Trojrozměrné modely. Geometrické modely trojrozměrných objektů Vizualizace trojrozměrné grafiky ve hrách a aplikacích

3D grafika

Název parametru	Význam
Předmět článku:	3D grafika
Rubrika (tematická kategorie)	Technologie

Trojrozměrná grafika našla široké uplatnění v takových oblastech, jako jsou vědecké výpočty, inženýrský design a počítačové modelování fyzických objektů.

Zobrazení ploché postavy na výkresu není příliš obtížné, protože dvourozměrný geometrický model je podobností zobrazené postavy, která je také dvourozměrná.

Trojrozměrné geometrické objekty jsou na výkresu znázorněny jako sada projekcí do různých rovin, což poskytuje pouze přibližnou podmíněnou představu o těchto objektech jako prostorových obrazcích. Při extrémně důležitém odrazu ve výkresu jakýchkoli detailů, detailů objektu, dalších řezů, řezů atd. Vzhledem k tomu, že návrh se obvykle zabývá prostorovými objekty, není jejich zobrazení ve výkresu vždy jednoduchou záležitostí.

Při konstrukci objektu pomocí počítače v Poslední dobou rozvíjí se přístup založený na vytváření trojrozměrných geometrických zobrazení - modelů.

Geometrické modelování je chápáno jako vytváření modelů geometrických objektů obsahujících informace o geometrii objektu. Pod modelem geometrického objektu je obvyklé chápat souhrn informací, které jednoznačně určují jeho tvar. Například bod musí být reprezentován dvěma (2D model) nebo třemi (3D model) souřadnicemi; kružnice je dána souřadnicemi středu a poloměru atd. Trojrozměrný geometrický model uložený v paměti počítače poskytuje poměrně vyčerpávající (až do krajní důležitosti) představu o modelovaném objektu. Takový model se nazývá virtuální nebo digitální.

V trojrozměrném modelování hraje kresba pomocnou roli a metody pro její vytvoření vycházejí z metod počítačové grafiky, metod pro zobrazení prostorového modelu. Pomocí tohoto přístupu lze geometrický model objektu využít nejen k tvorbě grafický obrázek, ale také pro výpočet některých jeho charakteristik, např. hmotnosti, objemu, momentu setrvačnosti atd., dále pro pevnostní, tepelně technické a další výpočty.

Technologie 3D modelování je následující:

· návrh a vytvoření virtuálního rámu (ʼʼkostryʼʼ) objektu ͵ co nejúplněji odpovídající jeho skutečné podobě;

návrh a tvorba virtuálních materiálů, podobných reálným z hlediska fyzikálních vlastností vizualizace;

přiřazování materiálů k různým částem povrchu předmětu (promítání textury na předmět);

nastavení fyzikálních parametrů prostoru, ve kterém bude objekt působit - nastavit osvětlení, gravitaci, vlastnosti atmosféry, vlastnosti interagujících objektů a povrchů, nastavení trajektorie pohybu objektů;

výpočet výsledné sekvence snímků;

· Překryvné povrchové efekty na finálním klipu animace.

Modelka. K zobrazení trojrozměrných objektů na obrazovce monitoru je zapotřebí série procesů (obvykle nazývaných potrubí), po nichž následuje převedení výsledku do dvourozměrného zobrazení. Zpočátku je objekt reprezentován jako množina bodů nebo souřadnic v trojrozměrném prostoru. 3D souřadnicový systém je definován třemi osami: vodorovnou, svislou a hloubkou, obvykle označované jako osy X, Y a Z, ze kterých se objekt skládá, v prostoru. Spojením vrcholů objektu čarami získáme drátěný model, kterému se říká proto, že jsou viditelné pouze hrany povrchů trojrozměrného tělesa. Drátěný model definuje oblasti, které tvoří povrch objektu, které jsou vyplněny barvami, texturami a osvětleny světelnými paprsky.

Odrůdy 3D grafiky. Existují následující typy 3D grafiky: polygonální, analytická, fraktální, spline.

Polygonální grafika je nejčastější. Je to dáno především vysokou rychlostí jeho zpracování. Libovolný polygonový grafický objekt je definován sadou polygonů. Polygon - ϶ᴛᴏ plochý mnohoúhelník. Nejjednodušší možností jsou trojúhelníkové polygony, protože, jak víte, rovinu lze nakreslit libovolnými třemi body v prostoru. Každý polygon je definován sadou bodů. Bod je určen třemi souřadnicemi - X, Y, Z. Můžete tedy zadat 3-rozměrný objekt jako pole nebo strukturu.

Analytická grafika v podstatě spočívá v tom, že objekty jsou specifikovány analyticky, tedy pomocí vzorců. Například: koule o poloměru r se středem v bodě (x 0, y 0, z 0) je popsána vzorcem (x-x 0) 2 + (y-y 0) 2 + (z-z 0) 2 = r 2 . Vzájemným kombinováním různých vzorců lze získat objekty složitého tvaru. Ale celý problém spočívá v nalezení vzorce požadovaného objektu.

Dalším způsobem, jak vytvořit analytické objekty, je vytvořit rotační tělesa. Takže otáčením kruhu kolem nějaké osy můžete získat torus a současným otáčením silně protáhlé elipsy kolem vlastní a vnější osy můžete získat docela krásný vlnitý torus.

Fraktální grafika je založena na konceptu fraktálu - sebepodobnosti. Objekt se nazývá sebepodobný, když zvětšené části objektu připomínají samotný objekt a navzájem. Terén patří do třídy ʼʼself-similarʼʼ. Zubatý okraj zlomeného kamene tedy vypadá jako pohoří na obzoru. Fraktální grafika, stejně jako vektorová grafika, je založena na matematických výpočtech. Základním prvkem fraktální grafiky je matematický vzorec, v tomto ohledu se do paměti počítače neukládají žádné objekty a obraz je sestaven pouze na základě rovnic.

Tímto způsobem se staví jak nejjednodušší pravidelné struktury, tak složité ilustrace, které napodobují přírodní krajinu a trojrozměrné objekty. Fraktální algoritmy mohou vytvářet neuvěřitelné 3D obrazy.

Spline grafika je založena na konceptu spline. Výraz ʼʼsplineʼʼ je z anglického spline. Tak se nazývá ohebný ocelový pás, s jehož pomocí kreslíři kreslí plynulé křivky danými body. Za starých časů byla podobná metoda hladkých obrysů různých těles (trup lodi, karoserie automobilu) rozšířena v praxi strojírenství. Výsledkem bylo nastavení tvaru těla pomocí sady velmi přesně vyrobených sekcí-plaz. Nástup počítačů umožnil přejít od této metody plaza-šablony k více efektivní způsob nastavení povrchu aerodynamického těla. Základem tohoto přístupu k popisu povrchů je použití relativně jednoduchých vzorců, které umožňují reprodukovat vzhled produktu s mimořádně důležitou přesností.

Při modelování pomocí splajnů se nejčastěji používá metoda bikubických racionálních B-splineů na neuniformní síti (NURBS). Vzhled povrchu je určen mřížkou referenčních bodů umístěných v prostoru. Každému bodu je přiřazen koeficient, jehož hodnota určuje míru jeho vlivu na část plochy procházející v blízkosti bodu. Z relativní pozice bodů a hodnota koeficientů závisí na tvaru a ʼʼhladkostiʼʼ povrchu.

