راه های رسیدن به رئالیسم در گرافیک سه بعدی فن آوری های رئالیسم سه بعدی مراحل ایجاد تصویر سه بعدی

برای افزایش واقع گرایی نمایش بافت های قرار گرفته بر روی چند ضلعی ها، از فناوری های مختلفی استفاده می شود:

صاف کننده (ضد الیزینگ)؛

· نقشه برداری MIP.

فیلتر بافت

تکنولوژی Anti-Aliasing

Anti-aliasing یک فناوری است که در پردازش تصویر برای از بین بردن اثر لبه های "پله ای" (Aliasing) اجسام استفاده می شود. با روش شطرنجی برای تشکیل یک تصویر، از پیکسل تشکیل شده است. با توجه به اینکه پیکسل ها دارای اندازه محدود هستند، در لبه اجسام سه بعدی به اصطلاح پله ها یا لبه های پلکانی قابل تشخیص هستند. برای به حداقل رساندن اثر پلکانی، ساده ترین راه افزایش وضوح صفحه نمایش و در نتیجه کاهش اندازه پیکسل ها است. اما این مسیر همیشه ممکن نیست. اگر نمی توانید با افزایش وضوح مانیتور از شر افکت پله خلاص شوید، می توانید از فناوری Anti-aliasing استفاده کنید که به شما امکان می دهد جلوه پله ها را به صورت بصری صاف کنید. متداول ترین تکنیکی که برای این کار استفاده می شود ایجاد یک انتقال صاف از رنگ خط یا لبه به رنگ پس زمینه است. رنگ نقطه ای که روی مرز اجسام قرار دارد به عنوان مقدار متوسط ​​رنگ های دو نقطه مرزی تعریف می شود.

چندین فناوری اساسی ضد آلیاسینگ وجود دارد. برای اولین بار، با کیفیت ترین نتیجه توسط فناوری تمام صفحه ضد آلیاسینگ FSAA (Full Screen Anti-Aliasing) ارائه شد. در برخی منابع ادبی، این فناوری SSAA نامیده می شود. ماهیت این فناوری در این واقعیت نهفته است که پردازنده یک فریم تصویر را با وضوح بسیار بالاتر از وضوح صفحه محاسبه می کند و سپس هنگام نمایش روی صفحه، مقادیر یک گروه از پیکسل ها را به یک میانگین می دهد. تعداد پیکسل های متوسط ​​مطابق با وضوح صفحه نمایش مانیتور است. به عنوان مثال، اگر یک فریم با وضوح 800x600 با استفاده از FSAA ضد مستعار باشد، تصویر با وضوح 1600x1200 محاسبه می شود. هنگام تغییر به وضوح مانیتور، رنگ های چهار نقطه محاسبه شده مربوط به یک پیکسل مانیتور به طور میانگین محاسبه می شود. در نتیجه، همه خطوط دارای انتقال رنگ صاف هستند، که از نظر بصری اثر پله ها را از بین می برد.

FSAA کارهای غیر ضروری زیادی انجام می دهد، پردازنده گرافیکی را بارگیری می کند، نه مرزها، بلکه کل تصویر را صاف می کند، که اشکال اصلی آن است. برای رفع این نقص، یک فناوری اقتصادی تر، MSSA، توسعه یافت.

ماهیت فناوری MSSA مشابه فناوری FSAA است، اما هیچ محاسبه‌ای روی پیکسل‌های داخل چند ضلعی‌ها انجام نمی‌شود. برای پیکسل های روی مرز اجسام، بسته به سطح هموارسازی، 4 یا بیشتر نقطه اضافی محاسبه می شود که با آن رنگ نهایی پیکسل مشخص می شود. این فناوری در حال حاضر رایج ترین است.

پیشرفت های فردی سازندگان آداپتورهای ویدئویی شناخته شده است. به عنوان مثال، NVIDIA فناوری نمونه برداری پوشش (CSAA) را توسعه داده است که تنها توسط آداپتورهای ویدیویی GeForce پشتیبانی می شود که از سری 8 شروع می شود (8600 - 8800، 9600 - 9800). ATI AAA (Adaptive Anti-Aliasing) را در پردازنده گرافیکی R520 و همه آنتی آلیاسینگ تطبیقی ​​بعدی را معرفی کرد.

فناوری نقشه برداری MIP

این فناوری برای بهبود کیفیت بافت اشیاء سه بعدی استفاده می شود. برای افزودن رئالیسم به یک تصویر سه بعدی، باید عمق صحنه را در نظر گرفت. با دور شدن از دیدگاه، بافت همپوشانی باید بیشتر و بیشتر تار به نظر برسد. بنابراین، هنگام بافت حتی یک سطح همگن، نه یک، بلکه چندین بافت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، که این امکان را فراهم می کند که به درستی اعوجاج های چشم انداز یک شی سه بعدی را در نظر بگیرید.

به عنوان مثال، لازم است یک سنگفرش سنگفرش را به تصویر بکشیم که به عمق صحنه می رود. اگر سعی کنید فقط از یک بافت در تمام طول استفاده کنید، با دور شدن از نقطه دید، ممکن است امواج یا فقط یک رنگ ثابت ظاهر شوند. واقعیت این است که در این شرایط چندین پیکسل بافت (تکسل) به طور همزمان در یک پیکسل روی مانیتور قرار می گیرند. این سوال مطرح می شود: هنگام نمایش یک پیکسل به نفع کدام یک از تکسل ها انتخاب شود؟

این کار با کمک فناوری نقشه برداری MIP حل می شود، که حاکی از امکان استفاده از مجموعه ای از بافت ها با سطوح مختلف جزئیات است. بر اساس هر بافت، مجموعه ای از بافت ها با سطح جزئیات کمتر ایجاد می شود. به بافت های چنین مجموعه ای MIP - maps (MIP map) می گویند.

در ساده ترین حالت نگاشت بافت، برای هر پیکسل تصویر، نقشه MIP مربوطه با توجه به جدول LOD (سطح جزئیات) تعیین می شود. علاوه بر این، تنها یک تکسل از نقشه MIP انتخاب می شود که رنگ آن به پیکسل اختصاص داده می شود.

فن آوری های فیلتراسیون

به عنوان یک قاعده، فناوری نقشه برداری MIP در ترکیب با فناوری های فیلتر که برای اصلاح مصنوعات بافت mip طراحی شده اند، استفاده می شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک شی از نقطه دید دورتر می شود، انتقال از سطح نقشه MIP پایین به سطح نقشه MIP بالاتر رخ می دهد. هنگامی که یک شی در حالت انتقال از یک سطح نقشه MIP به سطح دیگر است، نوع خاصی از خطای تجسم ظاهر می شود: مرزهای انتقال از یک سطح نقشه MIP به سطح دیگر کاملاً قابل تشخیص است.

ایده فیلتر کردن این است که رنگ پیکسل های یک شی از نقاط بافت مجاور (تکسل) محاسبه می شود.

اولین روش فیلتر بافت به اصطلاح نمونه برداری نقطه ای بود که در گرافیک سه بعدی مدرن استفاده نمی شود. بعدی توسعه یافت دو خطیفیلتراسیون فیلتر دو خطی میانگین وزنی چهار پیکسل بافت مجاور را برای نمایش یک نقطه روی سطح می گیرد. با چنین فیلترینگی، کیفیت اجسام آهسته چرخش یا حرکت آهسته با لبه (مانند مکعب) پایین است (لبه های تار).

بیشتر کیفیت بالامی دهد سه خطیفیلترینگ که در آن برای تعیین رنگ یک پیکسل، مقدار رنگ متوسط ​​هشت تکسل، چهار عدد از دو ساختار مجاور گرفته شده و در نتیجه هفت عملیات ترکیب، رنگ پیکسل مشخص می‌شود.

با رشد عملکرد پردازنده های گرافیکی، الف بی نظیریفیلتراسیون که تاکنون با موفقیت اعمال شده است. هنگام تعیین رنگ یک نقطه، از تعداد زیادی تکل استفاده می کند و موقعیت چند ضلعی ها را در نظر می گیرد. سطح فیلتر ناهمسانگرد با تعداد تکسل هایی که هنگام محاسبه رنگ یک پیکسل پردازش می شوند تعیین می شود: 2x (16 texels)، 4x (32 texels)، 8x (64 texels)، 16x (128 texels). این فیلتر کیفیت بالای تصویر متحرک نمایش داده شده را تضمین می کند.

تمامی این الگوریتم ها توسط پردازنده گرافیکی کارت گرافیک پیاده سازی می شوند.

رابط برنامه نویسی کاربردی (API)

برای تسریع در اجرای مراحل خط لوله سه بعدی، شتاب دهنده گرافیک سه بعدی باید مجموعه خاصی از عملکردها را داشته باشد، به عنوان مثال. سخت افزار، بدون مشارکت CPU، عملیات لازم برای ساخت یک تصویر سه بعدی را انجام دهید. مجموعه این توابع مهم ترین مشخصه شتاب دهنده سه بعدی است.

از آنجایی که شتاب دهنده سه بعدی مجموعه ای از دستورات خود را دارد، تنها در صورتی می توان از آن به طور موثر استفاده کرد که برنامه کاربردی از این دستورات استفاده کند. اما، از آنجایی که مدل‌های مختلفی از شتاب‌دهنده‌های سه بعدی و همچنین برنامه‌های کاربردی مختلفی وجود دارد که تصاویر سه‌بعدی تولید می‌کنند، یک مشکل سازگاری ایجاد می‌شود: نوشتن چنین برنامه‌ای غیرممکن است که به همان اندازه از دستورات سطح پایین مختلف استفاده کند. شتاب دهنده ها بدیهی است که هم توسعه‌دهندگان نرم‌افزار کاربردی و هم تولیدکنندگان شتاب‌دهنده‌های سه‌بعدی به یک بسته ابزار ویژه نیاز دارند که عملکردهای زیر را انجام دهد:

تبدیل کارآمد درخواست های برنامه کاربردی به دنباله ای بهینه از دستورات سطح پایین شتاب دهنده سه بعدی با در نظر گرفتن ویژگی های ساخت سخت افزار آن.

