Гурван хэмжээст графикт бодит байдалд хүрэх арга замууд. Бодит 3D дүрсний технологиуд 3D дүрсийг бүтээх үе шатууд

Олон өнцөгт дээр байрлуулсан бүтэцтэй дэлгэцийн бодит байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд янз бүрийн технологийг ашигладаг.

Хажуугийн эсрэг

· MIP – зураглал;

· бүтэц шүүлтүүр.

Anti-aliasing технологи

Anti-aliasing нь объектын "шаталсан" ирмэгийн нөлөөг арилгахын тулд зураг боловсруулахад ашигладаг технологи юм. Зураг үүсгэх растер аргын тусламжтайгаар энэ нь пикселээс бүрддэг. Пиксел нь хязгаарлагдмал хэмжээтэй байдаг тул 3D объектын ирмэг дээр шат буюу шаталсан ирмэг гэж нэрлэгддэг. Шатны нөлөөг багасгах хамгийн хялбар арга бол дэлгэцийн нягтралыг нэмэгдүүлэх, ингэснээр пикселийн хэмжээг багасгах явдал юм. Гэхдээ энэ зам үргэлж боломжтой байдаггүй. Хэрэв та дэлгэцийн нягтралыг нэмэгдүүлэх замаар шатны эффектээс ангижрах боломжгүй бол шатны эффектийг нүдээр харуулах боломжийг олгодог Anti-aliasing технологийг ашиглаж болно. Үүний хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг арга бол шугам эсвэл ирмэгийн өнгөнөөс дэвсгэр өнгө рүү жигд шилжилтийг бий болгох явдал юм. Объектуудын хил дээр байрлах цэгийн өнгийг хоёр хилийн цэгийн өнгөний дундаж утгаар тодорхойлно.

Antialiasing хэд хэдэн үндсэн технологи байдаг. Эхний удаад хамгийн өндөр чанарын үр дүнд бүрэн дэлгэцийн anti-aliasing технологи FSAA (Full Screen Anti-Aliasing) хүрсэн. Зарим уран зохиолын эх сурвалжид энэ технологийг SSAA гэж нэрлэдэг. Энэхүү технологийн мөн чанар нь процессор нь зургийн жаазыг дэлгэцийн нягтралаас хамаагүй өндөр нарийвчлалтайгаар тооцоолж, дараа нь дэлгэцэн дээр гарч ирэхэд пикселийн бүлгийн утгыг нэг болгон дундажлах явдал юм; Дундаж пикселийн тоо нь дэлгэцийн нягтралтай тохирч байна. Жишээлбэл, 800x600 нягтралтай фрэймийг FSAA ашиглан antialiased хийвэл зургийг 1600x1200 нарийвчлалтайгаар тооцоолно. Дэлгэцийн нягтрал руу шилжих үед нэг мониторын пикселд тохирох дөрвөн тооцоолсон цэгийн өнгийг дундажлана. Үүний үр дүнд бүх шугамууд нь гөлгөр өнгөний шилжилтийн хил хязгаартай бөгөөд энэ нь шатны эффектийг нүдээр арилгадаг.

FSAA нь GPU-г ачаалж, ирмэгийг нь биш, харин бүхэл бүтэн дүрсийг арилгах зэрэг олон шаардлагагүй ажил хийдэг бөгөөд энэ нь түүний гол дутагдал юм. Энэ сул талыг арилгахын тулд илүү хэмнэлттэй технологийг боловсруулсан - MSSA.

MSSA технологийн мөн чанар нь FSAA технологитой төстэй боловч олон өнцөгт дотор байрлах пикселүүд дээр ямар ч тооцоо хийдэггүй. Объектуудын хил дээрх пикселийн хувьд тэгшлэх түвшингээс хамааран 4 ба түүнээс дээш нэмэлт цэгүүдийг тооцдог бөгөөд үүнээс пикселийн эцсийн өнгийг тодорхойлно. Энэ технологи нь одоогоор хамгийн өргөн тархсан.

Видео адаптер үйлдвэрлэгчдийн бие даасан хөгжил нь мэдэгдэж байна. Жишээлбэл, NVIDIA нь Coverage Sampling (CSAA) технологийг боловсруулсан бөгөөд үүнийг 8-р цувралаас (8600 - 8800, 9600 - 9800) эхлэн зөвхөн GeForce видео адаптерууд дэмждэг. ATI нь R520 GPU болон дараагийн бүх загваруудад AAA (Adaptive Anti-Aliasing)-ийг нэвтрүүлсэн.

MIP зураглалын технологи

Энэхүү технологийг гурван хэмжээст объектын бүтцийг сайжруулахад ашигладаг. 3D дүрсийг бодитой харагдуулахын тулд үзэгдлийн гүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Харах цэгээс холдох тусам давхардсан бүтэц улам бүр бүдгэрч харагдах болно. Тиймээс нэгэн төрлийн гадаргууг бүрхэхдээ нэг биш, хэд хэдэн бүтцийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ нь гурван хэмжээст объектын хэтийн төлөвийн гажуудлыг зөв тооцох боломжийг олгодог.

Жишээлбэл, дүр зураг руу гүн орж буй чулуун гудамжийг дүрслэх шаардлагатай. Хэрэв та бүхэл бүтэн уртын дагуу зөвхөн нэг бүтэц ашиглахыг оролдвол ажиглалтын цэгээс холдох үед долгион эсвэл зөвхөн нэг өнгө гарч ирж болно. Баримт нь энэ нөхцөлд хэд хэдэн бүтэцтэй пикселүүд (текселүүд) монитор дээр нэг пикселд ордог. Асуулт гарч ирнэ: пикселийг харуулахдаа аль текстийг сонгох вэ?

Энэ асуудлыг MIP зураглалын технологийг ашиглан шийддэг бөгөөд энэ нь янз бүрийн нарийвчлалтай бүтэцтэй багцыг ашиглах боломжийг илэрхийлдэг. Бүтэц тус бүр дээр тулгуурлан доод түвшний нарийвчлал бүхий бүтэц бий болно. Ийм багцын бүтэцийг MIP газрын зураг гэж нэрлэдэг.

Бүтцийн давхаргын хамгийн энгийн тохиолдолд зургийн пиксел бүрийн хувьд тохирох MIP газрын зургийг LOD (Нарийвчилсан түвшин) хүснэгтийн дагуу тодорхойлно. Дараа нь MIP газрын зургаас зөвхөн нэг текстэл сонгогдсон бөгөөд өнгө нь пикселд хуваарилагдсан байдаг.

Шүүлтүүрийн технологи

Ихэвчлэн MIP зураглалын технологийг MIP текстурын олдворуудыг засах зориулалттай шүүлтүүрийн технологитой хослуулан ашигладаг. Жишээлбэл, объект ажиглалтын цэгээс урагшлах тусам MIP газрын зургийн бага түвшнээс өндөр MIP газрын зураг руу шилжих шилжилт үүсдэг. Объект MIP газрын зургийн нэг түвшнээс нөгөө рүү шилжих төлөвт байгаа үед тусгай төрлийн дүрслэлийн алдаа гарч ирдэг: нэг MIP газрын зургийн түвшингээс нөгөө рүү шилжих шилжилтийн тодорхой харагдах хил хязгаар.

Шүүлтүүрийн санаа нь объектын пикселийн өнгийг хөрш зэргэлдээ бүтэцтэй цэгүүд (тексел) дээр үндэслэн тооцдог.

Бүтэц шүүлтүүрийн эхний арга бол орчин үеийн 3D графикт ашиглагддаггүй цэгийн дээж авах арга юм. Дараа нь боловсруулсан хоёр шугаманшүүлтүүр. Хоёр шугаман шүүлтүүр нь гадаргуугийн цэгийг харуулахын тулд дөрвөн зэргэлдээ бүтэцтэй пикселийн жигнэсэн дундажийг авдаг. Энэхүү шүүлтүүрийн тусламжтайгаар ирмэгтэй (шоо гэх мэт) аажмаар эргэлддэг эсвэл аажмаар хөдөлж буй объектуудын чанар бага (бүдгэрсэн ирмэг) байдаг.

Илүү өндөр чанартайөгдөг гурвалсанПикселийн өнгийг тодорхойлохын тулд хоёр зэргэлдээх байгууламжаас дөрөв, найман текстийн өнгөний дундаж утгыг авч, долоон холих үйлдлийн үр дүнд пикселийн өнгийг тодорхойлдог.

GPU-ийн гүйцэтгэл нэмэгдэхийн хэрээр үүнийг хөгжүүлсэн анизотропшүүлтүүрийг өнөөг хүртэл амжилттай ашиглаж байна. Цэгийн өнгийг тодорхойлохдоо үүнийг ашигладаг олон тооны texels ба олон өнцөгтийн байрлалыг харгалзан үздэг. Анизотроп шүүлтүүрийн түвшинг пикселийн өнгийг тооцоолохдоо боловсруулсан текстийн тоогоор тодорхойлно: 2х (16 текст), 4х (32 текст), 8х (64 текст), 16x (128 текст). Энэхүү шүүлтүүр нь гаралтын хөдөлгөөнт дүрсний өндөр чанарыг баталгаажуулдаг.

Эдгээр бүх алгоритмуудыг видео картын график процессор гүйцэтгэдэг.

Хэрэглээний програмчлалын интерфейс (API)

3D дамжуулах хоолойн үе шатуудын гүйцэтгэлийг хурдасгахын тулд 3D график хурдасгуур нь тодорхой багц функцтэй байх ёстой, жишээлбэл. тоног төхөөрөмж, оролцоогүйгээр төв процессор, 3D дүрсийг бүтээхэд шаардлагатай үйлдлүүдийг гүйцэтгэнэ. Эдгээр функцүүдийн багц нь 3D хурдасгуурын хамгийн чухал шинж чанар юм.

3D хурдасгуур нь өөрийн гэсэн командтай тул хэрэглээний программ эдгээр командуудыг ашигласан тохиолдолд л үр дүнтэй ашиглах боломжтой. Гэхдээ 3 хэмжээст хурдасгуурын олон янзын загварууд, мөн гурван хэмжээст дүрсийг үүсгэдэг өөр өөр хэрэглээний програмууд байдаг тул нийцтэй байдлын асуудал үүсдэг: янз бүрийн хурдасгуурын доод түвшний командуудыг адилхан ашиглах програм бичих боломжгүй юм. . Хэрэглээний хөгжүүлэгчид гэдэг нь ойлгомжтой програм хангамжболон 3D хурдасгуур үйлдвэрлэгчдэд тусгай багц хэрэгтэй хэрэгслүүд, дараах үүргийг гүйцэтгэдэг.

үр дүнтэй асуулга хувиргалт хэрэглээний програмтехник хангамжийн дизайны онцлогийг харгалзан 3D хурдасгуурын доод түвшний командуудын оновчтой дараалалд оруулах;

Ашигласан хурдасгуурт техник хангамжийн дэмжлэг байхгүй бол хүссэн функцүүдийн програм хангамжийн эмуляци.