Deformaci objektu zajišťují pohyblivé kontrolní body. Další metoda se nazývá osnovní síť. Kolem předmětu nebo jeho části je umístěna trojrozměrná síť, jejíž pohyb libovolného bodu způsobuje pružnou deformaci jak sítě samotné, tak i obklopovaného předmětu.

Po vytvoření ʼʼkostryʼʼ předmětu je nesmírně důležité pokrýt jeho povrch materiály. Všechny různé vlastnosti v počítačová simulace se redukuje na vizualizaci povrchu, tedy na výpočet koeficientu průhlednosti povrchu a úhlu lomu světelných paprsků na rozhraní materiálu a okolního prostoru. Pro stavbu povrchů materiálů se používá pět základních fyzikálních modelů:

Bouknight - povrch s difúzním odrazem bez oslnění (například matný plast);

Phong - povrch se strukturovanými mikropovrchy (například kov);

Blinn - povrch se speciálním rozložením mikrodrsností, zohledňující vzájemné přesahy (například lesk);

· Whitted - model, který umožňuje dodatečně zohlednit polarizaci světla;

Hall - model, který umožňuje upravit parametry směru odrazu a lomu světla.

Stínování povrchů se provádí metodami Gouraud (gouraud) nebo Phong (Phong). V prvním případě se barva primitiva vypočítá v jeho vrcholech a poté se lineárně interpoluje po povrchu. Ve druhém případě se zkonstruuje normála k objektu jako celku, jeho vektor se interpoluje přes povrch základních primitiv a pro každý bod se vypočítá osvětlení.

Světlo opouštějící povrch v konkrétním bodě směrem k divákovi je součet složek vynásobený faktorem spojeným s materiálem a barvou povrchu v tomto bodě. Mezi tyto komponenty patří:

· Světlo přicházející z rubové strany povrchu, tj. lomené světlo (Refracted);

· Světlo rovnoměrně rozptýlené povrchem (Diffuse);

Odražené světlo (Odražené);

Oslnění, tj. odražené světelné zdroje (Specular);

· Vlastní povrchová záře (Self Illumination).

Vlastnosti povrchu jsou popsány ve vygenerovaných polích textur (dvou nebo třírozměrné). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, pole obsahuje údaje o stupni průhlednosti materiálu; index lomu; koeficienty posunutí komponent (uvedené výše); barva v každém bodě, barva zvýraznění, jeho šířka a ostrost; barva rozptýleného (pozadí) osvětlení; lokální odchylky vektorů od normály (tzn. zohledňuje se drsnost povrchu).

Dalším krokem je vložení (ʼʼdesignʼʼ) textur na určité části rámečku objektu. V tomto případě je nesmírně důležité vzít v úvahu jejich vzájemný vliv na hranicích primitivů. Navrhování materiálů pro objekt je obtížně formalizovatelný úkol, podobá se uměleckému procesu a vyžaduje od interpreta alespoň minimální tvůrčí schopnosti.

Ze všech parametrů prostoru, ve kterém vytvořený objekt působí, je z pohledu vizualizace nejdůležitější definice světelného zdroje. Ve 3D grafice je obvyklé používat virtuální ekvivalenty fyzických zdrojů:

· Rozpuštěné světlo (Ambitnt Light), které je obdobou jednotného světlého pozadí. Nemá žádné geometrické parametry a vyznačuje se pouze barvou a intenzitou.

· Vzdálený nebodový zdroj se nazývá vzdálené světlo (Distant Light). Jsou mu přiřazeny konkrétní parametry (souřadnice). V přírodě je analogem Slunce.

· Bodový zdroj světla vyzařuje světlo rovnoměrně ve všech směrech a má také souřadnice. Analogem v technologii je elektrická žárovka.

· Přímý světelný zdroj je kromě svého umístění charakterizován směrem světelného toku, úhly otevření plného světelného kužele a jeho nejjasnějším bodem. Analogem v technologii je světlomet.

Proces výpočtu realistických obrázků se nazývá rendering (vizualizace). Většina moderní programy renderování je založeno na metodě reverzního sledování paprsku. Jeho podstata je následující:

· Z bodu pozorování scény je do prostoru vysílán virtuální paprsek, po jehož trajektorii by měl obraz dorazit do bodu pozorování.

· Pro určení parametrů příchozího paprsku se kontroluje, zda se všechny objekty ve scéně protínají s pozorovací cestou. Pokud k potlačení nedojde, pak se má za to, že paprsek dopadl na pozadí scény a příchozí informace jsou určeny parametry pozadí. Pokud se trajektorie protíná s objektem, pak se v bodě kontaktu vypočítá světlo, které jde do pozorovacího bodu, v souladu s parametry materiálu.

Po dokončení stavby a vizualizace objektu přistoupí k jeho ʼʼanimaciʼʼ, tedy nastavení parametrů pohybu. Počítačová animace je založena na klíčových snímcích. V prvním snímku je objekt nastaven do své původní polohy. Po určitém intervalu (například v osmém snímku) se nastaví nová poloha objektu a tak dále až do konečné polohy. Mezipolohy jsou vypočítány programem podle speciálního algoritmu. V tomto případě nedochází pouze k lineární aproximaci, ale k plynulé změně polohy referenčních bodů objektu v souladu se stanovenými podmínkami. Tyto podmínky jsou určeny hierarchií objektů (tj. zákony jejich vzájemné interakce), povolenými rovinami pohybu, mezními úhly rotace a velikostmi zrychlení a rychlostí.

Tento přístup se nazývá metoda inverzní kinematiky pohybu. Funguje dobře pro modelování mechanických zařízení. V případě imitace živých předmětů se používají tzv. skeletové modely. To znamená, že je vytvořen určitý rám, pohyblivý v bodech charakteristických pro modelovaný objekt. Pohyby bodů se počítají předchozí metodou.

V mnoha je implementována metoda trojrozměrného geometrického modelování softwarových produktů, vč. tak populární jako AutoCAD a ArchiCAD.

Trojrozměrná grafika - pojetí a typy. Klasifikace a vlastnosti kategorie "Trojrozměrná grafika" 2017, 2018.

Geometrické modely popisují objekty a jevy, které mají geometrické vlastnosti. Potřeba popisovat prostorové objekty vyvstává při řešení mnoha problémů počítačové grafiky.

V obecném případě se skutečný objekt samozřejmě nemůže přesně shodovat se svým popisem. To by vyžadovalo nekonečný počet trojic souřadnic ( X, y, z) – jeden pro každý bod na povrchu objektu.

V současné době se při modelování objektů používá několik základních typů geometrických modelů.

Pro popis rám(drát)modely používají se geometrické objekty prvního řádu - čáry nebo hrany. Drátové modely se zpravidla používají ke specifikaci objektů, které jsou mnohostěny, tzn. uzavřené mnohostěny libovolného tvaru, ohraničené plochými plochami. V tomto případě drátěný model obsahuje seznam souřadnic vrcholů mnohostěnu s vyznačením spojení mezi nimi (tj. s vyznačením hran ohraničených odpovídajícími vrcholy).