شبیه سازی نرم افزاری توابع درخواستی در صورتی که شتاب دهنده مورد استفاده پشتیبانی سخت افزاری آنها را نداشته باشد.

یک بسته ابزار ویژه برای انجام این عملکردها نامیده می شود رابط برنامه نویسی کاربردی (رابط برنامه کاربردی = API).

API یک موقعیت متوسط ​​بین برنامه های کاربردی سطح بالا و دستورات سطح پایینشتاب دهنده که توسط راننده آن تولید می شود. استفاده از API توسعه دهنده برنامه را از نیاز به کار با دستورات شتاب دهنده سطح پایین بی نیاز می کند و روند ایجاد برنامه ها را تسهیل می کند.

در حال حاضر چندین API در سه بعدی وجود دارد که دامنه آنها کاملاً مشخص است:

DirectX، توسعه یافته توسط مایکروسافت، مورد استفاده در برنامه های بازی که در ویندوز 9X و سیستم عامل های جدیدتر اجرا می شوند.

OpenGL، عمدتاً در برنامه های کاربردی حرفه ای (سیستم های طراحی به کمک رایانه، سیستم های مدل سازی سه بعدی، شبیه سازها و غیره) در حال اجرا استفاده می شود. سیستم عاملویندوز NT؛

APIهای اختصاصی (بومی).ایجاد شده توسط سازندگان شتاب دهنده های سه بعدی منحصراً برای چیپست های خود به منظور استفاده از قابلیت های آنها به بهترین شکل.

DirectX یک استاندارد بسیار تنظیم شده و بسته است که تا زمان انتشار نسخه بعدی اجازه تغییرات را نمی دهد. نسخه جدید. از یک طرف، این امر توانایی های توسعه دهندگان نرم افزار و به ویژه سازندگان شتاب دهنده را محدود می کند، اما تنظیم نرم افزار و سخت افزار کاربر را برای سه بعدی بسیار ساده می کند.

برخلاف DirectX، OpenGL API بر اساس مفهوم استاندارد باز ساخته شده است، با مجموعه کوچکی از ویژگی‌ها و برنامه‌های افزودنی بسیاری که ویژگی‌های پیچیده‌تری را پیاده‌سازی می‌کنند. سازنده شتابدهنده چیپست سه بعدی موظف است یک بایوس و درایورهایی ایجاد کند که عملکردهای اولیه Open GL را انجام دهند، اما ملزم به ارائه پشتیبانی برای همه برنامه های افزودنی نیست. این باعث ایجاد تعدادی از مشکلات مربوط به نوشتن درایورهای محصولات آنها توسط تولید کنندگان می شود که هم به صورت کامل و هم به صورت کوتاه عرضه می شوند.

نسخه کاملیک درایور سازگار با OpenGL ICD (درایور مشتری قابل نصب - درایور برنامه مشتری) نامیده می شود. حداکثر عملکرد، tk را ارائه می دهد. حاوی کدهای سطح پایینی است که نه تنها از مجموعه اصلی توابع، بلکه از برنامه های افزودنی آن نیز پشتیبانی می کند. طبیعتاً با در نظر گرفتن مفهوم OpenGL، ایجاد چنین درایوری فرآیندی بسیار پیچیده و زمان بر است. این یکی از دلایلی است که باعث می شود شتاب دهنده های سه بعدی حرفه ای گران تر از شتاب دهنده های بازی باشند.

ساخت تصاویر واقعی شامل فرآیندهای فیزیکی و روانی است. نور، یعنی انرژی الکترومغناطیسی، پس از برهمکنش با محیط، وارد چشم می شود و در اثر واکنش های فیزیکی و شیمیایی، تکانه های الکتریکی تولید می شود که توسط مغز درک می شود. ادراک یک خاصیت اکتسابی است. چشم انسان بسیار است یک سیستم پیچیده. شکلی تقریبا کروی با قطر حدود 20 میلی متر دارد. از آزمایشات مشخص شده است که حساسیت چشم به روشنایی نور بر اساس قانون لگاریتمی متفاوت است. حدود حساسیت به روشنایی بسیار گسترده است، در حدود 10 10، اما چشم قادر به درک همزمان کل محدوده نیست. چشم به محدوده بسیار کوچکتری از مقادیر نسبت به روشنایی که در اطراف سطح سازگاری با نور توزیع شده است پاسخ می دهد.

سرعت انطباق با روشنایی برای قسمت های مختلف شبکیه یکسان نیست، اما، با این وجود، بسیار زیاد است. چشم با روشنایی "متوسط" صحنه در حال مشاهده تنظیم می شود. بنابراین، ناحیه ای با روشنایی (شدت) ثابت در پس زمینه تاریک روشن تر یا روشن تر از پس زمینه روشن به نظر می رسد. به این پدیده کنتراست همزمان می گویند.

یکی دیگر از ویژگی‌های چشم مرتبط با گرافیک کامپیوتری این است که لبه‌های ناحیه‌ای با شدت ثابت روشن‌تر به نظر می‌رسند و باعث می‌شود مناطق با شدت ثابت به عنوان دارای شدت متغیر درک شوند. این پدیده به نام فیزیکدان اتریشی ارنست ماخ که آن را کشف کرد، اثر باند ماخ نامیده می شود. اثر باند ماخ زمانی مشاهده می شود که شیب منحنی شدت به طور ناگهانی تغییر کند. اگر منحنی شدت مقعر باشد، در این مکان سطح روشن تر و اگر محدب باشد تیره تر است.

برنج. 1.1. اثر باند ماخ: (الف) تابع شدت خطی تکه‌ای، (ب) تابع شدت با مشتق اول پیوسته.

1.1 یک مدل روشنایی ساده.

انرژی نوری وارد شده بر روی یک سطح می تواند جذب، بازتاب یا منتقل شود. بخشی از آن جذب شده و به گرما تبدیل می شود و تا حدودی منعکس یا منتقل می شود. یک جسم فقط در صورتی دیده می شود که نور را منعکس یا عبور دهد. اگر جسم تمام نور فرودی را جذب کند، نامرئی است و جسم سیاه نامیده می شود. مقدار انرژی جذب شده، بازتابیده یا منتقل شده به طول موج نور بستگی دارد. هنگامی که با نور سفید روشن می شود، که در آن شدت تمام طول موج ها تقریباً به یک اندازه کاهش می یابد، جسم خاکستری به نظر می رسد. اگر تقریباً تمام نور جذب شود، جسم سیاه به نظر می رسد و اگر فقط قسمت کوچکی از آن سفید باشد. اگر فقط طول موج های خاصی جذب شوند، توزیع انرژی نور ساطع شده از جسم تغییر می کند و جسم رنگی به نظر می رسد. رنگ یک جسم با طول موج های جذب شده تعیین می شود.

خواص نور منعکس شده به ساختار، جهت و شکل منبع نور، جهت گیری و خواص سطح بستگی دارد. نور منعکس شده از یک جسم نیز می تواند پراکنده یا کاذب باشد. انعکاس پراکنده نور زمانی اتفاق می‌افتد که به نظر می‌رسد نور به زیر سطح یک جسم نفوذ می‌کند، جذب می‌شود و سپس دوباره منتشر می‌شود. در این مورد، موقعیت ناظر اهمیتی ندارد، زیرا نور منعکس شده به طور یکنواخت در همه جهات پراکنده می شود. انعکاس چشمی از سطح بیرونی جسم می آید.

شکل 1.2. بازتاب پراکنده لامبرتی

سطح اجسام ارائه شده با استفاده از یک مدل روشنایی بازتابی پراکنده لامبرتی (شکل 1.2) محو و مات به نظر می رسد. فرض بر این است که منبع نقطه ای است، بنابراین اجسامی که مستقیماً با نور برخورد نمی کنند سیاه به نظر می رسند. با این حال، اشیاء صحنه های واقعی نیز تحت تأثیر نور پراکنده منعکس شده از محیط، به عنوان مثال، از دیوارهای یک اتاق قرار می گیرند. نور پراکنده مربوط به یک منبع توزیع شده است. از آنجایی که محاسبه چنین منابعی مستلزم هزینه های محاسباتی زیادی است، در گرافیک کامپیوتری با ضریب پراکندگی جایگزین می شوند.

اجازه دهید دو شیء داده شوند که به طور مساوی نسبت به منبع جهت دارند، اما در فواصل متفاوت از آن قرار دارند. اگر شدت آنها را طبق این فرمول پیدا کنید، همان خواهد بود. این بدان معنی است که وقتی اجسام روی هم قرار می گیرند، نمی توان آنها را تشخیص داد، اگرچه شدت نور با مجذور فاصله از منبع نسبت معکوس دارد و جسم دورتر از آن باید تاریک تر باشد. اگر فرض کنیم که منبع نور در بی نهایت باشد، آنگاه مدت انتشار مدل روشنایی به صفر تبدیل می شود. در مورد دگرگونی پرسپکتیو صحنه، فاصله از مرکز نمایش تا جسم را می توان به عنوان یک عامل تناسب برای عبارت پراکنده در نظر گرفت.

اما اگر مرکز فرافکنی نزدیک به جسم باشد، برای اجسامی که تقریباً در همان فاصله از منبع قرار دارند، تفاوت در شدت بسیار زیاد است. همانطور که تجربه نشان می دهد، با تضعیف خطی می توان به واقع گرایی بیشتری دست یافت. در این مورد، مدل نورپردازی به این صورت است (شکل 1.3.)

شکل 1.3. انعکاس آینه.

اگر نقطه مشاهده در بی نهایت فرض شود، آنگاه با موقعیت جسم نزدیک به نقطه مشاهده تعیین می شود. این بدان معنی است که نزدیکترین جسم با شدت کامل منبع روشن می شود و اجسام دورتر با شدت کاهش یافته است. برای سطوح رنگی، مدل نورپردازی برای هر یک از سه رنگ اصلی اعمال می شود.

به دلیل انعکاس چشمگیر روی اجسام براق، انعکاس نور ظاهر می شود. با توجه به این واقعیت که نور منعکس شده به طور خاص در امتداد بردار بازتاب متمرکز می شود، تابش خیره کننده نیز هنگام حرکت ناظر حرکت می کند. علاوه بر این، از آنجایی که نور از سطح بیرونی منعکس می شود (به استثنای فلزات و برخی رنگ های جامد)، پرتو بازتاب شده خواص پرتو فرودی را حفظ می کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک سطح آبی براق با نور سفید روشن می شود، به جای آبی، نقاط برجسته سفید ظاهر می شود.