Эдгээр функцийг гүйцэтгэх тусгай хэрэгслүүдийн багц гэж нэрлэдэг хэрэглээний програмчлалын интерфейс (Хэрэглээний програмын интерфейс = API).

API нь өндөр түвшний хэрэглээний программуудын хооронд завсрын байрлалыг эзэлдэг доод түвшний багууддрайвер нь үүсгэсэн хурдасгуур. API ашиглах нь програм хөгжүүлэгчийн доод түвшний хурдасгагч командуудтай ажиллах шаардлагагүй болж, програм үүсгэх процессыг хялбаршуулдаг.

Одоогийн байдлаар 3D дээр хэд хэдэн API байдаг бөгөөд тэдгээрийн хэрэглээний талбарууд нь маш тодорхой тусгагдсан байдаг.

DirectX, Microsoft-ын боловсруулсан, Windows 9X болон түүнээс хойшхи үйлдлийн системүүд дээр ажилладаг тоглоомын програмуудад ашиглагддаг;

OpenGL, хяналтан дор ажилладаг мэргэжлийн хэрэглээнд (компьютерийн тусламжтайгаар дизайны систем, гурван хэмжээст загварчлалын систем, симулятор гэх мэт) ихэвчлэн ашиглагддаг. үйлдлийн систем Windows NT;

Брэнд (уугуул) API, 3D хурдасгуур үйлдвэрлэгчид өөрсдийн чадавхийг хамгийн үр дүнтэй ашиглахын тулд зөвхөн чипсетдээ зориулан бүтээсэн.

DirectX бол дараагийнх нь гарах хүртэл өөрчлөлт хийхийг зөвшөөрдөггүй, хатуу зохицуулалттай, хаалттай стандарт юм. шинэ хувилбар. Энэ нь нэг талаас программ хөгжүүлэгчид, ялангуяа хурдасгуур үйлдвэрлэгчдийн чадавхийг хязгаарладаг ч хэрэглэгчийн программ хангамжийг тохируулахад ихээхэн хөнгөвчилдөг. техник хангамж 3D-д зориулсан.

DirectX-ээс ялгаатай нь OpenGL API нь нээлттэй стандартын үзэл баримтлал дээр суурилагдсан бөгөөд жижиг үндсэн багц функцүүд, илүү олон зүйлийг хэрэгжүүлэх олон өргөтгөлүүдтэй. нарийн төвөгтэй функцууд. 3D хурдасгуур чипсет үйлдвэрлэгч нь BIOS болон үндсэн Open GL функцийг гүйцэтгэдэг драйверуудыг үүсгэх шаардлагатай боловч бүх өргөтгөлүүдэд дэмжлэг үзүүлэх шаардлагагүй. Энэ нь үйлдвэрлэгчид бүтээгдэхүүндээ драйвер бичихтэй холбоотой хэд хэдэн бэрхшээлийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийг бүрэн болон таслагдсан хэлбэрээр нийлүүлдэг.

Бүрэн хувилбар OpenGL-тэй нийцтэй драйверийг ICD (Суулгах боломжтой Client Driver) гэж нэрлэдэг. Энэ нь хамгийн их гүйцэтгэлийг хангадаг, учир нь... Зөвхөн үндсэн багц функцүүд төдийгүй түүний өргөтгөлүүдийг дэмждэг доод түвшний кодуудыг агуулдаг. Мэдээжийн хэрэг, OpenGL-ийн үзэл баримтлалыг харгалзан үзвэл ийм драйвер бий болгох нь маш төвөгтэй бөгөөд цаг хугацаа шаардсан үйл явц юм. Энэ нь тоглоомынхтой харьцуулахад мэргэжлийн 3D хурдасгуурын өртөг өндөр байгаагийн нэг шалтгаан юм.

Бодит дүр төрхийг бий болгох нь бие махбодийн болон сэтгэл зүйн үйл явцыг хамардаг. Гэрэл, өөрөөр хэлбэл цахилгаан соронзон энерги нь хүрээлэн буй орчинтой харьцсаны дараа нүд рүү орж, физик, химийн урвалын үр дүнд тархинд мэдрэгддэг цахилгаан импульс үүсдэг. Ойлголт бол олж авсан өмч юм. Хүний нүд маш их нарийн төвөгтэй систем. Энэ нь 20 мм орчим диаметртэй бараг бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Нүдний гэрлийн тод байдалд мэдрэмтгий байдал нь логарифмын хуулийн дагуу харилцан адилгүй байдаг нь туршилтаас тодорхой болсон. Гэрэлт байдлын мэдрэмжийн хязгаар нь 10 10-ийн дарааллаар маш өргөн боловч нүд нь энэ бүх хүрээг нэгэн зэрэг мэдрэх чадваргүй байдаг. Нүд нь гэрэлтүүлэгт дасан зохицох түвшинд тархсан гэрэл гэгээтэй харьцуулахад хамаагүй бага хэмжээний утгуудад хариу үйлдэл үзүүлдэг.

Торлог бүрхэвчийн янз бүрийн хэсгүүдийн хувьд тод байдалд дасан зохицох хурд нь ижил биш боловч маш өндөр байдаг. Нүд нь үзэж буй үзэгдлийн "дундаж" гэрэлтүүлгийг тохируулдаг; Тиймээс бараан дэвсгэр дээр тогтмол гэрэлтдэг (эрчимтэй) хэсэг нь цайвар дэвсгэрээс илүү тод эсвэл цайвар харагдаж байна. Энэ үзэгдлийг нэгэн зэрэг тодосгогч гэж нэрлэдэг.

Компьютерийн графиктай холбоотой нүдний өөр нэг шинж чанар нь тогтмол эрчимтэй бүсийн ирмэгүүд илүү гэрэл гэгээтэй харагддаг бөгөөд энэ нь тогтмол эрчимтэй хэсгүүдийг хувьсах эрчимтэй гэж ойлгоход хүргэдэг. Энэ үзэгдлийг нээсэн Австрийн физикч Эрнест Махын нэрээр нэрлэсэн Мах хамтлагийн эффект гэж нэрлэдэг. Хүчний муруйн налуу огцом өөрчлөгдөх үед Мах хамтлагийн эффект ажиглагдана. Хэрэв эрчмийн муруй нь хотгор бол энэ газарт гадаргуу нь илүү хөнгөн, гүдгэр байвал бараан өнгөтэй болно (Зураг 1.1).

Цагаан будаа. 1.1. Мах зурвасын эффект: (a) хэсэгчилсэн шугаман эрчим хүчний функц, (б) тасралтгүй эхний дериватив бүхий эрчим хүчний функц.

1.1 Энгийн гэрэлтүүлгийн загвар.

Гадаргуу дээр туссан гэрлийн энергийг шингээх, тусгах, дамжуулах боломжтой. Энэ нь хэсэгчлэн шингэж, дулаан болж хувирч, хэсэгчлэн тусах буюу дамжуулдаг. Объект нь гэрлийг тусгаж эсвэл дамжуулж байгаа тохиолдолд л харагдах болно; Хэрэв объект туссан бүх гэрлийг шингээдэг бол энэ нь үл үзэгдэх бөгөөд бүрэн хар бие гэж нэрлэгддэг. Шингээх, тусах, дамжуулах энергийн хэмжээ нь гэрлийн долгионы уртаас хамаарна. Бүх долгионы уртын эрчмийг ойролцоогоор тэнцүү хэмжээгээр бууруулдаг цагаан гэрлээр гэрэлтүүлэхэд объект саарал өнгөтэй болдог. Бараг бүх гэрлийг шингээж авбал тухайн объект хар өнгөтэй, багахан хэсэг нь цагаан өнгөтэй харагддаг. Хэрэв зөвхөн тодорхой долгионы уртыг шингээж авбал биетээс ирж буй гэрэл энергийн хуваарилалтыг өөрчилдөг бөгөөд биет өнгөт харагдана. Объектын өнгө нь түүний шингээж буй долгионы уртаар тодорхойлогддог.

Ойсон гэрлийн шинж чанар нь гэрлийн эх үүсвэрийн бүтэц, чиглэл, хэлбэр, гадаргуугийн чиглэл, шинж чанараас хамаарна. Объектоос ойсон гэрэл нь сарнисан эсвэл товойсон байж болно. Гэрлийн сарнисан тусгал нь объектын гадаргуу доор гэрэл нэвтэрч, шингэж, дараа нь дахин цацрах үед үүсдэг. Энэ тохиолдолд сарнисан гэрэл бүх чиглэлд жигд тархдаг тул ажиглагчийн байрлал хамаагүй. Спекуляр тусгал нь объектын гаднах гадаргуугаас үүсдэг.

Зураг.1.2. Ламбертийн сарнисан тусгал

Энгийн Ламбертийн сарнисан тусгал гэрэлтүүлгийн загвар (Зураг 1.2) ашиглан дүрсэлсэн объектын гадаргуу нь бүдгэрсэн, царцсан харагдаж байна. Эх үүсвэр нь цэгийн эх үүсвэр гэж тооцогддог тул гэрэлд шууд тусдаггүй биетүүд хар өнгөтэй болдог. Гэсэн хэдий ч бодит үзэгдэл дэх объектууд нь хүрээлэн буй орчноос, жишээлбэл, өрөөний хананаас туссан сарнисан гэрлийн нөлөөнд өртдөг. Тарсан гэрэл нь тархсан эх үүсвэртэй тохирч байна. Ийм эх үүсвэрийг тооцоолоход их хэмжээний тооцооллын зардал шаардагддаг тул компьютерийн графикт тэдгээрийг тархалтын коэффициентоор сольдог.

Эх сурвалжтай ижил чиглэгдсэн боловч дээр байрлах хоёр объектыг өгье өөр өөр зайдтүүнээс. Хэрэв та энэ томьёог ашиглан тэдгээрийн эрчмийг олвол энэ нь ижил байх болно. Энэ нь объектууд давхцах үед гэрлийн эрч хүч нь эх үүсвэрээс зайны квадраттай урвуу хамааралтай боловч түүнээс хол байгаа объект нь бараан өнгөтэй байх ёстой гэсэн үг юм. Хэрэв бид гэрлийн эх үүсвэрийг хязгааргүй гэж үзвэл гэрэлтүүлгийн загварын сарнисан нэр томъёо алга болно. Үзэгдлийн хэтийн төлөв хувирлын хувьд проекцын төвөөс объект хүртэлх зайг сарнисан хугацааны пропорциональ коэффициент болгон авч болно.

Гэхдээ хэрэв проекцын төв нь объектын ойролцоо байрладаг бол эх үүсвэрээс ойролцоогоор ижил зайд байрладаг объектуудын хувьд эрчмийн зөрүү хэт их байна. Туршлагаас харахад шугаман бууралтаар илүү бодит байдалд хүрч болно. Энэ тохиолдолд гэрэлтүүлгийн загвар нь иймэрхүү харагдаж байна (Зураг 1.3.)