Při použití drátěného modelu k popisu objektů ohraničených plochami více než prvního řádu jsou takové plochy interpolovány plochými plochami.

Drátěná reprezentace objektu se často nepoužívá při modelování, ale při zobrazování modelů jako metoda vizualizace.

Výhodou drátěného modelu jsou nízké nároky na výpočetní zdroje, nevýhodou nemožnost konstruovat vysoce realistické obrazy, jelikož množina segmentů není adekvátním popisem objektu - segmenty samy o sobě nedefinují plochy (obr. 7.1) .

Rýže. 7.1. Stejný drátěný model (a) může popisovat jak krychli (b), tak otevřenou krabici (c).

Vývoj drátěného modelu je po částech analytický model obličeje, který je dán výčtem všech jednotlivých tváří. Objekt je definován sadou ohraničujících ploch a normálou směřující ven z objektu; každá plocha je definována cyklem jejích ohraničujících hran; každá hrana - dvojice bodů (vrcholů), které ji omezují; každý bod je trojicí souřadnic v trojrozměrném prostoru. Tito. model obličeje představuje trojrozměrný objekt ve formě uzavřené plochy.

Tvoří se množina ploch reprezentovaných plochými polygony a ohraničenými rovnými hranami polygonálnímřížka. Plochy mohou být libovolného tvaru, ale v naprosté většině případů se používají konvexní polygony s minimálním počtem vrcholů (trojúhelníky a čtyřúhelníky). jejich výpočet je jednodušší.

Hlavní nevýhodou polygonální sítě je přibližné znázornění tvaru objektu při popisu zakřivených ploch. Aby se zlepšila po částech lineární aproximace takových objektů, zvýšil se počet ploch, což vede k dalším nákladům na paměť a ke zvýšení množství výpočtů.

V rámci modelu plochy mohou být plochy také zakřivené plochy ohraničené křivočarými žebry. Nejčastěji se používá jako hrany parametrickébikubické kusy, ohraničený parametrickými kubickými křivkami.

Při použití bikubických kusů k reprezentaci objektu s danou přesností je potřeba výrazně menší počet ploch než při aproximaci pomocí polygonální sítě. Výpočty při práci s bikubickými plochami jsou však mnohem složitější než při práci s plochými plochami.

Na rozdíl od modelu obličeje, objemový-parametrickéModelka zachází s předmětem jako s pevným tělesem. Objekt je popsán jako soubor některých základních objemových tvarových prvků (objemových primitiv). Každé primitivum v modelu je specifikováno dvěma skupinami parametrů:

rozměrové parametry - definují geometrické rozměry primitiva;

parametry polohy - nastavte polohu a orientaci primitiva vzhledem ke světovému souřadnicovému systému.

Jako primitiva se používají jednoduchá geometrická tělesa: válec, kužel, komolý kužel, rovnoběžnostěn, koule, torus.

Jako parametry polohy se obvykle používají souřadnice. centrální bod primitiv a souřadnice jednotkového vektoru směřující podél výšky primitiva.

Kromě těchto parametrů jsou specifikovány operace s primitivy, což jsou tři hlavní operace teorie množin - sjednocení, průnik a odčítání. Spojení dvou primitiv je objekt, který zahrnuje všechny body původních primitiv. Průsečík dvou primitiv je objekt, jehož všechny body patří současně prvnímu i druhému primitivu. Výsledkem odečtení dvou primitiv je objekt skládající se z těch bodů prvního primitiva, které do druhého primitiva nepatří.

Nevýhodou objemově parametrického modelu je absence explicitních hranic kompartmentů tváří v případě vzájemného pronikání primitiv.

Jako část kinematický Model může být objekt definován sadou trojrozměrných prvků, z nichž každý je objemem „vyříznutým“ v prostoru při pohybu po určité trajektorii uzavřeného plochého obrysu. Trajektorie obrysového pohybu může být přímá nebo zakřivená.

Typ prvku je určen tvarem obrysu a trajektorií jeho pohybu. Například válec v rámci kinematického modelu lze popsat jako pohyb kruhu podél segmentu představujícího výšku válce.

K modelování prvků složitého tvaru můžete využít změnu velikosti obrysu nebo jeho polohy vzhledem k trajektorii během pohybu.

Výhodou modelu je praktická absence omezení složitosti formovaného objektu. Mezi nevýhody patří složitost specifikování prvků.

Alekhina G.V., Kozlov M.V., Spivakova N.Ya.

Alekhina G.V., 2011

Kozlov M.V., 2011

Spivakova N.Ya., 2011
Moskevská finanční a průmyslová univerzita "Synergie", 2011

Část 2. Základy modelování trojrozměrných scén v 3D Studio Max

KDYŽ SI TÉMA NAstudujete, BUDETE

Znát:

· rozhraní programu 3D Studio MAX;

· fáze tvorby kompletního 3D projektu;

· přiřazení tlačítek ovládání oken;

· metody geometrického modelování trojrozměrných obrazů;

· fáze vytváření obrazu v trojrozměrné grafice;

· koncept a účel modifikátorů;

· přiřazení základních materiálů.

Být schopný:

· spravovat projekce;

· spravovat okna programu 3D Studio MAX;

· simulovat trojrozměrné obrazy;

· upravovat celé formuláře;

· provádět booleovské operace s grafickými objekty;

· pracovat s editorem obsahu.

Mít dovednosti:

· vytváření statických a animovaných scén pomocí programu 3D Studio MAX;

· klonování, zarovnání a vytváření polí;

· editace jednotlivých splajnů;

· deformace při kreslení;

· práce se skupinami předmětů;

· vytváření speciálních efektů;

· vykreslování scény.

ZÁKLADNÍ POJMY A POJMY

modelování

· tvorba materiálů

· NURBS modelování

mistrovský objekt

modifikace

· parametrický objekt

· složený objekt

objekt scény

· drátěných objektů

· patchworkové předměty

podpředmět

primitivní

· axonometrická projekce

· centrální projekce

vykreslování

vizualizace

· globální souřadnicový systém

· místní souřadnicový systém

spline

· spline tvary

· zásobník modifikátorů

proměna

stínování

TEORIE

2.1. Fáze tvorby kompletního 3D projektu

Jedním z nejoblíbenějších 3D grafických editorů, jak mezi amatéry, tak profesionály v oblasti designu a tvorby her, je 3D Studio Max. Existuje celá řada softwarových produktů, které mu mohou konkurovat a někdy ho dokonce v některých ohledech předčí, ale intuitivní snadnost vývoje dělá z 3D Studio Max nepostradatelný nástroj. 3D Max je ideální pro první krůčky při práci s trojrozměrnou grafikou a pro mnohé se stává hlavním nástrojem.

Vytvoření kompletního 3D projektu se obvykle skládá z fází, jako jsou: modelování, tvorba materiálů, osvětlení, animace, rendering a následné zpracování. Pořadí procházení těmito fázemi vytváření 3D projektu se může lišit v závislosti na cíli a jeho složitosti.