شفافیت

در مدل های اصلی نورپردازی و الگوریتم های حذف خطوط و سطوح مخفی، فقط سطوح و اجسام مات در نظر گرفته می شوند. با این حال، اشیاء شفافی نیز وجود دارند که نور را از خود عبور می دهند، مانند شیشه، گلدان، شیشه ماشین یا آب. هنگام عبور از یک محیط به رسانه دیگر، برای مثال، از هوا به آب، پرتو نور شکسته می شود. بنابراین، چوبی که از آب بیرون زده به نظر خم شده است. شکست طبق قانون اسنل محاسبه می شود که بیان می کند پرتوهای فرود و شکست در یک صفحه قرار دارند و زوایای تابش و شکست با یک فرمول به هم مرتبط هستند.

هیچ ماده ای تمام نور فرودی را منتقل نمی کند، بخشی از آن همیشه منعکس می شود. این نیز در (شکل 1.4.) نشان داده شده است.

شکل 1.4 هندسه شکست.

درست مانند انعکاس، انتقال می‌تواند به صورت چشمی (جهت‌دار) یا پراکنده باشد. انتقال جهتی مشخصه مواد شفاف مانند شیشه است. اگر از طریق چنین ماده ای به یک جسم نگاه کنید، به استثنای خطوط کانتور سطوح منحنی، هیچ اعوجاجی وجود نخواهد داشت. اگر نور هنگام عبور از ماده ای پراکنده شود، انتقال پراکنده داریم. چنین موادی نیمه شفاف یا مات به نظر می رسند. اگر از طریق چنین ماده ای به جسمی نگاه کنید، مبهم یا اعوجاج به نظر می رسد.

سایه ها

اگر موقعیت ناظر و منبع نور یکسان باشد، سایه ها قابل مشاهده نیستند، اما زمانی که ناظر به هر نقطه دیگری حرکت می کند، ظاهر می شوند. یک تصویر با سایه های داخلی بسیار واقعی تر به نظر می رسد، و علاوه بر این، سایه ها برای مدل سازی بسیار مهم هستند. به عنوان مثال، یک منطقه مورد علاقه خاص ما ممکن است به دلیل این واقعیت که در سایه می افتد نامرئی باشد. در مناطق کاربردی - ساخت و ساز، توسعه فضاپیما و غیره - سایه ها بر محاسبه انرژی خورشیدی، گرمایش و تهویه مطبوع تأثیر می گذارد.

مشاهدات نشان می دهد که سایه از دو قسمت تشکیل شده است: نیم سایه و سایه کامل. سایه کامل قسمت مرکزی، تاریک و کاملاً مشخص است و نیم سایه قسمت روشن تر آن است. در گرافیک کامپیوتری، منابع نقطه ای معمولا در نظر گرفته می شوند و تنها یک سایه کامل ایجاد می کنند. منابع نوری پراکنده با اندازه محدود ایجاد می کنند. هم سایه و هم نیم سایه: در سایه کامل اصلاً نور وجود ندارد و نیم سایه توسط بخشی از منبع توزیع شده روشن می شود. به دلیل هزینه های محاسباتی بالا، به عنوان یک قاعده، تنها کل سایه تشکیل شده توسط یک منبع نور نقطه ای در نظر گرفته می شود. پیچیدگی و در نتیجه هزینه محاسبات نیز به موقعیت منبع بستگی دارد. وقتی منبع در بی نهایت باشد و سایه ها با استفاده از طرح ریزی متعامد تعریف شوند، ساده ترین کار است. اگر منبع در فاصله محدود، اما خارج از میدان دید قرار گیرد، دشوارتر است. یک طرح چشم انداز در اینجا مورد نیاز است. سخت ترین حالت زمانی است که منبع در میدان دید باشد. سپس باید فضا را به بخش هایی تقسیم کنید و برای هر بخش به طور جداگانه به دنبال سایه باشید.

برای ساختن سایه‌ها، اساساً باید سطوح نامرئی را دو بار حذف کرد: برای موقعیت هر منبع و برای موقعیت ناظر یا دیدگاه، یعنی این یک فرآیند دو مرحله‌ای است. صحنه را در شکل در نظر بگیرید. 1.5. یک منبع در بی نهایت بالا قرار دارد: در مقابل سمت چپ جعبه. نقطه مشاهده در جلو قرار دارد: سمت راست بالای جسم. در این حالت، سایه ها به دو صورت تشکیل می شوند: این سایه خود و یک سایه است. سایه خود زمانی به دست می آید که خود شی از تابش نور بر روی برخی از چهره های خود، به عنوان مثال، در سمت راست یک متوازی الاضلاع جلوگیری کند. در عین حال، الگوریتم ساخت سایه‌ها مشابه الگوریتم حذف چهره‌های غیرصورتی است: اگر نقطه مشاهده با منبع نور همسو باشد، چهره‌هایی که با سایه خودشان سایه می‌زنند، غیرصورتی هستند.

شکل 1.5 سایه ها.

اگر یک شی از رسیدن نور به جسم دیگر جلوگیری کند، آنگاه یک سایه برآمده به دست می آید، به عنوان مثال، یک سایه در یک صفحه افقی روی (شکل 1.5، ب.) برای یافتن چنین سایه هایی، باید تمام وجوه غیر جلویی را بسازید. روی صحنه مرکز طرح ریزی در منبع نور است. نقاط تلاقی صورت پیش بینی شده با تمام صفحات دیگر چند ضلعی را تشکیل می دهند که به عنوان چندضلعی های سایه مشخص شده و وارد ساختار داده می شوند. برای اینکه چند ضلعی های زیادی به آن وارد نشوند، می توانید طرح کلی هر شی را به جای چهره های جداگانه نمایش دهید.

پس از افزودن سایه‌ها به ساختار داده، طبق معمول، نمای صحنه از یک دیدگاه مشخص ساخته می‌شود. توجه داشته باشید که برای ایجاد نماهای مختلف، نیازی به محاسبه مجدد سایه ها نیست، زیرا آنها فقط به موقعیت منبع بستگی دارند و به موقعیت ناظر بستگی ندارند.

توسعه الگوریتم ها

بنیانگذاران گرافیک کامپیوتری مفهوم خاصی را توسعه دادند: ایجاد یک تصویر سه بعدی بر اساس مجموعه ای از اشکال هندسی. معمولاً از مثلث ها برای این منظور استفاده می شود ، کمتر - کره یا پارابولوئید. اشکال هندسی جامد هستند و هندسه پیش زمینه هندسه پس زمینه را پنهان می کند. سپس توسعه نور مجازی آمد که نواحی مسطح و سایه‌دار روی اشیاء مجازی ایجاد می‌کرد که به تصاویر رایانه‌ای خطوط واضح و ظاهری تا حدودی ساخته دست بشر می‌داد.

Henry Gouraud پیشنهاد کرد که رنگ آمیزی بین گوشه ها را به طور میانگین در نظر بگیرید تا تصویر صاف تری داشته باشید. این شکل از anti-aliasing به حداقل محاسبات نیاز دارد و در حال حاضر توسط اکثر کارت های گرافیک استفاده می شود. اما در زمان اختراع خود در سال 1971، کامپیوترها تنها می توانستند ساده ترین صحنه ها را به این شکل نمایش دهند.

در سال 1974، اد کاتمول مفهوم بافر Z را معرفی کرد که ماهیت آن این بود که یک تصویر می تواند از عناصر افقی (X) و عمودی (Y) تشکیل شده باشد که هر کدام دارای عمق نیز هستند. به این ترتیب روند حذف لبه های پنهان تسریع شد و در حال حاضر این روش استاندارد شتاب دهنده های سه بعدی است. یکی دیگر از اختراعات Catmull پیچیدن یک تصویر دو بعدی به دور یک هندسه سه بعدی بود. طرح ریزی یک بافت بر روی یک سطح، راه اصلی برای دادن ظاهری واقعی به یک شی سه بعدی است. در ابتدا، اشیاء به طور یکنواخت در یک رنگ رنگ آمیزی می شدند، بنابراین، برای مثال، ایجاد یک دیوار آجری نیاز به مدل سازی جداگانه از هر آجر و پر کردن بین آنها داشت. این روزها می توانید با اختصاص یک بیت مپ دیوار آجری به یک شی مستطیلی ساده، چنین دیواری ایجاد کنید. این فرآیند به حداقل منابع محاسباتی و کامپیوتری نیاز دارد، بدون اینکه به کاهش قابل توجه زمان عملیات اشاره کنیم.

وو تانگ فونگ با درون یابی رنگ های کل سطح یک چندضلعی، نه فقط نواحی مجاور مستقیم چهره ها، اصل ضد آلیاسینگ گوراود را بهبود بخشید. اگرچه رندر در این مورد صد برابر کندتر از نسخه قبلی anti-aliasing است، اما در نتیجه اشیا ظاهر "پلاستیک" ذاتی در انیمیشن های رایانه ای اولیه را پیدا می کنند. مایا از دو گزینه رنگ آمیزی Phong استفاده می کند.

جیمز بلین عناصر رنگ آمیزی فونگ و طرح بافت را برای ایجاد یک بافت برجسته در سال 1976 ترکیب کرد. اگر سطح دارای Phong Anti-aliasing است و می‌توانید نقشه بافت را روی آن بفرستید، چرا از مقیاس خاکستری با توجه به جهت نرمال‌ها به لبه‌ها برای ایجاد یک افکت برآمدگی استفاده نکنید؟ سایه های روشن تر خاکستری به عنوان ارتفاع و سایه های تیره تر به عنوان فرورفتگی در نظر گرفته می شوند. هندسه جسم بدون تغییر باقی می ماند و شما می توانید شبح آن را ببینید.