Зураг.1.3. Толин тусгал.

Хэрэв ажиглалтын цэгийг хязгааргүй гэж үзвэл ажиглалтын цэгт хамгийн ойр байгаа объектын байрлалаар тодорхойлогдоно. Энэ нь хамгийн ойрын объектыг эх үүсвэрийн бүрэн хүчээр гэрэлтүүлдэг бол илүү алслагдсан объектыг бага эрчимтэйгээр гэрэлтүүлдэг гэсэн үг юм. Өнгөт гадаргуугийн хувьд гэрэлтүүлгийн загварыг гурван үндсэн өнгө бүрт хэрэглэнэ.

Толбо тусгал нь гялалзсан объектууд дээр гэрлийн тусгал үүсэхэд хүргэдэг. Товчоор туссан гэрэл тусгалын векторын дагуу төвлөрдөг тул ажиглагч хөдөлж байх үед онцлох хэсгүүд бас хөдөлдөг. Түүнээс гадна, гэрэл нь гаднах гадаргуугаас (металл болон зарим хатуу будагч бодисуудаас бусад) тусдаг тул туссан цацраг нь туссан туяаны шинж чанарыг хадгалдаг. Жишээлбэл, гялалзсан цэнхэр гадаргуу дээр цагаан гэрлийг гэрэлтүүлэх нь цэнхэр өнгөөр ​​тодрохоос илүү цагаан өнгийн гэрэлтүүлгийг үүсгэдэг.

Ил тод байдал

Гэрэлтүүлгийн үндсэн загварууд болон далд шугам, гадаргууг арилгах алгоритмууд нь зөвхөн тунгалаг бус гадаргуу болон объектуудыг авч үздэг. Гэхдээ шил, ваар, машины цонх, ус гэх мэт гэрлийг дамжуулдаг тунгалаг биетүүд бас байдаг. Нэг орчноос нөгөөд шилжихэд, жишээлбэл, агаараас ус руу шилжих үед гэрлийн туяа хугардаг; тиймээс уснаас цухуйсан саваа муруйсан харагдана. Хугарлыг Snell-ийн хуулийг ашиглан тооцдог бөгөөд хугарлын болон хугарлын туяа нь нэг хавтгайд оршдог бөгөөд тусгал болон хугарлын өнцөг нь томьёогоор хамааралтай байдаг.

Ямар ч бодис туссан бүх гэрлийг дамжуулдаггүй; Үүнийг мөн үзүүлэв (Зураг 1.4.)

Зураг 1.4 Хугарлын геометр.

Тусгалын нэгэн адил дамжуулалт нь тодорхой (чиглэл) эсвэл сарнисан байж болно. Чиглэлийн дамжуулалт нь шил гэх мэт тунгалаг бодисын шинж чанар юм. Хэрэв та объектыг ийм бодисоор харвал муруй гадаргуугийн контурын шугамыг эс тооцвол ямар ч гажуудал үүсэхгүй. Хэрэв бодисоор дамжин өнгөрөх үед гэрэл тархсан бол бид сарнисан дамжуулалттай болно. Ийм бодисууд нь тунгалаг эсвэл царцсан харагддаг. Хэрэв та ийм бодисоор дамжуулан объектыг харвал энэ нь бүдгэрсэн эсвэл гажсан харагдах болно.

Сүүдэр

Хэрэв ажиглагч ба гэрлийн эх үүсвэрийн байрлал давхцаж байвал сүүдэр харагдахгүй, харин ажиглагч өөр цэг рүү шилжих үед гарч ирдэг. Баригдсан сүүдэртэй зураг нь илүү бодитой харагддаг бөгөөд үүнээс гадна сүүдэр нь загварчлахад маш чухал юм. Жишээлбэл, бидний сонирхож буй хэсэг нь сүүдэрт унадаг тул үл үзэгдэх болно. Хэрэглээний салбарт - барилга байгууламж, сансрын хөлгийн хөгжил гэх мэт - сүүдэр нь нарны эрчим хүчийг тооцоолох, халаалт, агааржуулалтын системд нөлөөлдөг.

Ажиглалтаас харахад сүүдэр нь хагас сүүдэр, бүтэн сүүдэр гэсэн хоёр хэсгээс бүрддэг. Бүтэн сүүдэр нь төв, бараан, хурц тодорхойлогдсон хэсэг бөгөөд penumbra нь түүнийг тойрсон хөнгөн хэсэг юм. Компьютерийн графикт цэгийн эх үүсвэрийг ихэвчлэн зөвхөн бүрэн сүүдэр үүсгэдэг гэж үздэг. Хязгаарлагдмал хэмжээтэй гэрлийн тархсан эх үүсвэрүүд үүсдэг. сүүдэр ба хагас сүүдэр хоёулаа: нийт сүүдэрт гэрэл огт байхгүй, хэсэгчилсэн сүүдэр нь тархсан эх үүсвэрийн нэг хэсэгээр гэрэлтдэг. Тооцооллын өндөр өртөгтэй тул дүрмээр бол зөвхөн цэгийн гэрлийн эх үүсвэрээс үүссэн нийт сүүдрийг авч үздэг. Тооцооллын нарийн төвөгтэй байдал, тиймээс өртөг нь эх үүсвэрийн байршлаас хамаарна. Эх сурвалж нь хязгааргүй байх ба сүүдрийг зөв бичих проекц ашиглан тодорхойлоход хамгийн хялбар байдаг. Хэрэв эх үүсвэр нь хязгаарлагдмал зайд байрладаг боловч харааны талбараас гадуур байвал илүү хэцүү байдаг; Энд хэтийн төлөвийн төсөөлөл зайлшгүй шаардлагатай. Хамгийн хэцүү тохиолдол бол эх үүсвэр нь харагдах үед юм. Дараа нь та орон зайг сектор болгон хувааж, салбар бүрийн сүүдэрийг тусад нь хайх хэрэгтэй.

Сүүдэр үүсгэхийн тулд үндсэндээ үл үзэгдэх гадаргууг хоёр удаа арилгах хэрэгтэй: эх үүсвэр бүрийн байрлал, ажиглагч эсвэл харах цэгийн байрлалын хувьд, өөрөөр хэлбэл энэ нь хоёр үе шаттай үйл явц юм. Зураг дээрх дүр зургийг авч үзье. 1.5. Нэг эх үүсвэр нь дээрээс хязгааргүйд байрладаг: параллелепипедийн зүүн талд урд талд. Ажиглалтын цэг урд талд байрладаг: объектын баруун дээд талд. Энэ тохиолдолд сүүдэр нь хоёр аргаар үүсдэг: тэдгээр нь өөрийн сүүдэр ба проекцын сүүдэр юм. Объект өөрөө гэрлийн зарим нүүр рүү, жишээлбэл, параллелепипедийн баруун тал руу орохоос сэргийлж байвал сүүдэр үүсдэг. Энэ тохиолдолд сүүдрийг бүтээх алгоритм нь нүүрний бус царайг арилгах алгоритмтай төстэй: хэрэв ажиглалтын цэгийг гэрлийн эх үүсвэртэй хослуулсан бол өөрийн сүүдэрт сүүдэрлэсэн царай нь нүүрний бус байна.

Зураг 1.5.Сүүдэр.

Хэрэв нэг объект гэрэл нөгөөд хүрэхээс сэргийлж байвал проекцын сүүдрийг олж авна, жишээлбэл, хэвтээ хавтгай дээрх сүүдэр (Зураг 1.5, б.) Ийм сүүдрийг олохын тулд та нүүрний бус бүх нүүрний проекцийг бүтээх хэрэгтэй. дүр зураг. Проекцын төв нь гэрлийн эх үүсвэр дээр байна. Төлөвлөсөн нүүрний бусад бүх хавтгайтай огтлолцох цэгүүд нь олон өнцөгтүүдийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийг сүүдрийн олон өнцөгт гэж тэмдэглэж, мэдээллийн бүтцэд оруулна. Хэт олон олон өнцөгт оруулахгүйн тулд бие даасан нүүр царай гэхээсээ илүү объект бүрийн тоймыг гаргаж болно.

Өгөгдлийн бүтцэд сүүдэр нэмсний дараа ердийнх шиг өгөгдсөн ажиглалтын цэгээс үзэгдлийн дүр төрхийг бий болгодог. Өөр өөр үзэл бодлыг бий болгохын тулд сүүдрийг дахин тооцоолох шаардлагагүй, учир нь тэдгээр нь зөвхөн эх сурвалжийн байрлалаас хамаардаг бөгөөд ажиглагчийн байрлалаас хамаардаггүй гэдгийг анхаарна уу.

Алгоритм боловсруулах

Компьютерийн графикийг үүсгэн байгуулагчид тодорхой үзэл баримтлалыг боловсруулсан: геометрийн дүрсийн багц дээр үндэслэн гурван хэмжээст дүрсийг бий болгох. Ихэвчлэн гурвалжинг энэ зорилгоор ашигладаг, бага байдаг - бөмбөрцөг эсвэл параболоид. Геометрийн хэлбэрүүд нь хатуу бөгөөд урд талын геометр нь дэвсгэр геометрийг далдалдаг. Дараа нь виртуал гэрэлтүүлгийг хөгжүүлэх цаг ирсэн бөгөөд үүний ачаар виртуал объектууд дээр хавтгай сүүдэртэй газрууд гарч ирэн, компьютерийн дүрсийг тодорхой контур, зарим талаараа хүний ​​гараар хийсэн дүр төрхийг өгдөг.

Хенри Гурауд илүү гөлгөр дүр төрхийг бий болгохын тулд булангийн хоорондох будгийг дундажлахыг санал болгосон. Эсрэг ялгах энэ хэлбэр нь хамгийн бага тооцоолол шаарддаг бөгөөд одоогоор ихэнх график картуудад ашиглагддаг. Гэвч 1971 онд зохион бүтээгдсэн үед компьютерууд зөвхөн энгийн үзэгдлүүдийг ийм байдлаар дүрсэлж чаддаг байв.

1974 онд Эд Кэтмулл Z-буферийн тухай ойлголтыг танилцуулсан бөгөөд энэ нь зураг нь хэвтээ (X) ба босоо (Y) элементүүдээс бүрдэх боломжтой бөгөөд тус бүр нь гүнтэй байдаг. Энэ нь далд ирмэгийг арилгах үйл явцыг хурдасгаж, одоо 3D хурдасгуурт стандарт болсон. Катмуллын өөр нэг шинэ бүтээл нь гурван хэмжээст геометрийн эргэн тойронд хоёр хэмжээст дүрсийг ороосон явдал байв. Бүтэцийг гадаргуу дээр гаргах нь гурван хэмжээст объектод бодит дүр төрх өгөх гол арга юм. Эхэндээ объектуудыг нэг өнгөөр ​​жигд будсан тул жишээлбэл, тоосгон ханыг бий болгоход тоосго тус бүрийг тусад нь загварчлах, тэдгээрийн хооронд дүүргэх шаардлагатай байв. Эдгээр өдрүүдэд та энгийн тэгш өнцөгт объектод тоосгон хананы битмап зургийг оноож, ийм ханыг үүсгэж болно. Энэ үйл явц нь хамгийн бага тооцоолол, компьютерийн нөөцийг шаарддаг бөгөөд энэ нь ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулж байгааг дурдахгүй.