Podívejme se podrobněji na hlavní fáze:

1. Modelování– v této fázi se v promítacích oknech vytvářejí objekty. Lze je také importovat z jiného grafického balíčku. Správou parametrů objektu, jeho transformací a úpravou byste nakonec měli získat potřebný 3D model. Existuje několik technik modelování od jednoduchá tvorba objektů od polygonů (trojúhelníkové plochy, na které je plocha objektu rozdělena) a konče moderním NURBS modelováním (tvorba přesných ploch, které jsou popsány trojrozměrnými křivkami).

2. Tvorba materiálů (stínění)- fáze, během níž vzhled objektů, nastavení jejich povrchových vlastností. Úpravy materiálu zahrnují definování jeho textury a také změnu jeho vlastností, jako je lesk, drsnost, odraz a tak dále. Poté se na objekt ve scéně aplikuje požadovaný materiál. V této fázi lze také přidat speciální efekty, jako je „Spalování“ (Spalování), „Atmosféra“ (Atmosféra), „Mlha“ (Foq).

3. Osvětlení. Do scény lze přidat světlé objekty a vytvořit tak stíny a osvětlení a také upravit jejich vlastnosti: barvu, intenzitu, stíny.

4.Animace. Jakmile je scéna nastavena a objekty jsou na svém místě, lze ji přehrát a případně z ní vytvořit animovaný film. Chcete-li to provést, použijte nástroj Animace(Animovat), měli byste vybrat objekt ve scéně, po kterém jej lze posouvat, otáčet nebo nastavovat složitější cesty, označující jeho umístění v různých snímcích. Po nějaké době můžete také změnit parametry objektu, což bude působit jako oživovací efekt. Většinu efektů animace lze vidět ve výřezech. Existuje několik technik pro animaci objektů. Nejjednodušší z nich je „animace pomocí kláves“ – vytvářejí se klíčové snímky a automaticky se počítá pohyb objektů mezi nimi, klávesy animačních snímků lze upravovat automaticky i ručně. Pro složitější animaci v 3D Max je možné použít matematické výrazy nebo odkazy na jiné objekty. Lze přidat ovladače pohybu a omezení, aby byly animace realističtější.

5.Vizualizace (rendering). Jakmile je animace hotová, můžete ji celou vyrenderovat, tzn. dělat renderování. To je obvykle konečná, často nejdelší fáze při vytváření 3D obrazu nebo 3D filmu. Při renderování se počítá obraz s využitím všech zadaných vlastností materiálů předmětů a světelných zdrojů, počítají se stíny, odrazy, lomy atd. Doba vykreslování závisí na mnoha parametrech, jako je rozlišení, přítomnost a množství stínů, rozmazání pohybu, vykreslování sekundárních odrazů. Soubor je nahrán ve formátu videa nebo uložen postupně jako samostatné obrázky. 3D Max podporuje většinu formátů souborů.

6.Následné zpracování. Po vykreslení scény může být nutné vyladit snímky vykreslení – přidat efekty, jako je odlesk, rozostření, lesk, hloubka ostrosti nebo změna barevného gamutu.

2.2 Geometrické modelování v 3D Studio Max

3D MAX je objektově orientovaný program, takže termín „objekt“ je pro něj zásadní. Přísně vzato, vše, co je vytvořeno, je objekt. Jedná se o geometrické tvary a zdroje světla, křivky a roviny, stejně jako modifikátory, ovladače atd. Taková rozmanitost objektů často vede k určitému zmatku, takže pro objekty vytvořené pomocí panelu Vytvořit se často používá kvalifikátor „objekt scény“.

Objekty při vytváření obsahují informace o tom, jaké funkce pro ně lze provádět a jaké může být chování jednotlivých objektů. Takové operace zůstávají aktivní, všechny ostatní operace se stanou neaktivními nebo jsou jednoduše skryté.

Většina objektů je parametrických. Parametrické Je volán objekt, který je určen sadou nastavení nebo parametrů. Takový objekt lze kdykoli změnit pouhou změnou těchto parametrů. Mějte však na paměti, že některé operace převádějí parametrické objekty na neparametrické (explicitní).

Příklady takových operací jsou:

1. Kombinace objektů s jedním z modifikátorů Edit.

2. Zničení zásobníku modifikátorů.

3. Export objektů do jiného formát souboru, zatímco pouze objekty v exportovaném souboru ztratí své parametrické vlastnosti.

Obecně platí, že je potřeba zachovat parametrickou definici objektů co nejdéle pro jejich případnou změnu.

Chcete-li vytvořit nový parametrický objekt, můžete zkombinovat dva nebo více objektů a výsledný objekt bude volán kompozitní. Složené objekty jsou parametrické a lze je také upravit nastavením parametrů objektů, ze kterých se skládají.

V 3D MAX můžete manipulovat nejen s celými objekty, ale i s částmi objektů, které se označují pojmem „podobjekt“. Nejsnáze pochopitelné jsou dílčí objekty geometrických tvarů, jako jsou vrcholy nebo hrany, ale tento koncept se rozšiřuje i na objekty mimo scénu.

Příklady dílčích objektů:

1.vrcholy, segmenty a splajny tvarových objektů;

2.vrcholy, hrany a plochy drátěných objektů;

3.vrcholy, hrany a povrchové prvky patchworkových objektů;

4. Gizmo a modifikační centra;

5.klíče trajektorií pohybu;

6. operandy booleovských objektů;

7.tvary a dráhy půdních objektů;

8.cíle morfobjektů;

Uvedené dílčí objekty mají zase své vlastní dílčí objekty a tvoří tak víceúrovňovou hierarchii dílčích objektů, jejichž hloubka je prakticky neomezená.

Jak již bylo zmíněno výše, prvním krokem k vytvoření plnohodnotného 3D projektu je vytvoření objektů scény, které se následně vyrenderují. Při konstrukci objektu scény vzniká proces, který určuje metodu přiřazení vlastností objektu, úpravu a transformaci jeho parametrů, deformaci objektu v prostoru a zobrazení hotového objektu ve scéně. Tento proces se nazývá schéma toku.

Schéma vlákna si lze představit jako sadu instrukcí pro sestavení objektu. Hlavní kroky vývojového schématu objektu jsou:

1.vytvoření hlavního objektu;

2. modifikace (modifikátory se počítají v pořadí, v jakém byly aplikovány);

3.transformace;

4.zkreslení prostoru;

5.určení vlastností;

6. zařazení objektu do scény.

Pojem "hlavní objekt" zahrnuje parametry původního objektu, který je vytvořen pomocí panelu Vytvořit, a je abstraktní definicí neexistujícího objektu. Hlavní objekt obsahuje informace o objektu, jako jsou:

1.typ objektu;

2. parametry objektu;

3. počátek souřadnic;

4.orientace lokálního souřadnicového systému objektu;

Všechny objekty mají jedinečné vlastnosti jako: název, barva, přiřazený materiál. Tyto vlastnosti by měly být považovány za nezávislé, protože nejsou ani základními parametry objektu, ani výsledkem modifikátorů nebo transformací.

2 . 3 . Konverze objektu

Objekty scény lze transformovat pomocí dvou skupin nástrojů: "Transformace" a "Úpravy". Často lze podobných transformací objektu dosáhnout jak aplikací modifikátorů, tak transformací objektu. Volba potřebné metody pro transformaci objektu závisí na tom, jak je objekt postaven a co s ním plánujete dělat později. Zvažme obě možnosti transformace objektů podrobněji.