بلین همچنین روشی را برای استفاده از نقشه های محیطی برای ایجاد انعکاس ابداع کرد. او ایجاد یک محیط مکعبی را با ارائه شش برآمدگی از مرکز یک جسم پیشنهاد کرد. تصاویری که از این طریق به دست می‌آیند، سپس بر روی جسم پخش می‌شوند، اما با مختصات ثابت، در نتیجه تصویر با جسم حرکت نمی‌کند. در نتیجه سطح جسم منعکس کننده محیط خواهد بود. برای اجرای موفقیت آمیز افکت، لازم است که حرکت سریع اجسام محیطی در طول فرآیند انیمیشن وجود نداشته باشد. در سال 1980، ترنر ویتد تکنیک تجسم جدیدی به نام ردیابی را پیشنهاد کرد. این ردیابی مسیر پرتوهای نور منفرد از منبع نور به لنز دوربین است، با در نظر گرفتن انعکاس آنها از اشیاء در صحنه و شکست در رسانه شفاف. اگرچه اجرای این روش به مقدار قابل توجهی از منابع کامپیوتری نیاز دارد، اما تصویر بسیار واقعی و دقیق است.

در اوایل دهه 80، زمانی که رایانه ها بیشتر در زمینه های مختلف فعالیت مورد استفاده قرار گرفتند، تلاش هایی برای اعمال گرافیک رایانه ای در زمینه سرگرمی از جمله سینما آغاز شد. برای این کار از سخت افزارهای ویژه و کامپیوترهای سنگین استفاده شد، اما شروع شد. در اواسط دهه 1980، SGI شروع به ساخت ایستگاه های کاری با کارایی بالا برای تحقیقات علمی و گرافیک کامپیوتری کرد.

Alias ​​در سال 1984 در تورنتو تاسیس شد. این نام دو معنی دارد. اولاً به عنوان "نام مستعار" ترجمه می شود ، زیرا در آن روزها بنیانگذاران شرکت مجبور به کار پاره وقت بودند. دوم، این اصطلاح برای توصیف لبه های ناهموار یک تصویر در گرافیک کامپیوتری استفاده می شود. در ابتدا، این شرکت بر روی انتشار نرم افزار متمرکز شد. طراحی شده برای مدل سازی و توسعه سطوح پیچیده. سپس Power Animator ساخته شد، محصولی قدرتمند و گران قیمت که بسیاری از سازندگان آن را بهترین موجود در آن زمان می دانستند.

در سال 1984، Wavefront در Saita Barbara تاسیس شد. این نام به معنای واقعی کلمه به عنوان جبهه موج ترجمه می شود. این شرکت بلافاصله به سمت توسعه نرم افزار جلوه های بصری سه بعدی و تولید مقدمه های گرافیکی برای برنامه های تلویزیونی Showtime، Bravo و National Geographic Explorer رفت. اولین اپلیکیشنی که توسط Wave-front ایجاد شد، Preview نام داشت. سپس در سال 1988 Softimage منتشر شد که به سرعت در بازار محصولات طراحی شده برای کار با گرافیک کامپیوتری محبوبیت پیدا کرد. تمامی نرم افزارها و سخت افزارهایی که برای ساخت انیمیشن در دهه 80 استفاده می شد، تخصصی و بسیار گران بود. تا پایان دهه 80، تنها چند هزار نفر در جهان درگیر مدل سازی جلوه های بصری بودند. تقریباً همه آنها روی رایانه های تولید شده توسط Silicon Graphics کار می کردند و از نرم افزارهای Wavefront، Softimage و غیره استفاده می کردند.

به لطف ظهور رایانه های شخصی، تعداد افرادی که در ایجاد انیمیشن های رایانه ای مشارکت داشتند شروع به افزایش کرد. IBM PC، آمیگا، مکینتاش و حتی آتاری شروع به توسعه نرم افزار تصویربرداری سه بعدی کردند. در سال 1986، AT&T اولین بسته انیمیشن کامپیوتری شخصی به نام TOPAS را منتشر کرد. قیمت آن 10000 دلار بود و روی رایانه هایی با پردازنده اینتل 286 و سیستم عامل DOS اجرا می شد. به لطف این کامپیوترها، با وجود گرافیک اولیه و سرعت نسبتا پایین محاسبات، امکان ایجاد انیمیشن رایگان فراهم شد. سال بعد، اپل مکینتاش یک سیستم گرافیکی سه بعدی مبتنی بر رایانه شخصی دیگر به نام Electric Image را منتشر کرد. در سال 1990، AutoDesk شروع به فروش 3D Studio کرد، محصولی که توسط Yost Group، یک تیم مستقل که محصولات گرافیکی را برای Atari توسعه می‌داد، ایجاد کرد. هزینه 3D Studio تنها 3000 دلار بود که از نظر کاربران رایانه شخصی آن را به رقیبی شایسته برای بسته TOPAS تبدیل کرد. یک سال بعد، Video Toaster نیوتک همراه با نرم افزار LightWave با کاربری آسان عرضه شد. کامپیوترهای آمیگا برای کار با آنها مورد نیاز بود. این برنامه ها در بازار تقاضای زیادی داشتند و هزاران نسخه فروختند. با آغاز دهه 90، ایجاد انیمیشن های رایانه ای در دسترس طیف گسترده ای از کاربران قرار گرفت. همه می توانستند انیمیشن و جلوه های ردیابی را آزمایش کنند. اکنون امکان دانلود رایگان برنامه Stephen Coy's Vivid وجود دارد که به شما امکان بازتولید افکت های ردیابی یا برنامه Persistence of Vision Raytracer که بیشتر با نام POVRay شناخته می شود، می باشد. دومی فرصت فوق العاده ای را برای کودکان و کاربران مبتدی فراهم می کند تا با مبانی گرافیک کامپیوتری آشنا شوند.

فیلم هایی با جلوه های ویژه خیره کننده مرحله جدیدی را در توسعه گرافیک کامپیوتری و تجسم به نمایش می گذارند. متأسفانه اکثر کاربران بر این باورند که ایجاد انیمیشن های چشمگیر کاملاً به قدرت رایانه بستگی دارد. این تصور غلط امروزه نیز وجود دارد.

با رشد بازار برنامه های سه بعدی و افزایش رقابت، بسیاری از شرکت ها فناوری های خود را ادغام کرده اند. در سال 1993، Wavefront با Thompson Digital Images ادغام شد که از مدل‌سازی منحنی NURBS و رندر تعاملی استفاده می‌کرد. بعداً، این ویژگی‌ها اساس رندر فوتورئالیستی تعاملی در مایا را تشکیل دادند. در سال 1994، مایکروسافت Softimage را خریداری کرد و نسخه ای از محصول را برای پلتفرم های ویندوز NT مبتنی بر رایانه های پنتیوم منتشر کرد. این رویداد را می توان آغاز دوره ای از برنامه های ارزان قیمت و قابل دسترس برای کاربر معمولی یک کامپیوتر شخصی برای کار با گرافیک های سه بعدی دانست. در پاسخ، SGI در سال 1995 Alias ​​و Wavefront را خریداری و ادغام کرد تا از کاهش علاقه به برنامه‌هایی که منحصراً بر روی رایانه‌های اختصاصی SGI اجرا می‌شدند جلوگیری کند. تقریباً بلافاصله، یک شرکت جدید به نام Alias] Wavefront شروع به ترکیب فناوری های در اختیار خود برای ایجاد یک برنامه کاملاً جدید کرد. سرانجام، Maya در سال 1998 با قیمتی بین 15000 تا 30000 دلار برای سیستم عامل IRIX در ایستگاه های کاری SGI عرضه شد. این برنامه از ابتدا نوشته شد و راه جدیدی برای توسعه انیمیشن با یک رابط برنامه نویسی برنامه کاربردی باز (API) و توسعه پذیری فوق العاده ارائه کرد. علیرغم قصد اولیه SGI برای حفظ حق انحصاری ارائه محیط برای مایا، نسخه ای برای ویندوز NT در فوریه 1999 ظاهر شد. طرح قیمت گذاری قدیمی کنار گذاشته شده است و بسته پایه مایا اکنون فقط 7500 دلار قیمت دارد. Maya 2 در آوریل همان سال ظاهر شد و Maya 2.5 در نوامبر ظاهر شد که حاوی ماژول Paint Effects (اثرهای طراحی) بود. در تابستان سال 2000، Maya 3 منتشر شد که توانایی ایجاد انیمیشن غیرخطی با استفاده از ابزار Trix (ویرایش ویدیو) را اضافه کرد. در اوایل سال 2001، نسخه های مایا برای لینوکس و مکینتاش معرفی شدند و مایا 4 برای IRIX و ویندوز NT/2000 در ژوئن عرضه شد.

مایا برنامه ای برای ایجاد گرافیک و انیمیشن های سه بعدی بر اساس مدل های ایجاد شده توسط کاربر در فضای مجازی است که توسط منابع نور مجازی روشن می شود و از طریق لنزهای دوربین مجازی مشاهده می شود. دو نسخه اصلی این برنامه وجود دارد: Maya Complete (7500 دلار در زمان نگارش) و Maya Unlimited (16000 دلار) که شامل برخی ویژگی‌های خاص است. مایا روی رایانه های شخصی ویندوز NT/2000 و همچنین سیستم عامل های لینوکس، IRIX یا حتی مکینتاش اجرا می شود. این برنامه به شما امکان می دهد تصاویر بیت مپ فوتو واقع گرایانه، مشابه تصاویری که با دوربین دیجیتال دریافت می کنید، ایجاد کنید. در عین حال، کار روی هر صحنه ای با یک فضای خالی آغاز می شود. پارامتر lu-th را می توان در طول زمان تغییر داد و در نتیجه پس از نمایش مجموعه ای از فریم ها، یک صحنه متحرک ایجاد شد.

مایا از بسیاری از بسته های انیمیشن سه بعدی موجود در بازار بهتر عمل می کند. این برنامه برای ایجاد افکت در تعداد زیادی فیلم استفاده می شود، کاربردهای گسترده ای در زمینه هایی که در بالا ذکر کردیم دارد و با وجود سختی یادگیری آن یکی از بهترین ها در زمینه انیمیشن به حساب می آید. در حال حاضر رقبای اصلی مایا LightWave، Softimage XSI و 3ds max هستند که قیمتی بین 2000 تا 7000 دلار دارند. نرم افزارهای زیر 1000 دلار شامل trueSpace، Inspire 3D، Cinema 4D، Vguce و Animation Master هستند.