Тонг Фонг зөвхөн нүүртэй шууд зэргэлдээх хэсгүүдийг бус олон өнцөгтийн бүх гадаргуугийн сүүдрийг интерполяци хийх замаар Gouraud-ийн эсрэг ялгах зарчмыг сайжруулсан. Хэдийгээр энэ тохиолдолд дүрслэх нь өмнөх anti-aliasing сонголттой харьцуулахад 100 дахин удаан боловч үүссэн объектууд нь компьютерийн анхны хөдөлгөөнт дүрст "хуванцар" дүр төрхийг олж авдаг. Майя хоёр Phong будгийн сонголтыг ашигладаг.

Жеймс Блинн 1976 онд Фонг зураг болон бүтэцтэй проекцын элементүүдийг хослуулан рельефийн бүтцийг бий болгосон. Хэрэв гадаргуу дээр гөлгөр гөлгөр хийж, түүн дээр бүтэцтэй зураг зурах боломжтой бол овойлт эффект үүсгэхийн тулд нүүрний хэвийн чиглэлийн дагуу саарал өнгийг яагаад ашиглаж болохгүй гэж? Цайвар саарал өнгийг толгод, бараан саарал өнгийг хотгор гэж ойлгодог. Объектийн геометр нь өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа бөгөөд та түүний дүрсийг харж болно.

Блинн мөн байгаль орчны газрын зураг ашиглан тусгал үүсгэх аргыг боловсруулсан. Тэрээр объектын төвөөс зургаан төсөөлөл гаргах замаар куб орчин бий болгохыг санал болгов. Ийм аргаар олж авсан зургуудыг дараа нь объект руу буцаан харуулсан боловч тогтмол координатуудтай бөгөөд үүний үр дүнд зураг нь объекттой хамт хөдөлдөггүй. Үүний үр дүнд объектын гадаргуу нь хүрээлэн буй орчныг тусгах болно. Эффектийг амжилттай хэрэгжүүлэхийн тулд хөдөлгөөнт дүрслэх явцад хүрээлэн буй орчны объектуудын хурдацтай хөдөлгөөн байхгүй байх шаардлагатай. 1980 онд Тернер Уиттэд мөшгих хэмээх дүрслэлийн шинэ аргыг санал болгов. Энэ нь гэрлийн эх үүсвэрээс камерын линз хүртэлх бие даасан гэрлийн цацрагийн замыг хянах бөгөөд тэдгээрийн үзэгдэлд байгаа объектуудаас тусах, тунгалаг орчинд хугарах зэргийг харгалзан үздэг. Хэдийгээр энэ аргыг хэрэгжүүлэхэд ихээхэн хэмжээний компьютерийн нөөц шаардлагатай боловч зураг нь маш бодитой, цэвэрхэн байдаг.

80-аад оны эхээр компьютерууд үйл ажиллагааны янз бүрийн салбарт илүү их ашиглагдаж эхлэх үед компьютерийн графикийг зугаа цэнгэлийн салбарт, тэр дундаа кино театрт ашиглах оролдлого эхэлсэн. Үүний тулд тусгай техник хангамж, супер хүчирхэг компьютер шаардлагатай байсан ч эхлэл тавигдсан. 1980-аад оны дунд үе гэхэд SGI нь шинжлэх ухааны судалгаа, компьютер графикт зориулсан өндөр хүчин чадалтай ажлын станцуудыг үйлдвэрлэж эхэлсэн.

Alias ​​компани нь 1984 онд Торонто хотод байгуулагдсан. Энэ нэр нь хоёр утгатай. Нэгдүгээрт, тэр үед компанийг үүсгэн байгуулагчид хагас цагаар ажиллахаас өөр аргагүй байсан тул "хуурамч нэр" гэж орчуулагддаг. Хоёрдугаарт, энэ нэр томъёог компьютерийн график дахь зургийн ирмэгийг тодорхойлоход ашигладаг. Эхний ээлжинд тус компани програм хангамж үйлдвэрлэхэд анхаарлаа хандуулсан. нарийн төвөгтэй гадаргууг загварчлах, боловсруулахад зориулагдсан. Дараа нь Power Animator бүтээгдсэн бөгөөд энэ нь хүчирхэг бөгөөд үнэтэй бүтээгдэхүүн бөгөөд олон үйлдвэрлэгчид тухайн үеийн хамгийн сайн бүтээгдэхүүн гэж үздэг байв.

1984 онд Wavefront компани Сайта Барбара хотод байгуулагдсан. Энэ нэр нь шууд утгаараа долгионы фронт гэж орчуулагддаг. Тус компани нэн даруй 3D визуал эффектийн программ хангамжийг хөгжүүлж, Showtime, Bravo, National Geographic Explorer зэрэг графикуудыг үйлдвэрлэж эхэлсэн. Wave-front-ын бүтээсэн анхны программыг Preview гэж нэрлэсэн. Дараа нь 1988 онд Softimage програм гарсан бөгөөд энэ нь компьютерийн графиктай ажиллахад зориулагдсан бүтээгдэхүүний зах зээлд хурдан алдартай болсон. 80-аад онд анимэйшн бүтээхэд хэрэглэгдэж байсан бүх программ хангамж, техник хангамж нь нарийн мэргэжлийн бөгөөд маш үнэтэй байсан. 1980-аад оны эцэс гэхэд дэлхий дээр визуал эффектийн загварчлалаар ажилладаг хэдхэн мянган хүн байсан. Бараг бүгд Silicon Graphics-ийн үйлдвэрлэсэн компьютер дээр ажиллаж, Wavefront, Softimage гэх мэт программ хангамжийг ашигладаг байсан.

Персонал компьютер бий болсноор компьютерийн хөдөлгөөнт дүрсийг бүтээдэг хүмүүсийн тоо нэмэгдэж эхэлсэн. IBM PC, Amiga, Macintosh, тэр ч байтугай Atari хүртэл 3D дүрс боловсруулах программ хангамжийг хөгжүүлж эхэлсэн. 1986 онд AT&T нь ​​хувийн компьютер дээр хөдөлгөөнт дүрстэй ажиллах анхны багцыг гаргасан бөгөөд үүнийг TOPAS гэж нэрлэдэг. Энэ нь 10,000 долларын үнэтэй байсан бөгөөд Intel 286 процессортой, DOS үйлдлийн системтэй компьютер дээр ажилладаг байв. Эдгээр компьютеруудын ачаар энгийн график, харьцангуй дүрсийг үл харгалзан үнэгүй хөдөлгөөнт дүрс үүсгэх боломжтой болсон. бага хурдтооцоолол. Дараа жил нь Apple Macintosh компьютерт суурилсан цахилгаан дүрс хэмээх өөр нэг 3D график системийг гаргасан. 1990 онд AutoDesk нь Atari-д зориулсан график бүтээгдэхүүн боловсруулдаг бие даасан Yost группын бүтээсэн 3D Studio бүтээгдэхүүнийг борлуулж эхэлсэн. 3D Studio-ийн үнэ ердөө 3000 доллар байсан нь хувийн компьютер хэрэглэгчдийн нүдээр TOPAS багцын зохистой өрсөлдөгч болсон юм. Өөр нэг жилийн дараа NewTek-ийн видео шарагч нь хэрэглэхэд хялбар LightWave програмын хамт гарч ирэв. Тэдэнтэй ажиллахын тулд Амига компьютер хэрэгтэй байсан. Эдгээр хөтөлбөрүүд зах зээлд маш их эрэлт хэрэгцээтэй байсан бөгөөд олон мянган хувь борлогджээ. 90-ээд оны эхээр компьютерийн хөдөлгөөнт дүрсийг бүтээх нь өргөн хүрээний хэрэглэгчдэд нээлттэй болсон. Хүн бүр хөдөлгөөнт дүрс, мөшгих эффектүүдийг туршиж үзэх боломжтой. Одоо Стивен Койгийн Tracing эффектийг хуулбарлах боломжийг олгодог Vivid программыг эсвэл POVRay гэгддэг Persistence of Vision Raytracer програмыг үнэгүй татаж авах боломжтой боллоо. Сүүлийнх нь хүүхдүүд болон шинэхэн хэрэглэгчдэд компьютер графикийн үндэс суурьтай танилцах гайхалтай боломжийг олгодог.

Гайхамшигтай тусгай эффект бүхий кинонууд нь компьютер график, дүрслэлийг хөгжүүлэх шинэ үе шатыг харуулж байна. Харамсалтай нь ихэнх хэрэглэгчид гайхалтай хөдөлгөөнт дүрсийг бүтээх нь компьютерийн хүчнээс бүрэн хамаардаг гэдэгт итгэдэг. Энэ буруу ойлголт өнөөдөр ч байсаар байна.

3D график хэрэглээний зах зээл өсч, өрсөлдөөн ихсэхийн хэрээр олон компани технологио нэгтгэсэн. 1993 онд Wavefront нь NURBS муруйн загварчлал болон интерактив дүрслэлийг ашигласан Thompson Digital Images-тэй нэгдсэн. Эдгээр шинж чанарууд нь хожим Майягийн интерактив фотореалист дүрслэх үндэс болсон. 1994 онд Майкрософт Softimage программыг худалдан авч, Pentium компьютер дээр суурилсан Windows NT платформд зориулан уг бүтээгдэхүүний хувилбарыг гаргасан. Энэхүү үйл явдлыг гурван хэмжээст графиктай ажиллах энгийн компьютерийн хэрэглэгчдэд хямд, хүртээмжтэй программуудын эриний эхлэл гэж үзэж болно. Үүний хариуд SGI 1995 онд зөвхөн SGI-ийн тусгай зориулалтын компьютер дээр ажилладаг программуудыг сонирхохоо болихын тулд Alias ​​болон Wavefront-ыг худалдан авч нэгтгэсэн. Бараг тэр даруй Alias] Wavefront нэртэй шинэ компани цоо шинэ программыг бий болгохын тулд өөрийн мэдэлд байгаа технологиудыг нэгтгэж эхлэв. Эцэст нь Майя 1998 онд 15,000-30,000 долларын үнэтэй, SGI ажлын станцууд дээр IRIX үйлдлийн системд зориулж гаргасан. Энэ програмыг эхнээс нь бичсэн бөгөөд нээлттэй програмчлалын интерфейс (API) болон асар их өргөтгөх боломжтой хөдөлгөөнт дүрсийг хөгжүүлэх шинэ аргыг санал болгосон. SGI нь Майягийн орчинг бүрдүүлэх онцгой эрхийг хадгалах анхны санааг үл харгалзан Windows NT-д зориулсан хувилбарыг 1999 оны 2-р сард гаргасан. Хуучин үнийн схемийг хассан бөгөөд Майягийн үндсэн багц одоо ердөө 7500 долларын үнэтэй. Maya 2 мөн оны 4-р сард, Maya 2.5 нь 11-р сард гарч ирсэн бөгөөд Paint Effects модулийг агуулсан. 2000 оны зун Maya 3 гарсан бөгөөд түүнд Tmax (Видео засварлах) хэрэгслийг ашиглан шугаман бус хөдөлгөөнт дүрс үүсгэх чадварыг нэмсэн. 2001 оны эхээр Linux болон Macintosh-д зориулсан Maya-ийн хувилбарууд зарлагдсан бөгөөд Maya 4 нь IRIX болон Windows NT/2000-д зориулж зургадугаар сард худалдаанд гарч эхэлсэн.

