуть змішувати кадри в один безперервний образ руху і дії.

Якщо ви не розумієте, про що я щойно написав, то подивимося на це з іншого боку: це означає, що кожен кадр кінофільму – фотографія, зроблена на витримці (експозиції) 1/24 секунди. Таким чином, якщо ви подивіться на один із численних кадрів фільму про гонки, ви побачите, що деякі гоночні автомобілі «розмиваються», тому що вони проїхали з великою швидкістю, поки біля камери відкритий затвор. Ця розмитість речей, що створюється рахунок швидкого руху - те, що ми звикли бачити, і це частина того, що робить зображення реальним для нас, коли ми дивимося на нього на екрані.

Однак, цифрові тривимірні зображення - це не фотографії як не крути, тому ніякого ефекту розмивання не відбувається, коли об'єкт переміщається у кадрі під час зйомки. Щоб зробити зображення більш реалістичними, розмивання має бути додане програмістами. Деякі дизайнери вважають, що для «подолання» цієї відсутності природного розмиття потрібно понад 30 кадрів на секунду, тому й підштовхнули ігри вийти на новий рівень- 60 кадрів за секунду. Хоча це і дозволяє кожному окремому зображенню виглядати в найдрібніших подробицях і відображати об'єкти, що рухаються в менших приростах, воно істотно збільшує кількість кадрів для даної анімаційної послідовності дій. Є й інші певні шматки зображень, де точний рендеринг на комп'ютері має бути принесений у жертву заради реалізму. Це стосується як рухливих, так і нерухомих об'єктів, але це вже зовсім інша історія.

Підійдемо до кінця

Комп'ютерна графіка продовжує дивувати весь світ, створюючи і генеруючи найрізноманітніші об'єкти і сцени, що дійсно реалістично рухаються і не рухаються. З 80 колонок і 25 ліній монохромного тексту графіка значно просунулась, і результат очевидний - мільйони людей грають у ігри та проводять найрізноманітніші симуляції із сьогоднішньою технологією. Нові 3D-процесори також дадуть себе знати - завдяки їм ми зможемо в буквальному сенсі досліджувати інші світи і відчувати те, чого ми ніколи не наважувалися спробувати в реального життя. Насамкінець повернемося наприклад з м'ячем: як створювалася ця сцена? Відповідь проста: зображення має згенерований комп'ютером м'яч. Нелегко сказати, який із двох є справжнім, чи не так? Наш світ дивовижний і ми маємо відповідати йому. Сподіваюся, вам було цікаво, і ви дізналися для себе чергову порцію цікавої інформації.

Програми для 3D-моделювання можуть допомогти перетворити деякі ідеї на красиві моделі та прототипи, які згодом можна буде використовувати в різних цілях. Ці інструменти дозволяють створювати моделі з нуля незалежно від рівня підготовки. Деякі 3D редактори досить прості, тому їх у короткі терміни освоїть навіть новачок. Сьогодні 3D-моделі використовуються в різних сферах: це кіно, комп'ютерні ігри, дизайн інтер'єру, архітектура і багато іншого.

Вибір оптимального програмного забезпечення для моделювання часто буває важким, тому що непросто знайти програму, в якій був би весь необхідний функціонал. FreelanceToday пропонує вашій увазі 20 безкоштовних програмдля 3D-моделювання.

Daz Studio – це потужне і абсолютно безкоштовне програмне забезпечення для тривимірного моделювання. Не можна сказати, що це легкий для освоєння інструмент – новачкам доведеться довго вивчати можливості програми. Творці програми подбали про досвід користувача, але зручність Daz Studio вдасться оцінити далеко не відразу. Однією з фішок програми є створення 3D-зображень з прискоренням GPU під час рендерингу, що дає можливість створювати дуже реалістичні моделі. Також у Daz Studio є підтримка створення сцен та функціонал для анімації моделей.

Доступнодля: Windows, | OS X

Безкоштовне програмне забезпечення для 3D-моделювання Open SCAD призначене для серйозного проектування (промдизайн, інтер'єри, архітектура). Художні аспекти творців програми цікавили набагато меншою мірою. На відміну від інших програм такого плану, Open SCAD не є інтерактивним інструментом – це 3D-компілятор, який відображає деталі проекту у тривимірному вигляді.