اکثر این برنامه ها روی رایانه های شخصی به خوبی کار می کنند و نسخه هایی برای سیستم عامل های مختلف مانند مکینتاش دارند. مقایسه آنها نسبتاً دشوار است، اما اساساً، هرچه برنامه پیچیده تر باشد، انیمیشن پیچیده تری را به شما امکان می دهد ایجاد کنید و مدل سازی اشیا یا فرآیندهای پیچیده آسان تر است.

تصویربرداری سه بعدی

با رشد قدرت محاسباتی و در دسترس بودن عناصر حافظه، با ظهور پایانه‌های گرافیکی با کیفیت و دستگاه‌های خروجی، گروه بزرگی از الگوریتم‌ها و راه‌حل‌های نرم‌افزاری توسعه یافته‌اند که به شما امکان می‌دهد تصویری را بر روی صفحه نمایش دهید که نشان دهنده یک تصویر است. صحنه سه بعدی خاص اولین چنین راه حل هایی برای وظایف طراحی معماری و مکانیکی در نظر گرفته شد.

هنگام تشکیل یک تصویر سه بعدی (ایستا یا پویا)، ساخت آن در یک فضای مختصات مشخص در نظر گرفته می شود که به آن می گویند. صحنه. صحنه دلالت بر کار در دنیای سه بعدی و سه بعدی دارد - به همین دلیل است که این جهت را گرافیک سه بعدی (3 بعدی، سه بعدی) می نامیدند.

اشیاء جداگانه ای بر روی صحنه قرار می گیرند که از اجسام حجمی هندسی و بخش هایی از سطوح پیچیده تشکیل شده است (اغلب به اصطلاح B-splines). برای تشکیل یک تصویر و انجام عملیات بیشتر، سطوح به مثلث تقسیم می شوند - حداقل شکل های مسطح - و بیشتر دقیقاً به عنوان مجموعه ای از مثلث ها پردازش می شوند.

در مرحله بعد" جهانمختصات گره های شبکه با استفاده از تبدیل ماتریس به مختصات دوباره محاسبه می شود خاص، یعنی بسته به دیدگاه صحنه موقعیت دیدگاه، معمولاً نامیده می شود موقعیت دوربین.

آماده سازی فضای کاری سیستم
بلندر گرافیک سه بعدی (به عنوان مثال از سایت
http://www.blender.org)

پس از تشکیل قاب("مشبکه سیمی") انجام می شود سایه زدن- دادن برخی خواص به سطوح اجسام. خواص یک سطح در درجه اول با ویژگی های نور آن تعیین می شود: درخشندگی، بازتاب پذیری، جذب و قدرت پراکندگی. این مجموعه از ویژگی ها به شما امکان می دهد ماده ای را که سطح آن مدل می شود (فلز، پلاستیک، شیشه و غیره) تعریف کنید. مواد شفاف و شفاف دارای تعدادی ویژگی دیگر هستند.

به عنوان یک قاعده، در طول اجرای این روش، بریدن سطوح نامرئی. روش های زیادی برای انجام این هرس وجود دارد، اما محبوب ترین روش بوده است
بافر Z، هنگامی که یک آرایه از اعداد ایجاد می شود که نشان دهنده "عمق" است - فاصله از یک نقطه روی صفحه تا اولین نقطه مات. نقاط سطح بعدی فقط زمانی پردازش می شوند که عمق آنها کمتر باشد و سپس مختصات Z کاهش می یابد. قدرت این روش به طور مستقیم به حداکثر فاصله ممکن نقطه صحنه از صفحه بستگی دارد، یعنی. بر روی تعداد بیت در هر نقطه در بافر.

محاسبه یک تصویر واقعی انجام این عملیات به شما اجازه می دهد تا به اصطلاح ایجاد کنید مدل های جامداشیاء، اما این تصویر واقعی نخواهد بود. برای تشکیل یک تصویر واقعی روی صحنه قرار می گیرد منابع نورو اجرا کرد محاسبه روشناییهر نقطه روی سطوح قابل مشاهده

برای واقعی‌تر کردن اشیاء، سطح اشیاء "مناسب" است. بافت - تصویر(یا رویه ای که آن را تشکیل می دهد)، تعیین تفاوت های ظریف ظاهری. این روش "بافت" نامیده می شود. در طول نگاشت بافت، روش های کشش و ضد آلیاسینگ اعمال می شود - فیلتراسیون. به عنوان مثال، فیلتر ناهمسانگرد، که در توضیحات کارت های ویدئویی ذکر شده است، به جهت تغییر بافت بستگی ندارد.

پس از تعیین تمام پارامترها، لازم است مراحل تشکیل تصویر، یعنی. محاسبه رنگ نقاط روی صفحه نمایش فرآیند شمارش نامیده می شود تفسیر.هنگام انجام چنین محاسباتی، با در نظر گرفتن قابلیت انعکاس آن، اینکه سطح می تواند نواحی دیگر را از این منبع مسدود کند و غیره، نور تابیده شده بر هر نقطه از مدل را تعیین می کند.

دو روش اصلی برای محاسبه روشنایی استفاده می شود. اولی روش است ردیابی اشعه پشتی. با این روش خط سیر آن پرتوهایی که در نهایت به پیکسل های صفحه می افتند محاسبه می شود- برعکس محاسبه به طور جداگانه برای هر یک از کانال های رنگی انجام می شود، زیرا نور طیف های مختلف در سطوح مختلف رفتار متفاوتی دارد.

روش دوم - روش درخشندگی -محاسبه درخشندگی یکپارچه همه مناطقی که در قاب قرار می گیرند و تبادل نور بین آنها را فراهم می کند.

تصویر به دست آمده ویژگی های مشخص شده دوربین را در نظر می گیرد، یعنی. بینندگان

بنابراین، در نتیجه تعداد زیادی محاسبات، می توان تصاویری ایجاد کرد که تشخیص آنها از عکس ها دشوار است. برای کاهش تعداد محاسبات، آنها سعی می کنند تعداد اشیاء را کاهش دهند و در صورت امکان، محاسبه را با عکس جایگزین کنند. به عنوان مثال، هنگام تشکیل پس زمینه یک تصویر.

مدل جامد و نتیجه نهایی محاسبه مدل
(به عنوان مثال از وب سایت http://www.blender.org)

انیمیشن و واقعیت مجازی

گام بعدی در توسعه فناوری های گرافیکی واقع گرایانه سه بعدی، امکان انیمیشن آن - حرکت و تغییر فریم به فریم صحنه بود. در ابتدا فقط ابررایانه ها می توانستند با چنین حجمی از محاسبات کنار بیایند و از آنها برای ایجاد اولین ویدیوهای متحرک سه بعدی استفاده شد.

بعداً سخت افزاری که به طور خاص برای محاسبه و تشکیل تصاویر طراحی شده بود توسعه یافت - شتاب دهنده های سه بعدی. این به شکل ساده شده اجازه می دهد تا چنین شکل گیری را در زمان واقعی انجام دهد که در بازی های رایانه ای مدرن استفاده می شود. در واقع، در حال حاضر حتی کارت گرافیک های معمولی نیز چنین امکاناتی را در خود جای داده اند و نوعی مینی کامپیوترهای با هدف باریک هستند.

هنگام ایجاد بازی ها، فیلم های تیراندازی، توسعه شبیه سازها، در وظایف مدل سازی و طراحی اشیاء مختلف، وظیفه تشکیل یک تصویر واقعی جنبه مهم دیگری نیز دارد - مدل سازی نه تنها حرکت و تغییر اشیا، بلکه مدل سازی رفتار آنها، مطابق با اصول فیزیکی دنیای اطراف

این جهت با در نظر گرفتن استفاده از انواع سخت افزارها برای انتقال تأثیرات دنیای بیرون و افزایش تأثیر حضور، نامیده شد. واقعیت مجازی.

برای تجسم چنین واقع گرایی، روش های خاصی برای محاسبه پارامترها و تبدیل اشیا ایجاد می شود - تغییر شفافیت آب از حرکت آن، محاسبه رفتار و ظاهر آتش، انفجار، برخورد اشیا و غیره. چنین محاسباتی کاملاً پیچیده هستند و تعدادی روش برای اجرای آنها در برنامه های مدرن پیشنهاد شده است.

یکی از آنها پردازش و استفاده است سایه بان ها - رویه های نورپردازی(یا موقعیت دقیق)در نقاط کلیدی طبق برخی الگوریتم ها. چنین پردازشی به شما امکان می دهد اثرات "ابر درخشان"، "انفجار"، افزایش واقع گرایی اشیاء پیچیده و غیره را ایجاد کنید.

رابط‌هایی برای کار با مؤلفه "فیزیکی" تشکیل تصویر ظاهر شده و در حال استاندارد شدن است که امکان افزایش سرعت و دقت چنین محاسباتی و در نتیجه واقع‌گرایی مدل جهان ایجاد شده را ممکن می‌سازد.

گرافیک سه بعدی یکی از دیدنی ترین و موفق ترین پیشرفت های تجاری در فناوری اطلاعات است که اغلب از آن به عنوان یکی از محرک های اصلی توسعه سخت افزار یاد می شود. ابزارهای گرافیک سه بعدی به طور فعال در معماری، مهندسی مکانیک، مقالات علمی، هنگام فیلمبرداری، در بازی های رایانه ای، در آموزش.

نمونه هایی از محصولات نرم افزاری

مایا، 3DStudio، بلندر

این موضوع برای دانش آموزان در هر سنی بسیار جذاب است و در تمام مراحل تحصیل در رشته علوم کامپیوتر مطرح می شود. جذابیت برای دانش آموزان با یک جزء خلاقانه بزرگ در کار عملی، یک نتیجه بصری، و همچنین تمرکز کاربردی گسترده موضوع توضیح داده می شود. دانش و مهارت در این زمینه تقریباً در تمام شاخه های فعالیت انسانی مورد نیاز است.