Майя бол виртуал гэрлийн эх үүсвэрээр гэрэлтүүлж, виртуал камерын линзээр харуулсан виртуал орон зайд хэрэглэгчийн бүтээсэн загвар дээр суурилсан 3D график, хөдөлгөөнт дүрс бүтээх програм юм. Хөтөлбөрийн хоёр үндсэн хувилбар байдаг: Maya Complete (бичиж байх үед 7500 долларын үнэтэй) болон Maya Unlimited (16,000 долларын үнэтэй) бөгөөд үүнд зарим онцлог шинж чанарууд багтсан. Майя нь Windows NT/2000 үйлдлийн систем дээр ажилладаг компьютерууд болон Linux, IRIX, тэр байтугай Macintosh үйлдлийн системүүд дээр ажилладаг. Хөтөлбөр нь дижитал камертай адил фото бодит растер зургийг бүтээх боломжийг танд олгоно. Үүний зэрэгцээ аливаа үзэгдэл дээр ажиллах нь хоосон орон зайнаас эхэлдэг. Энэ параметрийг цаг хугацааны явцад өөрчлөх боломжтой бөгөөд үүний үр дүнд хүрээний багцыг үзүүлсний дараа хөдөлгөөнт дүр зураг гарч ирнэ.

Майя бол олон оронд байгаа хүмүүсээс давуу юм Энэ мөч 3D хөдөлгөөнт дүрстэй ажиллах багцуудын зах зээл дээр. Энэхүү программ нь олон тооны кинонд эффект үүсгэхэд ашиглагддаг, бидний дээр дурдсан салбарт өргөн хүрээний хэрэглээтэй, сурахад хэцүү ч гэсэн хүүхэлдэйн киноны салбарт шилдэгүүдийн нэгд тооцогддог. Одоогийн байдлаар Маяагийн гол өрсөлдөгчид нь LightWave, Softimage XSI, 3ds max бөгөөд 2000-7000 долларын үнэтэй. 1000 доллараас бага үнэтэй программуудад trueSpace, Inspire 3D, Cinema 4D, Vgoose, Animation Master зэрэг программууд багтдаг.

Эдгээр программуудын ихэнх нь хувийн компьютер дээр сайн ажилладаг бөгөөд Macintosh гэх мэт янз бүрийн үйлдлийн системд зориулсан хувилбаруудтай байдаг. Тэдгээрийн харьцуулсан дүн шинжилгээ хийх нь нэлээд хэцүү боловч үндсэндээ програм нь илүү төвөгтэй байх тусам илүү төвөгтэй хөдөлгөөнт дүрс үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд нарийн төвөгтэй объект эсвэл процессыг загварчлахад хялбар байдаг.

Гурван хэмжээст дүрсийг бүтээх

Тооцоолох чадварын өсөлт, санах ойн элементүүдийн олдоц, өндөр чанартай график терминалууд болон гаралтын төхөөрөмжүүд бий болсноор дэлгэцэн дээр дүрсийг дүрслэх боломжийг олгодог томоохон бүлэг алгоритмууд болон програм хангамжийн шийдлүүдийг боловсруулжээ. тодорхой гурван хэмжээст дүр зураг. Эхний ийм шийдлүүд нь архитектур, механик инженерийн дизайны асуудлуудад зориулагдсан байв.

Гурван хэмжээст дүрсийг (статик эсвэл динамик) бүрдүүлэхдээ түүний бүтцийг тодорхой координатын орон зайд авч үздэг. үе шат. Үзэгдэл нь гурван хэмжээст, гурван хэмжээст ертөнцөд ажиллахыг хамардаг - иймээс чиглэлийг гурван хэмжээст (3 хэмжээст, 3D) график гэж нэрлэдэг.

Тайзан дээр геометрийн эзэлхүүнтэй биетүүд, нарийн төвөгтэй гадаргуугийн хэсгүүдээс бүрдсэн тусдаа объектуудыг (ихэнхдээ гэж нэрлэдэг) байрлуулдаг. B-splines). Зураг үүсгэх, цаашдын үйлдлийг гүйцэтгэхийн тулд гадаргууг гурвалжин болгон хуваадаг - хамгийн бага хавтгай дүрсүүд - дараа нь гурвалжингийн багц хэлбэрээр нарийн боловсруулдаг.

Дараагийн шатанд " ертөнц” сүлжээний зангилааны координатыг матрицыг координат болгон хувиргах ашиглан дахин тооцоолно төрөл зүйл, өөрөөр хэлбэл үзэгдлийн үзэл бодлоос хамаарна. Цэгийн байрлалыг харахихэвчлэн гэж нэрлэдэг камерын байрлал.

Бэлтгэл системийн ажлын талбар
Гурван хэмжээст график холигч (сайтаас авсан жишээ
http://www.blender.org)

Үүссэний дараа хүрээ(“утас тор”) гүйцэтгэнэ зурж байна- объектын гадаргууд тодорхой шинж чанарыг өгөх. Гадаргуугийн шинж чанар нь түүний гэрлийн шинж чанараар тодорхойлогддог: гэрэлтэх чадвар, тусгал, шингээх чадвар, тархах чадвар. Энэхүү шинж чанарын багц нь гадаргууг загварчлах материалыг (металл, хуванцар, шил гэх мэт) тодорхойлох боломжийг олгодог. Ил тод, тунгалаг материалууд нь бусад олон шинж чанартай байдаг.

Ерөнхийдөө энэ процедурын явцад та бас хийх болно үл үзэгдэх гадаргууг таслах. Ийм зүсэлтийг хийх олон арга байдаг боловч хамгийн алдартай арга болжээ
Z-буфер, "гүн" -ийг харуулсан тооны массив үүсэх үед - дэлгэц дээрх цэгээс эхний тунгалаг цэг хүртэлх зай. Дараагийн гадаргуугийн цэгүүд нь зөвхөн гүн нь бага байх үед боловсруулагдах бөгөөд дараа нь Z координат буурах болно. Энэ аргын хүч нь дэлгэцээс үзэгдлийн цэгийн боломжит хамгийн их зайнаас шууд хамаардаг, өөрөөр хэлбэл. буферийн цэгт ногдох битийн тоо дээр.

Бодит дүрсийг тооцоолох. Эдгээр үйлдлүүдийг гүйцэтгэх нь танд гэж нэрлэгддэг зүйлийг үүсгэх боломжийг олгодог хатуу загваруудобъект, гэхдээ энэ зураг бодитой биш байх болно. Бодит дүр төрхийг бий болгохын тулд гэрлийн эх үүсвэрүүдмөн гүйцэтгэгдэж байна гэрэлтүүлгийн тооцооүзэгдэх гадаргуугийн цэг бүр.

Объектуудыг бодит болгохын тулд объектын гадаргууг "бүрхсэн" бүтэц - зураг(эсвэл түүнийг бүрдүүлэх журам), гадаад төрх байдлын ялгааг тодорхойлох. Уг процедурыг "бүтэцийн зураглал" гэж нэрлэдэг. Бүтэц хэрэглэх явцад сунгах, тэгшлэх техникийг ашигладаг - шүүлтүүр. Жишээлбэл, видео картуудын тайлбарт дурдсан анизотроп шүүлтүүр нь бүтэц хувиргах чиглэлээс хамаардаггүй.

Бүх параметрүүдийг тодорхойлсны дараа зураг үүсгэх процедурыг хийх шаардлагатай, i.e. дэлгэц дээрх цэгүүдийн өнгийг тооцоолох. Тооцооллын процедурыг гэж нэрлэдэг үзүүлэх.Ийм тооцоог хийхдээ тухайн загварын цэг бүр дээр тусах гэрлийг тусгах боломжтой, гадаргуу нь энэ эх үүсвэрээс бусад хэсгийг хааж болох зэргийг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Гэрэлтүүлгийг тооцоолох хоёр үндсэн арга байдаг. Эхнийх нь арга юм урвуу туяа хянах. Энэ аргаар Эцсийн дүндээ дэлгэцийн пиксел дээр тусах цацрагуудын замыг тооцоолно- урвуу. Янз бүрийн спектрийн гэрэл өөр өөр гадаргуу дээр өөр өөрөөр ажилладаг тул тооцооллыг өнгөний суваг тус бүрээр тусад нь хийдэг.

Хоёр дахь арга - ялгаралтын арга -Хүрээнд унасан бүх талбайн салшгүй гэрэлтэлт ба тэдгээрийн хоорондох гэрлийн солилцоог тооцоолоход хамаарна.

Үүссэн зураг нь заасан камерын шинж чанарыг харгалзан үздэг, i.e. Үзэгчид.

Тиймээс олон тооны тооцооллын үр дүнд гэрэл зургаас ялгахад хэцүү зургийг бүтээх боломжтой болдог. Тооцооллын тоог багасгахын тулд тэд объектын тоог багасгаж, боломжтой бол тооцооллыг гэрэл зургаар солихыг хичээдэг; жишээлбэл, зургийн дэвсгэр үүсгэх үед.

Хатуу загвар ба загварын тооцооны эцсийн үр дүн
(сайтаас авсан жишээ http://www.blender.org)

Хөдөлгөөнт дүрс, виртуал бодит байдал

3D бодит график технологийг хөгжүүлэх дараагийн алхам бол хөдөлгөөнт дүрс, дүр зургийг кадр болгон өөрчлөх, хөдөлгөөн хийх боломж байв. Эхэндээ ийм хэмжээний тооцооллыг зөвхөн суперкомпьютер л хийж чаддаг байсан бөгөөд тэдгээрийг анхны гурван хэмжээст хөдөлгөөнт видеог бүтээхэд ашигласан.