Pomocí transformací jsou do scény umístěny objekty, tzn. mění se jejich poloha, orientace a velikost. Transformace zahrnují tři typy transformací objektů:

1.Positioning - určuje vzdálenost počátku lokálních souřadnic objektu od počátku souřadnic světového prostoru.

2. Rotace - definuje úhel mezi lokálními souřadnicovými osami objektu a světovými souřadnicovými osami.

3.Měřítko – určuje velikost hodnoty dělení lokálních souřadnicových os objektu vzhledem k hodnotě dělení světových souřadnicových os.

Kombinace těchto tří typů objektové transformace tvoří transformační matici a jejich charakteristiky lze shrnout do tří tezí:

1.určit umístění a orientaci objektů na scéně;

2.ovlivní celý objekt;

3.vypočteno po všech modifikátorech.

Třetí bod vyžaduje upřesnění, a to: bez ohledu na to, zda se nejprve aplikují modifikátory a poté transformace, nebo naopak, vždy se nejprve počítají modifikátory a teprve potom se počítají transformace.

Během jakékoli transformace objektu budou promítací okna zobrazovat osy transformace. Pomocí nich můžete omezit akce na osu nebo rovinu a také zpřesnit interaktivní transformaci objektu. Pro každou ze tří transformačních skupin mají transformační osy svůj vlastní tvar:

- „Pohyb“ – polohování (obr. 4.1).

1.Box(Box) - krychlový nebo obdélníkový.

2.Koule(koule) - je polygonální objekt, tzn. postavené na základě čtyřúhelníků.

3.Válec(Válec).

4.Thor(Torus).

5.Konvice(Konvička) – je klasickým prvkem trojrozměrné grafiky.

6.Kužel(Kužel).

7.Geosféra(GeoSphere) - na rozdíl od koule je postavena na základě trojúhelníků.

8.Trubka(Trubice) - dutý válec.

9.Pyramida(Pyramidy).

10.Letadlo(Letadlo).

Všechna primitiva mají upravitelné parametry pro řízení jejich definujících charakteristik. To vám umožňuje vytvářet primitiva interaktivně i explicitně zadáním přesných hodnot parametrů.

Pokud je modifikátor EditPatch aplikován ihned po vytvoření primitiva, bude s ním zacházeno jako se sadou záplat. Při použití na primitiva jakýchkoli jiných modifikátorů se tyto převedou na drátové modely. Výsledek úpravy patchworkových a drátěných objektů může vypadat jinak, protože vrcholy sítě jsou explicitní a záplata je výsledkem výpočtu.

V předchozím odstavci bylo zvažováno použití modifikátorů k získání vykreslených objektů založených na spline tvarech, s použitím modelu poháru jako příkladu. Úpravou drátěných objektů pro tento pohár můžete vytvořit rukojeť:

1. Na panelu příkazů vyberte Vytvořit – > Geometrie – > Kvádr (obr. 4.27).

Rýže. 4.28. Vytvoření držadla poháru pomocí úpravy drátěného modelu (krok 2)

3. Přejděte na kartu Upravit a použijte modifikátor Edit Mesh (obr. 4.29).

Rýže. 4.30. Vytvoření držadla poháru pomocí úpravy drátěného modelu (krok 4)

5. Poté budou všechny vrcholy zvýrazněny modře (obr. 4.31).

Rýže. 4.32 Vytvoření držadla poháru úpravou objektů drátěného modelu (krok 6)

7. Na hlavním panelu nástrojů zvolte "Přesunout" (obr. 4.33).

Rýže. 4.33. Vytvoření držadla poháru pomocí úpravy drátěného modelu (krok 7)

4. Posuňte vybrané vrcholy, jak je znázorněno níže (obr. 4.34, obr. 4.35).

Rýže. 4.35. Vytvoření držadla poháru pomocí úpravy drátěného modelu (krok 9)

9. Poté povrch vyhlaďte modifikátorem Mesh Smooth Jak vidíte na obrázku, poslední aplikovaný modifikátor je v horní části zásobníku (obr. 4.36).

Rýže. 4.38. Spojení šálku a rukojeti

Rýže. 4.39. Zobrazit výsledek

2.12. Nastavení a renderování v 3D Studiu MAX

V programu 3DS MAX poskytuje dialogové okno Render Scene uživateli nástroje potřebné pro renderování statické obrázky a vytváření animovaných videí. Rozbalovací roletka Typ vykreslení (typy vizualizace) na hlavním panelu nástrojů umožňuje vybrat jeden z osmi způsobů vykreslení scény (obr. 4.120).

"Projekční okno" (View) - vykreslí se celé projekční okno.

"Selection" (Selected) - vykreslí se pouze vybrané objekty. Pokud je v okně vykresleného rámečku obrázek, vybrané objekty se vykreslí přes něj. Příkaz Vymazat resetuje okno rámce vykreslení.

"Region" (Region) - vykreslí se obdélníková oblast vybraná uživatelem.

"Oříznout" (Crop) - vykreslí se obdélníková oblast a všechna ostatní data se umístí do okna vykresleného snímku.

"Zvětšit" (Blowup) - nejprve se vykreslí obdélníková oblast a poté se zvětší na velikost aktuálního obrázku.

„Rozměrový kontejner“ (Box Selected) – vykreslí se pouze objekty, které jsou v objemu celkového boxu aktuálního výběru. U této možnosti vykreslování se nastavuje rozlišení výsledného obrázku.

"Vybraná oblast" - vykreslí oblast určenou ohraničovacím rámečkem výběru. Střih je převzat z Obecné nastavení vizualizace.

"Oříznout vybrané" - oblast určená ohraničovacím rámečkem aktuálního výběru se vykreslí a vše ostatní se ořízne.

Rýže. 4.68. Výběr metody vykreslení scény

Při vykreslování 3D scény se v okně Vykreslování zobrazuje snímek po snímku a ukazatele průběhu času a čas vykreslení posledního snímku. V dialogovém okně Vykreslování se při vytváření finálních obrázků zobrazí nastavení skenovací linky s vysokým rozlišením (obr. 4.69).

Rýže. 4.69. Dialogové okno vykreslování

Parametry procesu můžete nastavit v dialogovém okně Render Scene (obr. 4.69). Toto okno otevřete kliknutím na tlačítko Render Scene na hlavním panelu nástrojů nebo výběrem příkazu Rendering – Render (můžete také použít klávesu F10 na klávesnici).

Okno se skládá z několika záložek, v záložce "Obecné" (Common) jsou parametry a možnosti, které používají všechny vizualizéry. V sekci Možnosti se nastavují různé možnosti vizualizace:

· "Kontrola barev" (Video Color Check) - kontroluje, zda jsou hodnoty intenzity pixelů v mezích video standardů PAL nebo NTSC;

· "Zobrazit obě strany" (Force 2-Sided) - vykreslí povrchy na obou stranách objektů bez ohledu na nastavení materiálu;

· "Atmosférické efekty" (Atmospherics) - vizualizuje atmosférické efekty;

· "Efekty" (Efekty) - zahrnuje efekty vizualizace, nakonfigurované na kartě Efekty;

· "Super Black" - omezuje černou pixelů v režimu videa;

· "Posun" - zapne vizualizaci map posunu;

· "Render Hidden Geometry" - vykresluje skryté objekty;

· Render to Fields – bez ohledu na použití snímků vykreslí dvě pole střídajících se řádků pro video. Používá se k hladkému pohybu.