Доступно для: Windows, | OS X | Linux

Програма AutoDesk 123D – це великий набір різних інструментів для CAD та 3D-моделювання. За допомогою програми можна проектувати, створювати та візуалізувати практично будь-які 3D-моделі. AutoDesk також підтримує технологію 3D-друку. Основний сайт AutoDesk 123D має кілька сателітів, де можна знайти безліч цікавих безкоштовних 3D-моделей, з якими можна поекспериментувати або просто використовувати їх у особистих цілях.

Доступно для: Windows, | OS X | IOS |

Meshmixer 3.0 дозволяє проектувати та візуалізувати 3D-конструкції шляхом об'єднання двох або декількох моделей всього за кілька простих кроків. У програмі для цього є зручна функція cut and paste, тобто можна вирізати з моделі потрібні частини та вставляти їх в іншу модель. Програма навіть підтримує ліплення – користувач може створювати віртуальну скульптуру, формуючи та уточнюючи поверхню так само, якби він ліпив модель з глини. І все це у режимі реального часу! Програма підтримує 3D-друк, готові моделі повністю оптимізовані для надсилання в принтер.

Доступнодля: Windows, | OS X

3DReshaper є доступним та простим у використанні програмним забезпеченням для 3D-моделювання. Програму можна використовувати у різних галузях, таких як мистецтво, гірничодобувна промисловість, цивільне будівництво чи суднобудування. 3DReshaper поставляється за допомогою різних сценаріїв і текстур і має безліч корисних інструментів і функцій, що полегшують процес тривимірного моделювання.

Доступнодля: Windows

Безкоштовна програма 3D Crafter призначена для 3D-моделювання в режимі реального часу та створення анімацій. Основна фішка даного редактора – інтуїтивно зрозумілий підхід "drag-and-drop". Складні моделі можуть бути побудовані за допомогою простих форм, програма підтримує скульптурне моделювання та 3D-друк. Це один із самих зручних інструментівдля створення анімації.

Доступнодля: Windows

PTC Creo – це комплексна система, створена спеціально для інженерів, що працюють у сфері машинобудування, а також для конструкторів та технологів. Програма також буде корисною для дизайнерів, які створюють продукти, використовуючи методи автоматизованого проектування. Пряме моделювання дозволяє створювати конструкції за існуючими кресленнями або використовувати програму візуалізації нових ідей. Зміни в геометрію об'єкта можна внести дуже швидко, що прискорює процес роботи. Програма, на відміну від попередніх, платна, проте є 30-денний тріал та безкоштовна версія для викладачів та студентів.

Доступнодля: Windows

Безкоштовне програмне забезпечення LeoCAD – система автоматизованого проектування віртуальних моделей LEGO. Є версії для Windows, Mac OS та Linux. Програма може стати гарною альтернативою Lego Digital Designer (LDD), тому що має простий інтерфейс, підтримує ключові кадри та працює в режимі анімації. Саме підтримка анімації виділяє LeoCAD на тлі інших програм такого плану.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Програма VUE Pioneer допоможе створити тривимірну модель візуалізації ландшафту. Софт може бути корисним для просунутих користувачів, які шукають зручні інструменти для рендерингу. Pioneer дозволяє створювати дивовижні 3D-ландшафти завдяки наявності великої кількості пресетів та забезпечує прямий доступ до Cornucopia 3D-контенту. За допомогою програми можна створити безліч ефектів освітлення.

Доступнодля: Windows, | OS X

Netfabb – це не лише програма для перегляду інтерактивних тривимірних сцен, за його допомогою можна аналізувати, редагувати та змінювати 3D-моделі. Програма підтримує 3D-друк та є найлегшим і найпростішим інструментом з точки зору встановлення та використання.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Безкоштовна програма NaroCad – це повноцінна та розширювана система автоматичного проектування, заснована на технології OpenCascade, та працююча на платформах Windowsта Linux. У програмі є весь необхідний функціонал, є підтримка основних та вдосконалених операцій тривимірного моделювання. Функції програми можуть бути розширені за допомогою плагінів та програмного інтерфейсу.