در دوره ابتدایی دو نوع گرافیک در نظر گرفته می شود: شطرنجی و برداری. در مورد تفاوت بین یک گونه و گونه دیگر بحث شده است - در نتیجه - جنبه های مثبت و معایب. زمینه های کاربرد این نوع گرافیک ها به شما این امکان را می دهد که نام محصولات نرم افزاری خاصی را وارد کنید که به شما امکان می دهد یک یا نوع دیگری از گرافیک ها را پردازش کنید. بنابراین، مطالب در مورد موضوعات: گرافیک شطرنجی، مدل های رنگی، گرافیک برداری- در مقطع ابتدایی تقاضای بیشتری خواهد داشت. در دبیرستان این مبحث با در نظر گرفتن ویژگی های گرافیک علمی و امکانات گرافیک سه بعدی تکمیل می شود. بنابراین، موضوعات مرتبط خواهند بود: تصاویر واقع گرایانه، مدل سازی دنیای فیزیکی، فشرده سازی و ذخیره سازی داده های گرافیکی و جریانی.

بیشتر وقت گرفته می شود کار عملیآماده سازی و پردازش تصاویر گرافیکیبا استفاده از ویرایشگرهای گرافیکی شطرنجی و برداری. در مدرسه ابتدایی، این معمولاً Adobe Photoshop، CorelDraw و/یا Macromedia Flach است. تفاوت بین مطالعه بسته های نرم افزاری خاص در مقطع ابتدایی و دبیرستان بیشتر نه در محتوا، بلکه در قالب کار آشکار می شود. در مقطع ابتدایی این کار عملی (آزمایشگاهی) است که در نتیجه دانش آموزان به محصول نرم افزاری تسلط پیدا می کنند. در دبیرستان، شکل اصلی کار به یک کارگاه یا پروژه انفرادی تبدیل می شود که جزء اصلی محتوای کار است و محصولات نرم افزاری مورد استفاده برای حل آن تنها یک ابزار باقی می مانند.

بلیط های دبیرستان و دبیرستان حاوی سوالات مربوط به هر دو است مبانی نظریگرافیک کامپیوتری و مهارت های عملی پردازش تصاویر گرافیکی. بخش هایی از مبحث مانند محاسبه حجم اطلاعات تصاویر گرافیکی و ویژگی های کدگذاری گرافیکی در مواد کنترلی اندازه گیری آزمون دولتی واحد وجود دارد.

احتمالاً در حال خواندن این مقاله در صفحه نمایش رایانه یا دستگاه تلفن همراه هستید - نمایشگری که ابعاد، ارتفاع و عرض واقعی دارد. اما وقتی مثلاً کارتون Toy Story را تماشا می کنید یا بازی Tomb Raider را بازی می کنید، دنیایی سه بعدی را می بینید. یکی از شگفت انگیزترین چیزها در مورد دنیای سه بعدی این است که جهانی که می بینید می تواند دنیایی باشد که ما در آن زندگی می کنیم، جهانی که فردا در آن زندگی خواهیم کرد یا دنیایی که فقط در ذهن سازندگان یک فیلم یا بازی زندگی می کند. و همه این دنیاها می توانند فقط در یک صفحه ظاهر شوند - این حداقل جالب است.
چگونه یک کامپیوتر چشمان ما را فریب می دهد و فکر می کند که به یک صفحه تخت نگاه می کنیم تا عمق تصویر ارائه شده را ببینیم؟ توسعه‌دهندگان بازی چگونه می‌توانند این کار را انجام دهند تا شاهد حرکت شخصیت‌های واقعی در یک منظره واقعی باشیم؟ امروز قصد دارم در مورد ترفندهای بصری که توسط طراحان گرافیک استفاده می شود و اینکه چگونه همه آنها کنار هم قرار می گیرند و برای ما بسیار ساده به نظر می رسند به شما بگویم. در واقع، همه چیز ساده نیست و برای اینکه بفهمید گرافیک های سه بعدی چگونه است، به زیر برید - در آنجا داستان جذابی خواهید دید که مطمئنم با لذت بی سابقه ای در آن غوطه ور خواهید شد.

چه چیزی یک تصویر را سه بعدی می کند؟

تصویری که دارای ارتفاع، عرض و عمق است یا به نظر می رسد سه بعدی است (سه بعدی). تصویری که دارای ارتفاع و عرض است اما عمق ندارد، دو بعدی است (2 بعدی). به من یادآوری کن که تصاویر دو بعدی را کجا می بینی؟ - عملاً همه جا. حتی نماد معمولی روی در توالت را به خاطر بسپارید که نشان دهنده یک اتاقک برای یک طبقه یا طبقه دیگر است. نمادها به گونه ای طراحی شده اند که بتوانید آنها را تشخیص دهید و با یک نگاه آنها را تشخیص دهید. به همین دلیل آنها فقط از ابتدایی ترین اشکال استفاده می کنند. اطلاعات دقیق تر در مورد هر نمادی می تواند به شما بگوید که این مرد کوچک چه نوع لباسی به در آویزان است یا رنگ موها، مثلاً نمادهای درب توالت زنانه. این یکی از تفاوت های اصلی بین نحوه استفاده از گرافیک های سه بعدی و دو بعدی است: گرافیک های دو بعدی ساده و به یاد ماندنی هستند، در حالی که گرافیک های سه بعدی از جزئیات بیشتری استفاده می کنند و اطلاعات بسیار بیشتری را در یک شی به ظاهر معمولی قرار می دهند.

به عنوان مثال، مثلث ها دارای سه خط و سه زاویه هستند - تنها چیزی که شما باید بگویید که مثلث از چه چیزی ساخته شده است و در واقع چیست. با این حال، از سمت دیگر به مثلث نگاه کنید - هرم یک ساختار سه بعدی با چهار ضلع مثلثی است. لطفاً توجه داشته باشید که در این مورد قبلاً شش خط و چهار گوشه وجود دارد - این همان چیزی است که هرم از آن تشکیل شده است. ببینید چگونه یک جسم معمولی می تواند به یک جسم سه بعدی تبدیل شود و حاوی اطلاعات بسیار بیشتری باشد که برای بیان داستان یک مثلث یا هرم لازم است.

برای صدها سال، هنرمندان از برخی ترفندهای بصری استفاده کرده اند که می تواند یک تصویر دو بعدی مسطح را به پنجره ای واقعی به دنیای سه بعدی واقعی تبدیل کند. می‌توانید جلوه‌ای مشابه را در عکس‌های معمولی مشاهده کنید که می‌توانید آن‌ها را اسکن کرده و روی مانیتور رایانه مشاهده کنید: اشیاء در عکس وقتی دورتر هستند کوچک‌تر به نظر می‌رسند. اشیاء نزدیک به لنز دوربین در فوکوس هستند، به این معنی که، بر این اساس، همه چیز در پشت اشیاء در فوکوس تار است. اگر سوژه به آن نزدیک نباشد، رنگ‌ها کمتر زنده می‌شوند. وقتی امروز در کامپیوترها از گرافیک سه بعدی صحبت می کنیم، در مورد تصاویر متحرک صحبت می کنیم.

گرافیک سه بعدی چیست؟

برای بسیاری از ما بازی ها در حال اجرا هستند کامپیوتر شخصییک دستگاه تلفن همراه یا به طور کلی یک سیستم بازی پیشرفته بارزترین مثال و روش رایجی است که در آن می توانیم گرافیک سه بعدی را در نظر بگیریم. همه این بازی ها، فیلم های جالبی که با کمک کامپیوتر ساخته می شوند، باید سه مرحله اساسی را برای ایجاد و ارائه صحنه های سه بعدی واقع گرایانه طی کنند:

1. ایجاد دنیای سه بعدی مجازی
2. تعیین اینکه کدام قسمت از جهان روی صفحه نمایش داده می شود
3. تعیین اینکه یک پیکسل روی صفحه چگونه به نظر می رسد تا تصویر کامل تا حد امکان واقعی به نظر برسد

کدام قسمت از دنیای مجازی روی صفحه نمایش داده می شود؟
در هر لحظه، صفحه نمایش تنها بخش کوچکی از دنیای سه بعدی مجازی ایجاد شده برای بازی رایانه ای را نشان می دهد. آنچه روی صفحه نمایش داده می‌شود، ترکیب خاصی از روش‌هایی است که در آن جهان تعریف می‌شود، جایی که شما تصمیم می‌گیرید کجا بروید و چه چیزی را ببینید. مهم نیست کجا می روید - جلو یا عقب، بالا یا پایین، چپ یا راست - دنیای سه بعدی مجازی اطراف شما تعیین می کند که وقتی در یک موقعیت خاص هستید چه چیزی را می بینید. آنچه می بینید از یک صحنه به صحنه دیگر معنا پیدا می کند. اگر از همان فاصله، صرف نظر از جهت، به جسمی نگاه می کنید، باید بلند به نظر برسد. هر جسم باید به گونه ای نگاه و حرکت کند که تصور کنید جرم آن با جسم واقعی برابر است، به اندازه جسم واقعی سخت یا نرم است و غیره.

برنامه نویسانی که بازی های رایانه ای می نویسند تلاش زیادی برای طراحی جهان های مجازی سه بعدی و ساختن آنها به گونه ای انجام می دهند که بتوانید بدون برخورد با چیزی که باعث می شود فکر کنید "این در این دنیا نمی تواند اتفاق بیفتد!" آخرین چیزی که می‌خواهید ببینید دو جسم جامد است که می‌توانند درست از میان یکدیگر عبور کنند. این یک یادآوری آشکار است که هر چیزی که می بینید ساختگی است. مرحله سوم شامل حداقل به اندازه دو مرحله دیگر محاسبات است و همچنین باید در زمان واقعی انجام شود.

نورپردازی و پرسپکتیو

نور در دو افکتی که می دهد نقش کلیدی دارد ظاهروزن و قدرت بیرونی اجسام: کم نور شدن و سایه ها. اولین اثر، تاریک شدن، جایی است که نور بیشتری در یک طرف یک جسم نسبت به طرف دیگر می افتد. کم نور به سوژه طبیعت گرایی زیادی می بخشد. این سایه باعث می شود چین های لحاف عمیق و نرم شوند و گونه های بلند برجسته به نظر برسند. این تفاوت در شدت نور این توهم کلی را تقویت می کند که سوژه دارای عمق و همچنین ارتفاع و عرض است. توهم جرم ناشی از اثر دوم، سایه است.