Rýže. 4,70. Dialogové okno Render Scene
záložka "Obecné" (běžné)

Sekce Advanced Lightning obsahuje možnosti pro nepřímé osvětlení.

Záložka Render Output obsahuje nastavení, která jsou zodpovědná za soubory a dialogová okna ve kterém vykreslit.

Záložka Render Elements obsahuje nástroje, které umožňují vykreslovat různé prvky samostatně (obr. 4.71).

"Elements Active" - zapne vizualizaci vybraných prvků v různé soubory. Prvky se vybírají pomocí tlačítek Přidat a Sloučit a zobrazí se v rámečku níže.

"Zobrazit prvky" - umožňuje zobrazení vybraných prvků v různých oknech renderovaného rámečku.

Rýže. 4.71. Dialogové okno Render Scene, karta Render Elements

Záložka Renderer obsahuje ovládací prvky pro aktivní renderer (obr. 4.71). Přepínání rendererů se provádí v sekci "Assign Renderer" na záložce Common. Ve výchozím nastavení je Scanline Renderer povolen, jak je popsáno v názvu okna. K dispozici jsou následující nastavení vykreslování řádků.

Zavedení výchozího modulu Scanline Renderer je určeno pro nastavení parametrů, které jsou jedinečné pro modul pro vykreslování řádek po řádku.

Pro ostatní renderery má tato část jiný vzhled:

· "Mapping" - zapne vizualizaci map;

· "Shadows" (Shadows) - zahrnuje vizualizaci stínů;

· "Auto-Reflection / Refraction and Mirrors" (Auto-Reflect / Refract and Mirrors) - zapne vizualizaci map "Reflection / Refraction" (Reflect / Refract);

· „Display wireframe“ (Force Wireframes) – zobrazí se pouze drátěné modely objektů, bez ohledu na nastavení materiálu;

· Wire Thickness – nastavuje tloušťku drátěného modelu, pokud je povolena možnost Force Wireframes.

Vyhlazení nerovných povrchových kontur během vykreslování je zásadní pro výsledné, vysoce kvalitní snímky. U testovacích snímků jej lze vypnout. Anti-aliasing se konfiguruje v sekci Anti-aliasing.

AntiAliasing – vyhlazuje drsnost obrysu rastru.

„Filtrovat mapy“ – zahrnuje pyramidové filtrování obrázků a filtrování podle celkové plochy.

V sekcích Object Motion Blur a Image Motion Blur zapnou volby Použít vykreslování odpovídajících rozostření.

"Šetřit paměť" - když je tato možnost povolena, nachází se v sekci Správa paměti, spotřeba paměti se sníží o 15-25% zvýšením doby vykreslování přibližně o 4%.

Rýže. 4.72. Dialogové okno Render Scene,
Karta Renderer

Chcete-li zahájit renderování, klikněte na tlačítko Render Scene. Ve skupině Render Output klikněte na tlačítko "..." vedle "Save File". Zobrazí se dialogové okno Render Output File.

Z rozevíracího seznamu Uložit jako typ vyberte formát souboru a zadejte název obrázku (obr. 4.73).

Rýže. 4,73. Dialogové okno Vykreslit výstupní soubor, rozevírací seznam Uložit jako typ

Chcete-li uložit výsledky dalšího renderování do souboru, zaškrtněte políčko Save File v okně Render Scene (obr. 4.74).

Rýže. 4,74. Uložení výsledků vizualizace do souboru

V dialogovém okně Render Scene určuje sekce Výstupní velikost rozlišení šířky a výšky rendrovaného obrázku v pixelech. Výchozí rozlišení je 640x440. Kliknutím na tlačítko použijete příkaz Render Scene (Obr. 6.74).

V části Výstupní velikost na kartě Společné vyberte velikost výstupního obrázku kliknutím na příslušné tlačítko nebo zadáním hodnot do polí Šířka a Výška.

Nyní je nastavena velikost obrázku a vykreslení bude provedeno do obrázku zadaného rozlišení.

Rýže. 4,75. Určení rozlišení vykresleného obrázku

Pro trénink postačí nízké rozlišení, např. 320x240. Kliknutím na ikonu zámku vedle možnosti "Poměr stran obrázku" (Poměr stran obrázku) můžete zakázat změnu proporcí obrázku.

klikněte klikněte pravým tlačítkem myši Kliknutím na jedno z tlačítek standardního rozlišení se otevře dialogové okno Konfigurace předvolby. Rozbalovací seznam v této skupině obsahuje standardy rozlišení a poměru stran používané v různých aplikacích. Ze seznamu výstupní velikost uživatel si může vybrat parametry různých foto, filmových a video standardů (obr. 4.76).

Rýže. 4,76. Nastavení

Zkusme si tedy představit náš obrázek s vázou. Otevřete soubor s touto scénou v 3DS MAX a stiskněte tlačítko Render Scene. V dialogovém okně Render Scene nastavte možnosti procesu rendrování. Klepněte na tlačítko Poskytnout , spustí se renderování, doba vykreslování přímo závisí na složitosti scény, velikosti výsledného obrázku a je nepřímo úměrná výpočetnímu výkonu počítače (obr. 4.77).

Rýže. 4,77. Vizualizace obrazu s vázou (krok 1)

Obrázek se otevře v samostatném okně. V našem případě vidíme pouze vázu a černý prostor, protože na scéně žádné jiné předměty nejsou a ani být nemohou (nevytvořili jsme je). Pro uložení výsledného obrázku do souboru je potřeba kliknout na tlačítko "Uložit" (obr. 4.78).

Rýže. 4,78. Vizualizace obrazu s vázou (krok 2)

V dialogovém okně, které se otevře, zadejte název souboru (bitmapu) a jeho formát (např. jpg ). Kliknutím na tlačítko "Uložit" uložíte výsledek vykreslení do požadovaného adresáře.

Mimochodem realističtějšího přenosu barevných informací a intenzity osvětlení lze dosáhnout uložením výsledku do formátu HDR. HDRI (High Dynamic Range Image) má širší dynamický rozsah než ostatní grafických formátů. Ve 3D grafice se HDRI často používají jako mapa prostředí k vytvoření realistických odrazů. Chcete-li přidat mapu prostředí do 3DS Max, musíte provést příkaz Rendering > Environment, kliknout na tlačítko Parametr Mapa prostředí v rozbalovací nabídce Společné parametry, vybrat bitmapovou mapu v otevřeném okně Prohlížeč materiálů/map a zadat cestu k souboru. ve formátu HDR (obr. 4.79).

Rýže. 4,79. Vizualizace obrazu s vázou (krok 3)

2.13. Vytvářejte speciální efekty

Následné zpracování vykresleného obrazu se používá k vytvoření různých efektů, které přesahují 3D grafiku. Efekty v 3DS MAX umožňují ovládat reprodukci barev, deformovat obraz, přidat zrnitost, přidat zvýraznění atd.