Хожим нь тооцоолох, дүрслэх зориулалттай техник хангамжийг боловсруулсан - 3D хурдасгуур. Энэ нь ийм формацийг бодит цаг хугацаанд хялбаршуулсан хэлбэрээр гүйцэтгэх боломжтой болсон бөгөөд энэ нь орчин үед хэрэглэгддэг зүйл юм Компьютер тоглоомӨө. Үнэн хэрэгтээ одоо энгийн видео картууд хүртэл ийм хэрэгслийг багтаасан бөгөөд нарийн зориулалттай мини-компьютер юм.

Тоглоом бүтээх, кино зураг авах, симулятор хөгжүүлэх, янз бүрийн объектыг загварчлах, зохион бүтээх ажилд бодит дүр төрхийг бий болгох ажил нь өөр нэг чухал талтай байдаг - зөвхөн объектын хөдөлгөөн, өөрчлөлтийг загварчлах төдийгүй тэдний зан төлөвийг загварчлах, бие махбодийн онцлогт тохирсон. хүрээлэн буй ертөнцийн зарчим.

Гадаад ертөнцийн нөлөөллийг дамжуулах, оршихуйн нөлөөллийг нэмэгдүүлэхийн тулд бүх төрлийн техник хэрэгслийг ашиглахыг харгалзан энэхүү чиглэлийг нэрлэдэг. виртуал бодит байдал.

Ийм бодит байдлыг хэрэгжүүлэхийн тулд параметрүүдийг тооцоолох, объектыг хувиргах тусгай аргуудыг бий болгодог - усны хөдөлгөөнөөс шалтгаалан усны тунгалаг байдлын өөрчлөлт, галын байдал, гадаад төрхийг тооцоолох, дэлбэрэлт, объектын мөргөлдөх гэх мэт. Ийм тооцоолол нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд орчин үеийн хөтөлбөрүүдэд хэрэгжүүлэх хэд хэдэн аргыг санал болгосон.

Үүний нэг нь боловсруулах, ашиглах явдал юм шэйдерүүд - гэрэлтүүлгийг өөрчилдөг журам(эсвэл яг байрлал)зарим алгоритмын дагуу гол цэгүүдэд. Энэхүү боловсруулалт нь "гялалзсан үүл", "дэлбэрэлтийн" эффектийг бий болгох, нарийн төвөгтэй объектуудын бодит байдлыг нэмэгдүүлэх гэх мэт боломжийг олгодог.

Дүрс үүсгэх "физик" бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ажиллах интерфейсүүд гарч ирсэн бөгөөд стандартчилагдсан бөгөөд энэ нь ийм тооцооллын хурд, нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх, улмаар дэлхийн бүтээгдсэн загварын бодит байдлыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

3D график бол хамгийн гайхалтай, арилжааны хувьд амжилттай хөгжиж буй салбаруудын нэг юм мэдээллийн технологи, энэ нь ихэвчлэн техник хангамжийг хөгжүүлэх гол хөшүүрэгүүдийн нэг гэж нэрлэгддэг. Гурван хэмжээст график хэрэгслийг архитектур, механик инженерчлэл, шинжлэх ухааны ажил, кино зураг авалт, компьютер тоглоом, сургалтын салбарт идэвхтэй ашигладаг.

Програм хангамжийн бүтээгдэхүүний жишээ

Майя, 3DStudio, Blender

Энэ сэдэв нь ямар ч насны оюутнуудын сонирхлыг татдаг бөгөөд компьютерийн шинжлэх ухааны хичээлийг судлах бүх үе шатанд үүсдэг. Оюутнуудын сонирхлыг татахуйц байдал нь практик ажлын бүтээлч бүрэлдэхүүн хэсэг, харааны үр дүн, мөн сэдвийн өргөн хэрэглээний чиглэлээр тайлбарлагддаг. Хүний үйл ажиллагааны бараг бүх салбарт энэ чиглэлээр мэдлэг, ур чадвар шаардлагатай байдаг.

Суурь сургуульд растер ба вектор гэсэн хоёр төрлийн графикийг авч үздэг. Үүний үр дүнд нэг зүйлийг нөгөө зүйлээс ялгах асуудлыг хэлэлцдэг. эерэг талуудболон сул талууд. Эдгээр төрлийн графикийн хэрэглээний талбарууд нь энэ эсвэл өөр төрлийн графикийг боловсруулах боломжийг олгодог тодорхой програм хангамжийн бүтээгдэхүүний нэрийг оруулах боломжийг танд олгоно. Тиймээс сэдвүүдийн материалууд: растер график, өнгөт загвар, Вектор график- бага сургуульд илүү эрэлт хэрэгцээтэй байх болно. Ахлах сургуульд энэ сэдвийг шинжлэх ухааны графикийн онцлог, гурван хэмжээст графикийн боломжуудыг харгалзан нэмж оруулсан болно. Тиймээс дараах сэдвүүд хамааралтай болно: фото бодит зураг, физик ертөнцийг загварчлах, график болон урсгалын өгөгдлийг шахах, хадгалах.

Ихэнх цагийг практик бэлтгэл, боловсруулалтын ажилд зарцуулдаг. график зургуудрастер ба вектор ашиглах график редакторууд. Суурь сургуульд энэ нь ихэвчлэн Adobe Photoshop, CorelDraw болон/эсвэл MacromediaFlach юм. Суурь болон ахлах сургуульд тодорхой програм хангамжийн багцыг судлах хоорондын ялгаа нь агуулгаараа бус харин ажлын хэлбэрээр илүү их илэрдэг. Суурь сургуульд энэ бол практик (лабораторийн) ажил бөгөөд үүний үр дүнд оюутнууд програм хангамжийн бүтээгдэхүүнийг эзэмшдэг. Ахлах сургуульд ажлын үндсэн хэлбэр нь бие даасан семинар эсвэл төсөл болж, гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь даалгаврын агуулга бөгөөд үүнийг шийдвэрлэхэд ашигладаг програм хангамжийн бүтээгдэхүүн нь зөвхөн хэрэгсэл хэвээр үлддэг.

Бага, дунд сургуулийн тасалбар нь хоёуланд нь холбоотой асуултуудыг агуулна онолын үндэскомпьютерийн график, график дүрсийг боловсруулах практик ур чадвар. График дүрсийн мэдээллийн хэмжээг тооцоолох, график кодлох онцлог зэрэг сэдвийн хэсгүүдийг улсын нэгдсэн шалгалтын хяналтын хэмжилтийн материалд тусгасан болно.

Та энэ нийтлэлийг компьютерийн дэлгэц эсвэл хөдөлгөөнт төхөөрөмжийн дэлгэц дээр уншиж байгаа байх - бодит хэмжээс, өндөр, өргөнтэй дэлгэц. Гэхдээ та жишээ нь "Тоглоомын түүх" хүүхэлдэйн киног үзэх эсвэл тоглоом тоглох үед Булш ухагч, та гурван хэмжээст ертөнцийг харж байна. 3D ертөнцийн хамгийн гайхалтай зүйлсийн нэг бол таны харж буй ертөнц бол бидний амьдарч буй ертөнц, маргааш бидний амьдрах ертөнц, эсвэл зөвхөн кино эсвэл тоглоом бүтээгчдийн оюун санаанд амьдардаг ертөнц байж болох юм. Эдгээр бүх ертөнц зөвхөн нэг дэлгэц дээр гарч ирж болно - энэ нь наад зах нь сонирхолтой юм.
Хавтгай дэлгэцийг харахад бид үзүүлж буй зургийн гүнийг хардаг гэж компьютер хэрхэн бидний нүдийг хуурдаг вэ? Тоглоомын хөгжүүлэгчид бид бодит дүрүүдийг бодит ландшафтаар хөдөлж байгааг хэрхэн баталгаажуулдаг вэ? Өнөөдөр би танд график дизайнеруудын ашигладаг визуал заль мэх, энэ бүхэн хэрхэн зохион бүтээгдсэн, бидний хувьд маш энгийн мэт санагддаг талаар ярих болно. Үнэн хэрэгтээ бүх зүйл энгийн зүйл биш бөгөөд 3D график гэж юу болохыг олж мэдэхийн тулд тайралт руу очоорой - тэндээс та урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй таашаал авчрах сонирхолтой түүхийг олох болно.

Зургийг гурван хэмжээст болгодог зүйл юу вэ?

Өндөр, өргөн, гүнтэй эсвэл байгаа мэт харагдаж байгаа зураг нь гурван хэмжээст (3D) юм. Өндөр, өргөнтэй боловч гүнгүй зураг нь хоёр хэмжээст (2D) юм. Хоёр хэмжээст дүрсийг хаанаас олдгийг надад сануулаарай? - Бараг хаа сайгүй. Бүр санаарай тогтмол тэмдэгжорлонгийн хаалган дээр нэг хүйсийн лангууг илтгэнэ. Тэмдгүүдийг нэг дороос таньж, таньж чадахаар зохион бүтээсэн. Тийм ч учраас тэд зөвхөн хамгийн энгийн хэлбэрийг ашигладаг. Бэлгэ тэмдгийн талаарх дэлгэрэнгүй мэдээлэл нь үүдэнд өлгөөтэй бяцхан хүн ямар хувцас өмссөн, эсвэл эмэгтэйчүүдийн ариун цэврийн өрөөний хаалганы бэлгэдэл гэх мэт үсний өнгө зэргийг хэлж чадна. Энэ нь 3D болон 2D графикийг ашиглах гол ялгаануудын нэг юм: 2D график нь энгийн бөгөөд мартагдашгүй байдаг бол 3D график нь илүү нарийн ширийн зүйлийг ашигладаг бөгөөд энгийн мэт санагдах объектод илүү их мэдээллийг багтаадаг.

Жишээлбэл, гурвалжин нь гурван шугам, гурван өнцөгтэй байдаг - энэ нь гурвалжин юунаас бүрдэх, юуг ерөнхийд нь илэрхийлж байгааг хэлэхэд шаардлагатай бүх зүйл юм. Гэсэн хэдий ч гурвалжинг нөгөө талаас нь хараарай - пирамид бол дөрвөн гурвалжин талтай гурван хэмжээст бүтэц юм. Энэ тохиолдолд аль хэдийн зургаан шугам, дөрвөн булан байгаа гэдгийг анхаарна уу - энэ нь пирамидаас бүрддэг. Энгийн объект хэрхэн гурван хэмжээст болж, гурвалжин эсвэл пирамидын түүхийг өгүүлэхэд шаардлагатай илүү их мэдээллийг агуулж болохыг хараарай.

Хэдэн зуун жилийн турш уран бүтээлчид хавтгай 2 хэмжээст дүрсийг бодит 3D ертөнц рүү орох цонх мэт харагдуулах зарим харааны заль мэхийг ашиглаж ирсэн. Та компьютерийн дэлгэц дээр сканнердаж, үзэх боломжтой ердийн гэрэл зургаас ижил төстэй үр нөлөөг харж болно: гэрэл зураг дээрх объектууд хол байх үед жижиг харагддаг; камерын линзний ойролцоох объектууд нь фокустай байдаг бөгөөд энэ нь фокусын объектуудын ард байгаа бүх зүйл бүдэг байна гэсэн үг юм. Хэрэв сэдэв нь тийм ч ойрхон биш бол өнгө нь бага эрч хүчтэй байх хандлагатай байдаг. Өнөөдөр бид компьютер дээрх 3D графикийн талаар ярихдаа хөдөлж буй дүрсийн тухай ярьж байна.