Доступнодля: Windows, | Linux

LEGO Digital Designer дозволяє будувати тривимірні моделі з використанням віртуальних цеглинок (блоків) конструктора LEGO. Результат можна експортувати до різних форматів та продовжити роботу в інших 3D-редакторах.

Доступнодля: Windows, | OS X

Безкоштовну програму ZCAD можна використовувати для створення 2D та 3D-креслень. Редактор підтримує різні платформи та забезпечує великі кути огляду. Наявність безлічі зручних інструментів дозволяє вирішити більшість проблем, пов'язаних з моделюванням тривимірних об'єктів. Інтерфейс програми простий і зрозумілий, що істотно полегшує процес малювання. Готовий проект можна зберегти у форматі AutoCAD та інших популярних 3D-форматах.

Доступнодля: Windows, | Linux

Безкоштовна версія Houdini FX, Houdini Apprentice, стане в нагоді студентам, художникам і любителям, які створюють некомерційні проекти тривимірних моделей. Програма має дещо урізаний, але разом з тим досить широкий функціонал і ретельно продуманий інтерфейсом користувача. До недоліків безкоштовної версіїможна віднести водяний знак, який відображається на 3D-візуалізації.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Програма для створення робочих дизайн-аркушів дозволяє створювати досить докладні 3D-моделі. Автори програми подбали про функції, що дозволяють усувати проблемні місця шляхом змін та доповнень до існуючого дизайну. Також за допомогою DesignSpark можна швидко змінити концепцію 3D продукту. Програма підтримує пряму техніку моделювання та 3D-друк моделей.

Доступнодля: Windows

FreeCAD – це параметричний 3D-моделлер, розроблений для створення реальних об'єктів будь-якого розміру. Користувач може легко змінити дизайн, використовуючи історію моделі та змінюючи окремі параметри. Програма мультиплатформенна, вміє зчитувати та записувати різні формати файлів. FreeCAD дозволяє створювати власні модулі та потім використовувати їх у подальшій роботі.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Безкоштовна програма Sculptris відкриє перед користувачами вікно у захоплюючий світ 3D. Особливостями Sculptris є зручна навігація та простота використання. Програму легко освоїть навіть новачок, який не має жодного досвіду в цифровому мистецтві або тривимірному моделюванні. Процес роботи побудований так, що можна забути про геометрію і просто створювати модель, при цьому дбайливо витрачаючи ресурси комп'ютера.

Доступно для: Windows, | Linux

Програму MeshMagic можна використовувати для 3D-рендерінгу файлів, а також для створення двовимірних об'єктів або їх конвертації в 3D. Програмне забезпечення має інтуїтивно зрозумілий інтерфейс і може використовуватися для вирішення різних завдань. В даний час Mesh Magic підтримує лише Windows. Результат зберігається у популярному форматі STL, який можна відкрити та редагувати у більшості онлайн та офлайн інструментів для 3D-моделювання.

Доступнодля: Windows

Open Cascade – це комплект розробника програмного забезпечення, призначений для створення програм, пов'язаних із 3D-CAD. Він включає спеціальні, розроблений спільнотою C++ бібліотеки класів, які можна використовувати для моделювання, візуалізації та обміну даних, а також для швидкої розробки додатків.

Доступнодля: Windows, | OS X | Linux

Усі ми щодня спостерігаємо величезну кількість реклами, фільмів, мультфільмів та іншої медіапродукції нашого сучасного світу. Світу технологій, без яких, здається, вже не зможуть прожити мільйони людей у ​​всьому світі.

Багато людей знають, що це більшість сучасного мистецтва створено з допомогою комп'ютерної графіки. Але лише небагато з них розуміють, чим відрізняється растрова графіка від векторної, а фрактальна від 3d-графіки. Ці відмінності ми розберемо сьогодні. А більше докладний описбільшості програм та їх вартості можна знайти на сайті https://www.architect-design.ru. Тож поїхали розбиратися.

Можна сміливо сказати, що це вид (тип) комп'ютерної графіки найпоширеніший. Поклади кадрів із відпусток та мільйони фотографій наймиліших кошенят в інтернеті – все це растрова графіка.