Chcete-li přidat efekty do trojrozměrné scény, musíte provést příkaz "Rendering" ( Rendering) - " Effects" ( Effects) a poté přejděte na kartu "Efekty" ( Effects). V okně Prostředí a efekty klikněte na tlačítko Přidat a vyberte požadovaný efekt. Po přidání efektu níže v okně "Prostředí a účinky" zobrazí se nastavení efektu.

Chcete-li efekt odstranit, klepněte na tlačítko Odstranit. Pomocí oblasti nastavení "Náhled" (Náhled) v seznamu "Efekty" (Efekty) můžete ovládat vizualizaci efektů.

Pokud je zaškrtnuto políčko Interactive, scéna se vykreslí pokaždé, když se změní parametry efektu. Tuto funkci je vhodné použít, když potřebujete nastavit určitý typ efektu (obr. 4.80).

Rýže. 4,80. Okno nastavení zobrazení efektu

Podívejme se blíže na některé efekty následného zpracování. Velmi často je pro doplnění realističnosti vyžadována imitace odrazů světla, ke kterým dochází při fotografování. skutečné předměty a kvůli tvaru čoček.

V 3DS MAX existuje speciální skupina efektů, která umožňuje simulovat taková světla, jedná se o skupinu efektů Lens Effects.

Existuje několik základních forem oslnění.

· "Glow" (Glow) - zvýraznění, které vytváří záři kolem světlých oblastí obrazu.

· "Kruh"( Prsten ) - zvýraznění ve formě kruhu umístěného kolem středu záře.

· "Ray"( Paprsek) - efekt ve formě přímých paprsků vycházejících ze středu záře.

· „Sekundární oslnění s automatickým nastavením“ (Auto Secondary) – vytváří další oslnění ve formě kruhu, jehož poloha závisí na poloze kamery.

· „Sekundární oslnění s ručním nastavením“ (Manuální sekundární) – používá se jako doplněk k efektu „Sekundární oslnění s automatickým nastavením“ (Automatické sekundární) a umožňuje přidat světla jiných velikostí a tvarů. Při použití tohoto efektu se do obrázku přidá pouze jedno zvýraznění. Efekt „Sekundární oslnění s ručním nastavením“ (Manual Secondary) lze použít samostatně.

· "Star" (Star) - přidává zvýraznění v podobě hvězdy. Tento efekt je podobný "Ray" (Ray), nicméně při jeho vytváření je použito méně paprsků (od 0 do 30).

· "Záblesk světla" (Streak) - záře ve formě oboustranného přímého paprsku vycházejícího ze středu záře a zmenšující se, jak se vzdaluje.

Při přidávání efektů objektivu byste měli efekt vybrat v rozbalení Parametry efektů objektivu, pravý seznam zobrazuje efekty, které jsou ve scéně použity (obr. 4.81). Když je vyberete, parametry každého z nich se zobrazí v tomto seznamu.

Použití parametrů zavádění " Společné parametry Lens Effects Globals ), můžete vybrat zdroj světla, na který budou efekty aplikovány. Zdroj lze určit kliknutím na tlačítko „Určit zdroj světla“ (Vybrat světlo) a jeho výběrem ve scéně.

Sady efektů čočky se zadanými parametry lze uložit jako soubory LZV pro použití v různých projektech.

Rýže. 4,81. Reflexní displej

TESTOVACÍ OTÁZKY

1. Z čeho je scéna vyrobena? 3DS MAX ?

2. Jak je 3D scéna zobrazena na obrazovce?

3. Co je sítnice těla a z jakých standardních prvků se skládá?

4. Jak můžete jen animovat scénu?

5. Jaké je obecné pořadí vývoje scény?

6. Kolik seznamů příkazů je zahrnuto v hlavní nabídce3DS MAX A jaký je účel každého z těchto seznamů?

7. Jaké jsou odrůdy kontextové nabídky A jak se odhalují?

8. Jaké je čtvrté menu?

9. K čemu slouží projekční okna a kde jsou tlačítka pro jejich ovládání?

10. K čemu slouží příkazové panely, kolik jich je a kde jsou umístěny?

11. Kolik panelů nástrojů je v programu použito, jaký je zásadní rozdíl mezi hlavním panelem nástrojů a doplňkovými?

12. Kde jsou umístěny veřejné animační nástroje a jaké jsou tři skupiny prvků, které je tvoří?

13. Jak se modální dialogová okna liší od nemodálních?

14. Co jsou geometrická tělesa a jaké jsou jejich odrůdy?

15. Co jsou obrysové objekty, jaké jsou jejich odrůdy a jak se od sebe liší?

16. Jaké typy projekcí se používají 3DS MAX ?

17. Co je zobrazení scény?

18. Jaké operace lze provádět při konfiguraci výřezů?

19. Jaké jsou dva nejpoužívanější režimy zobrazení scény, jak se nazývají a jaké to jsou?

20. Jak je nastavena kvalita zobrazení průhlednosti ve výřezech?

21. Jak se upravují parametry zobrazení scény v projekčních oknech?

22. Jaké příkazy lze použít k obnovení předchozího nastavení zobrazení scény nebo předchozího zobrazení?

23. V jakých případech budete možná potřebovat zobrazit vnitřní povrch těles?

24. Jaký programový nástroj lze použít k úpravě parametrů osvětlení scény v projekčních oknech s vestavěnými iluminátory?

25. Kolik souřadnicových systémů je v programu použito a kde se volí?

26. Jaký je účel aktuálních a systémových jednotek měření?

27. Jaké tři typy mřížek se v programu používají?

28. Jaká je technologie zpracování pomocí modifikátorů?

29. co jsou ti dva alternativní způsoby připojení modifikátorů ke zpracovávanému objektu?

30. Co je zásobník modifikátorů a kde se nachází?

31. Jaké operace lze provádět pomocí myši v okně zásobníku modifikátorů?

32. Co se rozumí operací skládání modifikátoru?

33. V jakých případech byste se měli ptát vysoké rozlišení sítnice zpracovávaného objektu?

34. Kdy se zobrazí informační panel upozornění?

35. Co je to částicový systém a jaké jsou jeho hlavní části?

Trojrozměrná grafika nemusí nutně zahrnovat projekci do roviny.....

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Teorie 3D grafiky, lekce 01 - Úvod do 3D grafiky

✪ Počítačová grafika v kině

✪ Přednáška 1 | Počítačová grafika | Vitalij Galinský | Lectorium

✪ 12 - Počítačová grafika. Základní pojmy z počítačové grafiky

✪ Přednáška 4 | Počítačová grafika | Vitalij Galinský | Lectorium

titulky

aplikace

Trojrozměrná grafika se aktivně používá k vytváření obrázků na rovině obrazovky nebo listu tiskovin ve vědě a průmyslu, například v automatizačních systémech pro konstrukční práce (CAD; pro vytváření pevných prvků: budovy, části strojů, mechanismy ), architektonická vizualizace (sem patří tzv. „virtuální archeologie“), in moderní systémy lékařské zobrazování.

Nejširší uplatnění je v mnoha moderních počítačových hrách, stejně jako prvek kina, televize a tištěných produktů.