3D график гэж юу вэ?

Бидний ихэнх хүмүүсийн хувьд тоглоомууд байдаг Хувийн компьютер, гар утасэсвэл ерөнхийдөө дэвшилтэт тоглоомын систем нь гурван хэмжээст графикийг эргэцүүлэн бодох хамгийн гайхалтай жишээ бөгөөд нийтлэг арга юм. Эдгээр бүх компьютерийн тоглоомууд болон гайхалтай кинонууд нь бодит 3D үзэгдлүүдийг үүсгэж, үзүүлэхийн тулд гурван үндсэн алхамыг туулах ёстой.

1. Виртуал 3D ертөнцийг бий болгох
2. Дэлхийн аль хэсгийг дэлгэцэн дээр харуулахыг тодорхойлох
3. Бүтэн зураг аль болох бодитой харагдахын тулд дэлгэц дээрх пиксел ямар харагдахыг тодорхойлох

Дэлгэц дээр виртуал ертөнц хэр их харагддаг вэ?
Ямар ч үед дэлгэц нь компьютер тоглоомд зориулж бүтээсэн виртуал 3D ертөнцийн өчүүхэн хэсгийг л харуулдаг. Дэлгэц дээр гарч буй зүйл бол дэлхий ертөнцийг тодорхойлох, хаашаа явах, юу үзэхээ шийдэх арга замуудын тодорхой хослолууд юм. Та хаана ч явсан - урагш эсвэл хойшоо, дээш эсвэл доош, зүүн эсвэл баруун - таны эргэн тойрон дахь виртуал 3D ертөнц таныг тодорхой байрлалд байхад юу харж байгааг тодорхойлдог. Таны харж байгаа зүйл нэг үзэгдлээс нөгөө үзэгдэл хүртэл утга учиртай байдаг. Хэрэв та объектыг чиглэлээс үл хамааран ижил зайнаас харвал энэ нь өндөр харагдах ёстой. Аливаа объект бодит биеттэй ижил масстай, бодит биеттэй адил хатуу эсвэл зөөлөн гэх мэтээр харж, хөдөлж байх ёстой.

Компьютер тоглоом бичдэг программистууд 3D виртуал ертөнцийг зохион бүтээхийн тулд маш их хүчин чармайлт гаргаж, таныг "Энэ ертөнцөд ийм зүйл байж болохгүй!" Таны харахыг хүссэн хамгийн сүүлийн зүйл бол бие биенээ дайран өнгөрөх хоёр хатуу биет юм. Энэ нь таны харж буй бүх зүйл хуурамч гэдгийг хатуу сануулж байна. Гурав дахь алхам нь бусад хоёр үе шаттай адил олон тооны тооцоолол хийх бөгөөд бодит цаг хугацаанд хийх ёстой.

Гэрэлтүүлэг ба хэтийн төлөв

Гэрэлтүүлэг нь өгөх хоёр нөлөөнд гол үүрэг гүйцэтгэдэг Гадаад төрх, объектын жин ба гадаад хүч: сүүдэрлэх, сүүдэрлэх. Эхний нөлөө болох сүүдэрлэх нь объект дээр нэг талаас нөгөө талаас илүү гэрэл тусах явдал юм. Сүүдэрлэх нь тухайн сэдэвт маш их натурализмыг өгдөг. Энэхүү сүүдэр нь хөнжилний нугалааг гүн зөөлөн болгож, өндөр хацрын ясыг гайхалтай харагдуулдаг. Гэрлийн эрчмийн эдгээр ялгаа нь объектын өндөр, өргөнөөс гадна гүнтэй гэсэн ерөнхий хуурмаг байдлыг бэхжүүлдэг. Массын төөрөгдөл нь хоёр дахь нөлөө - сүүдэрээс үүсдэг.

Хатуу биетүүд дээр гэрэл тусах үед сүүдэр үүсгэдэг. Явган хүний ​​зам дээр нарны цаг эсвэл модны сүүдрийг ажиглахад та үүнийг харж болно. Тиймээс бид бодит объект, сүүдэр тусгаж буй хүмүүсийг харж дассан. 3D-д сүүдэр нь хуурмаг байдлыг дахин бататгаж, математикийн аргаар үүсгэсэн дүрсийн дэлгэцэнд бус бодит ертөнцөд байх нөлөөг бий болгодог.

Хэтийн төлөв
Хэтийн төлөв гэдэг нь олон зүйлийг илэрхийлж болох нэг үг боловч хүн бүрийн харсан энгийн нөлөөг дүрсэлдэг. Урт шулуун замын хажууд зогсоод алсыг харвал замын хоёр тал тэнгэрийн хаяанд нэг цэг дээр нийлж байгаа мэт харагдана. Түүнчлэн, хэрэв моднууд замд ойрхон байвал хол байгаа моднууд танд ойрхон байгаа модноос жижиг харагдах болно. Үнэн хэрэгтээ, моднууд замын ойролцоо үүссэн тэнгэрийн хаяанд тодорхой цэг дээр нийлж байгаа мэт харагдах боловч энэ нь тийм биш юм. Үзэгдэл дээрх бүх объектууд алсын нэг цэг дээр нийлж байгаа мэт харагдах үед энэ нь хэтийн төлөв юм. Энэ эффектийн олон хувилбарууд байдаг ч ихэнх 3D графикууд миний саяхан тайлбарласан үзэл бодлыг ашигладаг.

Талбарын гүн

Гөлгөр болгох

Нүдийг хуурч мэхлэхэд бас нэг нөлөөлөл бол anti-aliasing юм. Дижитал график системүүдтодорхой шугам үүсгэхэд маш сайн. Гэхдээ диагональ шугамууд илүү давуу талтай байдаг (тэдгээр нь бодит ертөнцөд ихэвчлэн гарч ирдэг, дараа нь компьютер шатыг санагдуулдаг шугамуудыг хуулбарладаг (зургийн объектыг нарийвчлан судалж үзэхэд шат гэж юу болохыг та мэднэ гэж би бодож байна). )). Тиймээс таны нүдийг хуурч мэхлэхийн тулд гөлгөр муруй эсвэл шугамыг харахын тулд компьютер шугамыг тойрсон пикселийн эгнээнд тодорхой өнгөт өнгийг нэмж болно. Энэхүү "саарал өнгө" пикселийн тусламжтайгаар компьютер таны нүдийг хуурч, энэ хооронд та өөр ямар ч товгор алхам байхгүй гэж боддог. Нүдийг хуурахын тулд нэмэлт өнгөт пиксел нэмэх энэ процессыг antialiasing гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь 3D компьютер графикаар гараар бүтээгдсэн аргуудын нэг юм. Компьютерт хийх өөр нэг хэцүү ажил бол 3D хөдөлгөөнт дүрсийг бүтээх явдал бөгөөд үүний жишээг дараагийн хэсэгт танд үзүүлэх болно.

Бодит жишээнүүд

Дээрх зураг нь явган хүний ​​замыг орц болгон ашигладаг ердийн оффисын зургийг харуулж байна. Дараах гэрэл зургуудын нэгэнд энгийн энгийн бөмбөгийг явган хүний ​​зам дээр байрлуулж, дүр зургийг авчээ. Гурав дахь зураг нь компьютерийн хэрэглээг харуулж байна график програм, энэ зураг дээр үнэндээ байхгүй бөмбөгийг бүтээсэн. Энэ хоёр гэрэл зургийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа байгааг та хэлж чадах уу? Үгүй гэж бодож байна.

Хөдөлгөөнт болон амьд үйл ажиллагааны дүр төрхийг бий болгох

Секундэд хэдэн кадр?
Та орон нутгийн кино театрт блокбастер кино үзэхээр очиход кадр гэж нэрлэгддэг зургийн дараалал секундэд 24 кадр хурдтай байдаг. Бидний нүдний торлог бүрхэвч нь дүрсийг секундын 1/24-ээс бага зэрэг удаан хадгалдаг тул ихэнх хүмүүсийн нүд нь фрэймүүдийг нэг тасралтгүй хөдөлгөөн, үйл ажиллагааны дүрс болгон нэгтгэдэг.

Хэрэв та миний сая бичсэнийг ойлгохгүй байгаа бол үүнийг дараах байдлаар харцгаая: энэ нь киноны кадр бүр секундын 1/24 хурдтай (өртөх) гэрэл зураг гэсэн үг юм. Ийнхүү уралдааны киноны олон кадраас нэгийг нь харвал зарим уралдааны машинууд камер онгорхой байхад өндөр хурдтай явж байснаас "бүдгэрч" байгаа нь харагдана. Хурдан хөдөлгөөнөөр бий болсон зүйлсийн энэхүү бүдэг бадаг байдал нь бидний харж дассан зүйл бөгөөд дэлгэцэн дээр харахад дүрсийг бодит болгодог зүйлийн нэг хэсэг юм.

Гэсэн хэдий ч дижитал 3D зургууд нь эцсийн эцэст гэрэл зураг биш тул зураг авалтын үеэр объект хүрээн дотор шилжих үед бүдгэрүүлэх нөлөө гардаггүй. Зургийг илүү бодитой болгохын тулд бүдэгрүүлэхийг програмистууд тодорхой нэмж оруулах ёстой. Зарим загвар зохион бүтээгчид энэхүү байгалийн бүдгэрэлтийн дутагдлыг арилгахын тулд секундэд 30 гаруй фрэйм ​​шаардлагатай гэж үздэг бөгөөд иймээс л тоглоомууд дараагийн түвшинд буюу секундэд 60 фрэйм ​​рүү шилжсэн. Энэ нь зураг бүрийг нарийвчлан харуулах, хөдөлж буй объектуудыг бага багаар харуулах боломжийг олгодог ч өгөгдсөн хөдөлгөөнт үйлдлийн дарааллын фрэймийн тоог ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Бодит байдлыг харуулахын тулд компьютерийн нарийвчлалыг золиослох шаардлагатай бусад тодорхой дүрслэлүүд байдаг. Энэ нь хөдөлгөөнт болон хөдөлгөөнгүй объектуудад хамаатай боловч энэ нь огт өөр түүх юм.