Будуються зображення растрового типу за простим принципом, схожим, наприклад, на вишивку хрестом. Певний колір поміщається у призначену йому комірку. Якщо сильно наблизити растрову картинку, можна побачити як вона розбивається на однакові за розміром квадратики, нагадуючи мозаїку. Таке збільшення помітно погіршує її якість, оскільки картинка за сильного збільшення ділиться на видимі квадрати. Цей ефект називається пікселізацією, а кожен такий квадратик - точкою, або пікселем.

Растрова графіка

Слово «піксель» походить від скорочення «Picture element». Піксель не ділиться на дрібніші частини, має однорідний колір і є дрібним елементом растрового зображення. Розмір точки, пікселя, з множини яких коштує зображення, приблизно 0,05 міліметра.

До переваг растрової графіки можна віднести її високу реалістичність. Мінусом може бути те, що якщо картинка дуже маленька, то збільшити її без втрати якості просто не вийде. Найпопулярніша програма створення та редагування растрової графіки – Adobe Photoshop.

Векторна графіка

Якщо в растрової графікиточка - це основний елемент, то векторі таким можна назвати лінію. Звичайно, в растрі теж є лінії, але їх можна розбити на дрібніші деталі, пікселі, а от спростити векторну лінію вже не можна.

Лінії перетинаються, згинаються, замикаються між собою, утворюють форми. Наприклад, три замкнуті під кутом прямі утворюють примітив – трикутник. Цей трикутник можна залити певним кольором або текстурою, розтягнути одну з сторін або вигнути. Але векторна графіка це не лише геометричні примітиви: зображення може складатися з химерних плям, ліній різної товщини та будь-яких інших форм. Чим більше таких форм використано, тим краще виглядає векторне зображення. Чим це схоже на аплікацію з паперу, яка складається з комбінацій форм, вирізаних з різних листів кольорового паперу.

Векторна графіка

Головна перевага такого виду графіки в тому, що якість картинки не змінюється при масштабуванні, та й розмір такого файлу менший, адже кожен об'єкт, який використовується у створенні зображення, програма сприймає як формулу. Така формула займає всього один осередок інформації.

Допустимо, лінія позначається програмою буквою «Л» і записується в одну клітинку зошита. А якщо лінія набуває червоного кольору, то до букви «Л» ще додається буква «К», як позначення кольору, але все це також вміщується в одну клітинку пам'яті.

Така система чимось спрощують роботу із зображенням під час редагування. Адже кожен об'єкт можна згинати, збільшувати та масштабувати, не торкаючись інших. Мінус скоріше один: ваш вихованець, намальований у векторі, швидше буде схожий на героя коміксів, аніж на живого кота. Векторна графіка створюється найчастіше у програмах: Corel Draw, Adobe Illustrator.

Фрактальна графіка

З латинської мови слово «фрактал» можна перекласти як «що складається з частин, фрагментів». Для створення фрактального зображення використовується об'єкт, який нескінченно помножений і повторюється, частини якого знову і знову діляться, а їх частини... загалом, ви зрозуміли. Це нагадує сніжинку чи дерево, ніби кожна його гілка ділилася на дві, а ті, своєю чергою, ще дві і таке інше.

Характер такого поділу та множення визначається заданою математичною формулою. Модифікацій собі подібних об'єктів безліч, але вони закладається в одно-єдине математичне обчислення, змінюючи яке можна отримувати нові варіації фрактального зображення. Apophysis — це і програм, що генерують фрактальні зображення.

Фрактальна графіка

3D графіка

Тривимірне зображення, створене на комп'ютері, може бути максимально реалістичним. Його можна обертати, розглядаючи з усіх боків, наближати чи віддаляти. Таким чином, 3D об'єкти схожі з об'єктами реального життя, тому мають об'єм, текстуру і існують як би в трьох вимірах, але тільки на екрані.

3D графіка може бути простою, як наприклад створений в обсязі квадрат, або складною, наповненою деталями. Об'єктам можна надати ефекту руху, переміщення у просторі чи взаємодії з предметами, якщо так забажає той, хто їх створив. 3D графіку ми бачимо у відео іграх та мультиках - саме там вона оживає та дає оцінити її обсяги та реалістичність. Найпопулярніші програми для створення 3d-графіки: 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Blender. Саме програмі 3ds Max і присвячено сайт, на якому ви зараз перебуваєте.

3ds max - програма створення 3d-графіки