3D grafika se obvykle zabývá virtuálním, imaginárním trojrozměrným prostorem, který je zobrazen na plochém, dvourozměrném povrchu displeje nebo listu papíru. V současné době existuje několik způsobů, jak zobrazit trojrozměrné informace v trojrozměrné podobě, i když většina z nich představuje trojrozměrné charakteristiky spíše podmíněně, protože pracují se stereo obrazem. Z této oblasti lze zaznamenat stereo brýle, virtuální helmy, 3D displeje schopné demonstrovat trojrozměrný obraz. Několik výrobců předvedlo 3D displeje připravené pro sériovou výrobu. 3D displeje však stále neumožňují vytvořit plnohodnotnou fyzickou, hmatatelnou kopii. matematický model vytvořené 3D grafikou. Technologie rychlého prototypování, které se vyvíjejí od 90. let, tuto mezeru vyplňují. Je třeba poznamenat, že technologie rychlého prototypování využívají reprezentaci matematického modelu objektu ve formě pevného tělesa (model voxel).

Tvorba

Chcete-li získat trojrozměrný obraz v rovině, jsou nutné následující kroky:

modelování- vytvoření trojrozměrného matematického modelu scény a objektů v ní;
texturování- přiřazení rastrových nebo procedurálních textur k povrchům modelů (obnáší i nastavení vlastností materiálů - průhlednost, odlesky, drsnost atd.);
osvětlení- instalace a konfigurace;
animace(v některých případech) - dávání pohybu předmětům;
dynamická simulace(v některých případech) - automatický výpočet interakce částic, tvrdých / měkkých těles atd. se simulovanými gravitačními silami, větrem, vztlakem atd., jakož i mezi sebou navzájem;
vykreslování(vizualizace) - sestavení projekce v souladu se zvoleným fyzikálním modelem;
skládání(layout) - finalizace obrázku;
výstup výsledného obrázku na výstupní zařízení - displej nebo speciální tiskárnu.

Modelování

Nejoblíbenější čistě modelovací balíčky jsou:

Robert McNeel & Assoc. Rhinoceros 3D ;

K vytvoření trojrozměrného modelu osoby nebo tvora lze Sochu použít jako prototyp (ve většině případů).

Texturování

načrtnout

Vizualizace trojrozměrné grafiky ve hrách a aplikacích

Pro vykreslování 3D grafiky v aplikačních programech existuje řada softwarových knihoven – DirectX, OpenGL a tak dále.

Existuje řada přístupů k prezentaci 3D grafiky ve hrách – plné 3D, pseudo-3D.

Takové balíčky ani neumožňují uživateli přímo obsluhovat 3D model, například existuje balíček OpenSCAD, ve kterém je model tvořen spuštěním uživatelem vytvořeného skriptu napsaného ve specializovaném jazyce.

3D displeje

Trojrozměrné nebo stereoskopické displeje, (3D displeje, 3D obrazovky) - zobrazuje pomocí stereoskopického nebo jakéhokoli jiného efektu, vytvářející iluzi skutečného objemu v zobrazovaných obrazech.

V současné době je naprostá většina 3D snímků zobrazována pomocí stereoskopického efektu, který je nejsnáze implementovatelný, i když samotné použití stereoskopie nelze označit za dostatečné pro trojrozměrné vnímání. Lidské oko, ve dvojicích i samostatně, stejně dobře rozlišuje trojrozměrné předměty od plochých obrázků [ ] .

Geometrické modely popisují objekty a jevy, které mají geometrické vlastnosti. Potřeba popisovat prostorové objekty vyvstává při řešení mnoha problémů počítačové grafiky.

V obecném případě se skutečný objekt samozřejmě nemůže přesně shodovat se svým popisem. To by vyžadovalo nekonečný počet trojic souřadnic ( x, y, z) – jeden pro každý bod na povrchu objektu.

V současné době se při modelování objektů používá několik základních typů geometrických modelů.

Pro popis rám (drát) modely používají se geometrické objekty prvního řádu - čáry nebo hrany. Drátové modely se zpravidla používají ke specifikaci objektů, které jsou mnohostěny, tzn. uzavřené mnohostěny libovolného tvaru, ohraničené plochými plochami. V tomto případě drátěný model obsahuje seznam souřadnic vrcholů mnohostěnu s vyznačením spojení mezi nimi (tj. s vyznačením hran ohraničených odpovídajícími vrcholy).

Při použití drátěného modelu k popisu objektů ohraničených plochami více než prvního řádu jsou takové plochy interpolovány plochými plochami.

Drátěná reprezentace objektu se často nepoužívá při modelování, ale při zobrazování modelů jako metoda vizualizace.

Rýže. 7.1. Stejný drátěný model (a) může popisovat jak krychli (b), tak otevřenou krabici (c).

Tvoří se množina ploch reprezentovaných plochými polygony a ohraničenými rovnými hranami polygonová síť. Plochy mohou být libovolného tvaru, ale v naprosté většině případů se používají konvexní polygony s minimálním počtem vrcholů (trojúhelníky a čtyřúhelníky). jejich výpočet je jednodušší.

V rámci modelu plochy mohou být plochy také zakřivené plochy ohraničené křivočarými žebry. Nejčastěji se používá jako hrany parametrické bikubické kusy, ohraničený parametrickými kubickými křivkami.

Na rozdíl od modelu obličeje, objemový-parametrický model zachází s předmětem jako s pevným tělesem. Objekt je popsán jako soubor některých základních objemových tvarových prvků (objemových primitiv). Každé primitivum v modelu je specifikováno dvěma skupinami parametrů:

Rozměrové parametry - definují geometrické rozměry primitiva;

parametry polohy – nastavují polohu a orientaci primitiva vůči světovému souřadnicovému systému.

Jako primitiva se používají jednoduchá geometrická tělesa: válec, kužel, komolý kužel, rovnoběžnostěn, koule, torus.

Jako parametry polohy se obvykle používají souřadnice centrálního bodu primitiva a souřadnice jednotkového vektoru směřujícího podél výšky primitiva.

Nevýhodou objemově parametrického modelu je absence explicitních hranic kompartmentů tváří v případě vzájemného pronikání primitiv.

Typ prvku je určen tvarem obrysu a trajektorií jeho pohybu. Například válec v rámci kinematického modelu lze popsat jako pohyb kruhu podél segmentu představujícího výšku válce.

K modelování prvků složitého tvaru můžete využít změnu velikosti obrysu nebo jeho polohy vzhledem k trajektorii během pohybu.

Výhodou modelu je praktická absence omezení složitosti formovaného objektu. Mezi nevýhody patří složitost specifikování prvků.

Část 2. Základy modelování trojrozměrných scén v 3D Studio Max

2.1. Fáze tvorby kompletního 3D projektu

2.2 Geometrické modelování v 3D Studio Max

2 . 3 . Konverze objektu

2.12. Nastavení a renderování v 3D Studiu MAX

2.13. Vytvářejte speciální efekty

Encyklopedický YouTube

titulky

aplikace

Tvorba

Modelování

Texturování

načrtnout

Vizualizace trojrozměrné grafiky ve hrách a aplikacích

3D displeje

Oblíbený