اجسام جامد زمانی که نور به آنها برخورد می کند سایه می اندازند. وقتی سایه ای را که ساعت آفتابی یا درختی روی پیاده رو می اندازد، می بینید. بنابراین، ما به دیدن اشیاء واقعی و افرادی که سایه می اندازند عادت کرده ایم. در حالت سه بعدی، سایه دوباره با ایجاد اثر حضور در دنیای واقعی، به جای روی صفحه ای از اشکال ریاضی ایجاد شده، توهم را تقویت می کند.

چشم انداز
پرسپکتیو کلمه ای است که می تواند معنی زیادی داشته باشد، اما در واقع یک اثر ساده را توصیف می کند که همه دیده اند. اگر در کنار جاده ای طولانی و مستقیم بایستید و به دوردست ها نگاه کنید، به نظر می رسد که هر دو طرف جاده در یک نقطه از افق به هم نزدیک می شوند. همچنین اگر درختان نزدیک جاده باشند، درختان دورتر کوچکتر از درختان نزدیک به شما به نظر می رسند. در واقع، به نظر می رسد که درختان در نقطه خاصی از افق تشکیل شده در نزدیکی جاده به هم می رسند، اما اینطور نیست. وقتی همه اشیاء در صحنه به نظر می رسند که در یک نقطه از دور همگرا می شوند، آن پرسپکتیو است. تنوع زیادی از این افکت وجود دارد، اما اکثر گرافیک های سه بعدی از دیدگاه واحدی که من توضیح دادم استفاده می کنند.

عمق میدان

صاف کردن

اثر دیگری که به فریب دادن چشم نیز وابسته است، ضدآلیاسینگ است. دیجیتال سیستم های گرافیکیبرای ایجاد خطوط تمیز بسیار خوب است. اما همچنین اتفاق می‌افتد که خطوط مورب دست بالا را داشته باشند (آنها اغلب در دنیای واقعی ظاهر می‌شوند و سپس کامپیوتر خطوطی را که بیشتر شبیه نردبان هستند بازتولید می‌کند (فکر می‌کنم وقتی به شیء تصویر با جزئیات نگاه می‌کنید می‌دانید که نردبان چیست. )). بنابراین، کامپیوتر برای فریب دادن چشم خود برای دیدن یک منحنی یا خط صاف، می‌تواند سایه‌های رنگی خاصی را به ردیف‌های پیکسل‌های اطراف خط اضافه کند. با این "رنگ خاکستری" پیکسل ها، کامپیوتر فقط چشمان شما را فریب می دهد و در عین حال، شما فکر می کنید که دیگر پله های ناهمواری وجود ندارد. این فرآیند اضافه کردن پیکسل‌های رنگی اضافی برای فریب دادن چشم، آنتی آلیاسینگ نامیده می‌شود و یکی از تکنیک‌هایی است که به صورت دستی توسط گرافیک کامپیوتری سه بعدی ایجاد می‌شود. یکی دیگر از کارهای دشوار کامپیوتر، ساخت انیمیشن سه بعدی است که در قسمت بعدی نمونه ای از آن به شما ارائه خواهد شد.

نمونه های واقعی

عکس بالا یک دفتر معمولی را نشان می دهد که از یک پیاده رو برای ورود استفاده می کند. در یکی از عکس های زیر یک توپ ساده و تک رنگ در پیاده رو گذاشته شده و پس از آن از صحنه عکس گرفته شده است. عکس سوم در حال حاضر استفاده از یک برنامه گرافیکی کامپیوتری است که توپی را ایجاد کرده است که در واقع در این عکس وجود ندارد. آیا می توانید بگویید که آیا تفاوت قابل توجهی بین این دو عکس وجود دارد؟ فکر میکنم نه.

ساخت انیمیشن و ظاهر "لایو اکشن"

چند فریم در ثانیه؟
وقتی برای دیدن یک فیلم پرفروش در یک سینمای محلی می روید، دنباله ای از تصاویر به نام شات با سرعت 24 فریم در ثانیه اجرا می شود. از آنجایی که شبکیه چشم ما یک تصویر را برای کمی بیشتر از 1/24 ثانیه حفظ می کند، چشمان اکثر افراد فریم ها را در یک تصویر پیوسته از حرکت و عمل ترکیب می کند.

اگر متوجه نشدید که در مورد چه چیزی نوشتم، از طرف دیگر به آن نگاه کنید: این بدان معناست که هر فریم از فیلم عکسی است که با سرعت شاتر (اکسپوژر) 1/24 ثانیه گرفته شده است. بنابراین، اگر به یکی از فریم‌های متعدد یک فیلم مسابقه‌ای نگاه کنید، می‌بینید که برخی از اتومبیل‌های مسابقه به دلیل اینکه در حالی که شاتر دوربین باز بود با سرعت بالا حرکت می‌کردند، «تار» هستند. این تار شدن چیزهایی که توسط حرکت سریع ایجاد می‌شود همان چیزی است که ما به دیدن آن عادت کرده‌ایم، و بخشی از آن چیزی است که وقتی به آن تصویر روی صفحه نگاه می‌کنیم، آن را برای ما واقعی می‌کند.

با این حال، تصاویر دیجیتال سه بعدی، عکس نیستند، بنابراین وقتی یک شی در طول عکسبرداری در کادر حرکت می کند، هیچ اثر تاری رخ نمی دهد. برای واقعی‌تر کردن تصاویر، برنامه‌نویسان باید به صراحت تاری را اضافه کنند. برخی از طراحان بر این باورند که بیش از 30 فریم در ثانیه برای "غلبه بر" این کمبود تاری طبیعی نیاز است، به همین دلیل است که آنها بازی ها را برای رسیدن به سطح جدیدی - 60 فریم در ثانیه سوق دادند. در حالی که این اجازه می دهد تا هر تصویر فردی با جزئیات عالی نگاه کند و اجسام متحرک را با افزایش های کوچکتر نمایش دهد، تعداد فریم ها را برای یک دنباله انیمیشن معین به شدت افزایش می دهد. بخش‌های خاص دیگری از تصاویر وجود دارد که رندر دقیق رایانه‌ای باید به خاطر واقع‌گرایی قربانی شود. این هم در مورد اجسام متحرک و هم برای اجسام ثابت صدق می کند، اما این داستان دیگری است.

بیایید به پایان برسیم

گرافیک کامپیوتری با ایجاد و تولید طیف گسترده ای از اشیاء و صحنه های متحرک و غیر متحرک واقعاً واقع گرایانه، تمام جهان را شگفت زده می کند. با 80 ستون و 25 خط متن تک رنگ، گرافیک راه طولانی را پیموده است و نتیجه واضح است - میلیون ها نفر در حال بازی کردن و اجرای انواع شبیه سازی ها با فناوری امروزی هستند. پردازنده‌های سه بعدی جدید نیز خود را احساس می‌کنند - به لطف آنها، ما قادر خواهیم بود به معنای واقعی کلمه جهان‌های دیگر را کاوش کنیم و چیزهایی را تجربه کنیم که هرگز جرات امتحان کردنشان را در زندگی واقعی نداشتیم. در نهایت، به مثال توپ برگردیم: این صحنه چگونه ایجاد شد؟ پاسخ ساده است: تصویر دارای یک توپ کامپیوتری است. تشخیص اینکه کدام یک از این دو اصل است، آسان نیست؟ دنیای ما شگفت‌انگیز است و باید مطابق آن زندگی کنیم. امیدوارم علاقه مند بوده باشید و بخش دیگری از اطلاعات جالب را برای خود آموخته باشید.

مدل سازی و تجسم سه بعدی در تولید محصولات یا بسته بندی آنها و همچنین در ایجاد نمونه های اولیه محصولات و ایجاد انیمیشن حجمی ضروری است.

بنابراین، خدمات مدلسازی و تجسم سه بعدی زمانی ارائه می شود که:

• ارزیابی ویژگی های فیزیکی و فنی محصول حتی قبل از اینکه در اندازه، مواد و پیکربندی اصلی ایجاد شود، مورد نیاز است.
• لازم است یک مدل سه بعدی از فضای داخلی آینده ایجاد شود.

در چنین مواقعی قطعاً باید به خدمات متخصصان در زمینه مدل سازی و تجسم سه بعدی متوسل شوید.

مدل های سه بعدی- بخشی جدایی ناپذیر از ارائه های با کیفیت بالا و مستندات فنی، و همچنین - مبنای ایجاد یک نمونه اولیه محصول. ویژگی شرکت ما توانایی انجام یک چرخه کامل کار برای ایجاد یک شی سه بعدی واقعی است: از مدل سازی تا نمونه سازی. از آنجایی که تمام کارها را می توان در یک مجموعه انجام داد، این امر زمان و هزینه یافتن پیمانکاران و تعیین وظایف فنی جدید را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

وقتی صحبت از محصولی به میان می‌آید، به شما کمک می‌کنیم تا سری آزمایشی آن را منتشر کنید و تولیدات بیشتری در مقیاس کوچک یا صنعتی ایجاد کنید.

تعریف مفاهیم "مدل سازی سه بعدی" و "تجسم"

گرافیک سه بعدییا مدل سازی سه بعدی- گرافیک کامپیوتری که ترکیبی از تکنیک ها و ابزارهای لازم برای ایجاد اشیاء سه بعدی در یک فضای فنی است.

تکنیک ها را باید به عنوان روش های تشکیل یک شی گرافیکی سه بعدی درک کرد - محاسبه پارامترهای آن، ترسیم یک "اسکلت" یا یک فرم سه بعدی غیر جزئی. اکستروژن، ساخت و برش قطعات و غیره

و تحت ابزار - برنامه های حرفه ای برای مدل سازی سه بعدی. اول از همه - SolidWork، ProEngineering، 3DMAX، و همچنین برخی از برنامه های دیگر برای تجسم حجمی اشیا و فضا.

رندر حجمایجاد یک تصویر شطرنجی دو بعدی بر اساس یک مدل سه بعدی ساخته شده است. در هسته خود، این واقعی ترین تصویر از یک شی گرافیکی سه بعدی است.

کاربردهای مدل سازی سه بعدی:

• تبلیغات و بازاریابی

گرافیک سه بعدی برای ارائه محصول آینده ضروری است. برای شروع تولید، باید طراحی کنید و سپس یک مدل سه بعدی از شی ایجاد کنید. و، در حال حاضر بر اساس یک مدل سه بعدی، با استفاده از فناوری های نمونه سازی سریع (چاپ سه بعدی، فرز، ریخته گری قالب سیلیکونی، و غیره)، یک نمونه اولیه (نمونه) واقعی از محصول آینده ایجاد می شود.

پس از رندر (تجسم سه بعدی)، تصویر حاصل می تواند در توسعه طراحی بسته بندی یا در ایجاد تبلیغات در فضای باز، مواد POS و طراحی غرفه نمایشگاهی استفاده شود.

• برنامه ریزی شهری

با کمک گرافیک سه بعدی، واقعی ترین مدل سازی از معماری و مناظر شهری - با حداقل هزینه - به دست می آید. تجسم معماری ساختمان و طراحی منظر به سرمایه گذاران و معماران این امکان را می دهد تا تأثیر حضور در فضای طراحی شده را احساس کنند. این به شما امکان می دهد تا به طور عینی مزایای پروژه را ارزیابی کنید و کاستی ها را برطرف کنید.

• صنعت

تولید مدرن را نمی توان بدون مدل سازی پیش تولید محصولات تصور کرد. با ظهور فناوری های سه بعدی، تولیدکنندگان توانسته اند به میزان قابل توجهی در مصرف مواد صرفه جویی کنند و هزینه های مالی طراحی مهندسی را کاهش دهند. با مدل سازی سه بعدی، طراحان گرافیک تصاویر سه بعدی از قطعات و اشیاء ایجاد می کنند که سپس می توانند برای ایجاد قالب ها و نمونه های اولیه اشیاء استفاده شوند.

• بازی های کامپیوتری

بیش از یک دهه است که از فناوری سه بعدی در ساخت بازی های رایانه ای استفاده می شود. در برنامه های حرفه ای، متخصصان با تجربه به صورت دستی مناظر سه بعدی، مدل های شخصیت را ترسیم می کنند، اشیاء و شخصیت های سه بعدی ایجاد شده را متحرک می کنند و همچنین هنر مفهومی (طرح های مفهومی) ایجاد می کنند.

• سینما

تمام صنعت فیلم مدرن بر سینمای سه بعدی تمرکز دارد. برای چنین فیلمبرداری از دوربین های خاصی استفاده می شود که می توانند به صورت سه بعدی فیلمبرداری کنند. علاوه بر این، با کمک گرافیک سه بعدی برای صنعت فیلم، اشیاء فردی و مناظر کامل ایجاد می شود.

• معماری و طراحی داخلی

فناوری مدل‌سازی سه بعدی در معماری مدت‌هاست که خود را از بهترین وجه تثبیت کرده است. امروزه ایجاد یک مدل سه بعدی از یک ساختمان یکی از ویژگی های ضروری طراحی است. بر اساس مدل سه بعدی، می توانید یک نمونه اولیه از ساختمان ایجاد کنید. علاوه بر این، هم یک نمونه اولیه که فقط خطوط کلی ساختمان را تکرار می کند و هم یک مدل پیش ساخته دقیق از ساختمان آینده.

در مورد طراحی داخلی، با کمک فناوری مدل سازی سه بعدی، مشتری می تواند ببیند که فضای خانه یا محل کارش پس از تعمیر چگونه خواهد بود.

• انیمیشن

با کمک گرافیک سه بعدی می توانید یک شخصیت متحرک بسازید، او را به حرکت وادار کنید و همچنین با طراحی صحنه های انیمیشنی پیچیده، یک ویدیوی متحرک تمام عیار بسازید.

مراحل توسعه مدل سه بعدی

توسعه یک مدل سه بعدی در چند مرحله انجام می شود:

1. مدل سازی یا ایجاد هندسه مدل

ما در مورد ایجاد یک مدل هندسی سه بعدی بدون در نظر گرفتن خصوصیات فیزیکی جسم صحبت می کنیم. روش های مورد استفاده عبارتند از:

• اکستروژن؛
• اصلاح کننده ها؛
• مدل سازی چند ضلعی;
• چرخش

2. بافت دادن یک شی

سطح واقع گرایی مدل آینده به طور مستقیم به انتخاب مواد در هنگام ایجاد بافت بستگی دارد. برنامه های حرفه ایبرای کار با گرافیک های سه بعدی عملاً امکان ایجاد یک تصویر واقعی نامحدود است.

3. تنظیم چراغ ها و نماها

یکی از سخت ترین مراحل در ایجاد یک مدل سه بعدی. در واقع، درک واقع بینانه از تصویر به طور مستقیم به انتخاب تن نور، سطح روشنایی، وضوح و عمق سایه ها بستگی دارد. علاوه بر این، انتخاب یک نقطه مشاهده برای جسم ضروری است. این می‌تواند نمای چشم پرنده یا مقیاس‌بندی فضا برای رسیدن به اثر بودن در آن باشد - با انتخاب نمایی از جسم از ارتفاع انسان.+

4. تجسم یا رندر سه بعدی

مرحله نهایی مدل سازی سه بعدی این شامل جزئیات تنظیمات نمایشگر مدل سه بعدی است. یعنی اضافه شدن جلوه های ویژه گرافیکی مانند تابش خیره کننده، مه، درخشندگی و .... در مورد رندر ویدیو، پارامترهای دقیق انیمیشن سه بعدی شخصیت ها، جزئیات، مناظر و ... مشخص می شود. (زمان تفاوت رنگ، درخشش و غیره).

در همان مرحله، تنظیمات تجسم دقیق می شود: تعداد فریم های مورد نیاز در ثانیه و پسوند ویدیوی نهایی انتخاب می شوند (به عنوان مثال، DivX، AVI، Cinepak، Indeo، MPEG-1، MPEG-4، MPEG-2، WMV و غیره). در صورت نیاز به گرفتن یک تصویر شطرنجی دو بعدی، فرمت و وضوح تصویر عمدتاً JPEG، TIFF یا RAW تعیین می شود.

5. پس تولید

پردازش تصاویر و ویدیوهای گرفته شده با ویرایشگرهای رسانه - Adobe Photoshop، Adobe Premier Pro (یا Final Cut Pro / Sony Vegas)، GarageBand، Imovie، Adobe After Effects Pro، Adobe Illustrator، Samplitude، SoundForge، Wavelab و غیره.

پس از تولید، دادن جلوه های بصری اصلی به فایل های رسانه ای است که هدف آن تحریک ذهن یک مصرف کننده بالقوه است: تحت تاثیر قرار دادن، برانگیختن علاقه و به یاد ماندن برای مدت طولانی!

مدل سازی سه بعدی در ریخته گری

در صنعت ریخته گری، مدل سازی سه بعدی به تدریج در حال تبدیل شدن به یک جزء فناورانه ضروری در فرآیند تولید محصول است. اگر در مورد ریخته‌گری در قالب‌های فلزی صحبت می‌کنیم، مدل‌های سه‌بعدی چنین قالب‌هایی با استفاده از فناوری‌های مدل‌سازی سه بعدی و همچنین نمونه‌سازی سه بعدی ایجاد می‌شوند.

اما امروزه محبوبیت کمتری به دست آوردن قالب گیری در قالب های سیلیکونی است. در این مورد، مدل سازی و تجسم سه بعدی به شما کمک می کند تا یک نمونه اولیه از یک شی ایجاد کنید، که بر اساس آن یک قالب از سیلیکون یا مواد دیگر (چوب، پلی اورتان، آلومینیوم و غیره) ساخته می شود.

روش های تجسم سه بعدی (رندر)

1. شطرنجی سازی

یکی از مهمترین روش های سادهتفسیر. هنگام استفاده از آن، جلوه های بصری اضافی (به عنوان مثال، رنگ و سایه شی نسبت به دیدگاه) در نظر گرفته نمی شود.

2. پخش پرتو.

یک مدل سه بعدی از یک نقطه مشخص و از پیش تعیین شده - از قد انسان، دید پرنده و غیره مشاهده می شود. پرتوها از نقطه نظر فرستاده می شوند، که کیاروسکورو شی را زمانی که در قالب دو بعدی معمول مشاهده می شود، تعیین می کند.

3. ردیابی اشعه.

این روش رندر به این معنی است که وقتی به یک سطح برخورد می کند، پرتو به سه جزء منعکس شده، سایه و شکست تقسیم می شود. در واقع، این رنگ پیکسل را تشکیل می دهد. علاوه بر این، واقع گرایی تصویر به طور مستقیم به تعداد تقسیمات بستگی دارد.

4. ردیابی مسیر.

یکی از مهمترین روش های پیچیدهتجسم سه بعدی هنگام استفاده از این روش رندر سه بعدی، انتشار پرتوهای نور تا حد امکان به قوانین فیزیکی انتشار نور نزدیک است. این همان چیزی است که واقع گرایی بالای تصویر نهایی را تضمین می کند. شایان ذکر است که این روشمنابع فشرده است

شرکت ما طیف کاملی از خدمات را در زمینه مدل سازی و تجسم سه بعدی به شما ارائه خواهد کرد. ما تمام قابلیت های فنی برای ایجاد مدل های سه بعدی با پیچیدگی های مختلف را داریم. ما همچنین تجربه گسترده ای در تجسم و مدل سازی سه بعدی داریم که می توانید با بررسی نمونه کارها یا سایر کارهای ما که هنوز در سایت ارائه نشده اند (در صورت درخواست) آن را ببینید.

نمایندگی برند KOLOROخدماتی را برای تولید یک سری محصولات آزمایشی یا تولید در مقیاس کوچک آن به شما ارائه می دهد. برای انجام این کار، متخصصان ما واقعی ترین مدل سه بعدی شی مورد نیاز شما (بسته بندی، لوگو، کاراکتر، نمونه سه بعدی هر محصول، قالب و غیره) را ایجاد می کنند که بر اساس آن نمونه اولیه محصول ساخته می شود. هزینه کار ما به طور مستقیم به پیچیدگی شی مدل سازی سه بعدی بستگی دارد و به صورت جداگانه مورد بحث قرار می گیرد.