Төгсгөлд нь хүрцгээе

Компьютер график нь үнэхээр бодитой хөдөлгөөнт болон хөдөлгөөнгүй олон төрлийн объект, үзэгдлүүдийг бүтээж, бий болгосноор дэлхий нийтийг гайхшруулсаар байна. 80 багана, 25 мөр монохром текстээс график нь мэдэгдэхүйц ахисан бөгөөд үр дүн нь тодорхой байна - сая сая хүмүүс орчин үеийн технологиор тоглоом тоглож, олон төрлийн симуляци ажиллуулж байна. Шинэ 3D процессорууд нь өөрсдийн байгаа гэдгээ мэдрэх болно - тэдний ачаар бид бусад ертөнцийг жинхэнэ утгаар нь судалж, урьд өмнө хэзээ ч оролдож байгаагүй зүйлсийг мэдрэх боломжтой болно. жинхэнэ амьдрал. Эцэст нь, бөмбөгний жишээ рүү буцах: энэ үзэгдэл хэрхэн үүссэн бэ? Хариулт нь энгийн: зураг нь компьютерийн бүтээсэн бөмбөгтэй. Энэ хоёрын аль нь жинхэнэ болохыг хэлэхэд амар биш биз дээ? Манай ертөнц гайхалтай бөгөөд бид үүнийг дагаж мөрдөх ёстой. Энэ нь танд сонирхолтой санагдаж, өөр нэг сонирхолтой мэдээлэл олж авсан гэж найдаж байна.

3D загварчлал, дүрслэл нь бүтээгдэхүүн эсвэл тэдгээрийн сав баглаа боодол үйлдвэрлэх, түүнчлэн бүтээгдэхүүний прототипийг бий болгох, 3D хөдөлгөөнт дүрсийг бүтээхэд зайлшгүй шаардлагатай.

Тиймээс 3D загварчлал, дүрслэх үйлчилгээг дараах тохиолдолд үзүүлнэ.

• биеийн болон техникийн шинж чанаруудбүтээгдэхүүнийг анхны хэмжээ, материал, тохиргоонд нь бүтээхээс өмнө ч гэсэн;
• ирээдүйн интерьерийн 3D загварыг бий болгох шаардлагатай.

Ийм тохиолдолд та 3D загварчлал, дүрслэх чиглэлээр мэргэшсэн мэргэжилтнүүдийн үйлчилгээнд хандах нь гарцаагүй.

3D загварууд- өндөр чанартай танилцуулга, техникийн баримт бичгийн салшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг, түүнчлэн бүтээгдэхүүний прототипийг бий болгох үндэс суурь. Манай компанийн онцлог нь загварчлахаас эхлээд прототип хийх хүртэл бодитой 3D объектыг бий болгох бүхэл бүтэн циклийг гүйцэтгэх чадвар юм. Бүх ажлыг цогцолбороор хийх боломжтой тул энэ нь жүжигчдийг хайх, шинэ техникийн үзүүлэлтүүдийг тогтоох цаг хугацаа, зардлыг эрс багасгадаг.

Хэрэв бид бүтээгдэхүүний тухай ярьж байгаа бол бид танд туршилтын цуврал гаргахад туслах болно, цаашдын үйлдвэрлэл, жижиг оврын эсвэл үйлдвэрлэлийн хэмжээнд бий болно.

"3D загварчлал" ба "визуалчлал" гэсэн ойлголтуудын тодорхойлолт

3D графикэсвэл 3D загварчлалТехникийн орон зайд гурван хэмжээст объект бүтээхэд шаардлагатай техник, хэрэгслийг хослуулсан компьютер график.

Техникийг гурван хэмжээст хэлбэрийг бий болгох арга гэж ойлгох хэрэгтэй график объект- түүний параметрүүдийг тооцоолох, "араг яс" эсвэл гурван хэмжээст дэлгэрэнгүй бус хэлбэрийг зурах; эд ангиудыг шахах, сунгах, огтлох гэх мэт.

Мөн хэрэгслүүдийн дор мэргэжлийн 3D загварчлалын програмууд байдаг. Юуны өмнө - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, түүнчлэн объект, орон зайг дүрслэн харуулах бусад програмууд.

Эзлэхүүн дүрслэхбүтээсэн 3D загвар дээр үндэслэн хоёр хэмжээст растер дүрсийг бүтээх явдал юм. Үндсэндээ энэ нь гурван хэмжээст график объектын хамгийн бодит дүр төрх юм.

3D загварчлалын хэрэглээ:

• Зар сурталчилгаа ба маркетинг

Гурван хэмжээст график нь ирээдүйн бүтээгдэхүүний танилцуулгад зайлшгүй шаардлагатай. Үйлдвэрлэлийг эхлүүлэхийн тулд та объектын 3D загварыг зурж, дараа нь бүтээх хэрэгтэй. Мөн 3D загварт үндэслэн хурдан прототип хийх технологи (3D хэвлэх, тээрэмдэх, силикон цутгах гэх мэт) ашиглан ирээдүйн бүтээгдэхүүний бодит загвар (дээж) бүтээгдсэн.

Үзүүлэн (3D дүрслэл) хийсний дараа үүссэн зургийг сав баглаа боодлын дизайн боловсруулах эсвэл гадаа сурталчилгаа, ПОС материал, үзэсгэлэнгийн стенд дизайн хийхэд ашиглаж болно.

• Хот төлөвлөлт

Гурван хэмжээст график ашиглан хотын архитектур, ландшафтыг хамгийн бодитой загварчлах боломжтой хамгийн бага зардал. Барилгын архитектур, ландшафтын дизайныг дүрслэн харуулах нь хөрөнгө оруулагчид болон архитекторуудад төлөвлөгдсөн орон зайд байх нөлөөг мэдрэх боломжийг олгодог. Энэ нь төслийн ач тусыг бодитойгоор үнэлж, дутагдлыг арилгах боломжийг олгодог.

• Аж үйлдвэр

Орчин үеийн үйлдвэрлэлийг бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийн өмнөх загварчлалгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. 3D технологи бий болсноор үйлдвэрлэгчид материалаа ихээхэн хэмнэж, инженерийн дизайны санхүүгийн зардлыг бууруулах боломжтой болсон. График дизайнерууд 3D загварчлалыг ашиглан эд анги, объектын гурван хэмжээст дүрсийг бүтээдэг бөгөөд үүнийг дараа нь объектын хэв маяг, прототипийг бий болгоход ашиглаж болно.

• Компьютер тоглоом

3D технологийг компьютер тоглоом бүтээхэд арав гаруй жил ашиглаж байна. Мэргэжлийн хөтөлбөрүүдэд туршлагатай мэргэжилтнүүд гар аргаар гурван хэмжээст ландшафт, дүрүүдийн загварыг зурж, бүтээсэн 3D объект, дүрүүдийг анивчуулж, концепцийн урлагийг (концепцийн дизайн) бүтээдэг.

• Кино театр

Орчин үеийн кино урлаг бүхэлдээ 3D форматтай кино урлагт төвлөрч байна. Ийм зураг авалтын хувьд 3D форматаар зураг авах боломжтой тусгай камер ашигладаг. Нэмж дурдахад 3D графикийн тусламжтайгаар кино урлагт зориулж бие даасан объектууд болон бүрэн хэмжээний ландшафтуудыг бий болгодог.

• Архитектур, интерьер дизайн

Архитектур дахь 3D загварчлалын технологи нь өөрийгөө аль эрт нотолсон хамгийн сайн тал. Өнөөдөр барилгын гурван хэмжээст загварыг бий болгох нь дизайны зайлшгүй шинж чанар юм. 3D загвар дээр үндэслэн та барилгын прототипийг үүсгэж болно. Түүгээр ч барахгүй зөвхөн барилгын ерөнхий тоймыг давтсан загвар, ирээдүйн бүтцийн нарийвчилсан угсармал загвар хоёулаа.

Интерьер дизайны хувьд 3D загварчлалын технологийг ашигласнаар үйлчлүүлэгч өөрийн гэр, оффисын байрыг засварын дараа ямар харагдахыг харах боломжтой.

• Хөдөлгөөнт дүрс

3D график ашиглан та хүүхэлдэйн киноны дүрийг бүтээж, түүнийг хөдөлгөж, мөн нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнт дүрсийг зохиож, бүрэн хэмжээний хүүхэлдэйн видео бүтээх боломжтой.

3D загварыг боловсруулах үе шатууд

3D загварыг боловсруулах нь хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг:

1. Загварын геометрийг загварчлах эсвэл үүсгэх

Бид объектын физик шинж чанарыг харгалзахгүйгээр гурван хэмжээст геометрийн загварыг бий болгох талаар ярьж байна. Дараахь техникүүдийг ашигладаг.

• шахах;
• хувиргагчид;
• олон өнцөгт загварчлал;
• эргэлт.

2. Объектыг бүтэцжүүлэх

Ирээдүйн загварын бодит байдлын түвшин нь бүтэц үүсгэх үед материалын сонголтоос шууд хамаардаг. Мэргэжлийн хөтөлбөрүүдГурван хэмжээст графиктай ажиллахын тулд бодит зураг үүсгэх боломж бараг байдаггүй.

3. Гэрэл ба ажиглалтын цэгийг тохируулах

3D загвар бүтээх хамгийн хэцүү үе шатуудын нэг. Эцсийн эцэст, зургийн бодитой ойлголт нь гэрлийн өнгө, тод байдлын түвшин, тод байдал, сүүдрийн гүнийг сонгохоос шууд хамаардаг. Үүнээс гадна объектын ажиглалтын цэгийг сонгох шаардлагатай. Энэ нь шувууны нүдээр харах эсвэл орон зайг томруулж, хүний ​​өндрийн өндрөөс тухайн объектын харагдах байдлыг сонгох замаар түүн дотор байх үр дүнд хүрэх боломжтой.

4. 3D дүрслэл эсвэл дүрслэл

3D загварчлалын эцсийн шат. Энэ нь 3D загварын дэлгэцийн тохиргоог нарийвчлан гаргахаас бүрдэнэ. Өөрөөр хэлбэл, гялбаа, манан, гялбаа гэх мэт график тусгай эффектүүдийг нэмнэ. Видео үзүүлэх тохиолдолд дүрүүд, дэлгэрэнгүй мэдээлэл, ландшафт гэх мэт 3D хөдөлгөөнт дүрсийн яг тодорхой параметрүүдийг тодорхойлдог. (өнгө өөрчлөгдөх, гэрэлтэх гэх мэт).

Үүнтэй ижил үе шатанд дүрслэлийн тохиргоог нарийвчилсан: шаардлагатай секундэд фрэймийн тоо, эцсийн видеоны өргөтгөлийг сонгосон (жишээлбэл, DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2). , WMV гэх мэт). Хэрэв хоёр хэмжээст растер зураг авах шаардлагатай бол зургийн формат, нягтралыг голчлон JPEG, TIFF эсвэл RAW хэлбэрээр тодорхойлно.

5. Үйлдвэрлэлийн дараах

Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (эсвэл Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe медиа засварлагч ашиглан авсан зураг, видеог боловсруулах After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab гэх мэт.

Пост-продакшн нь медиа файлд анхны харааны эффект өгөхөөс бүрддэг бөгөөд зорилго нь боломжит хэрэглэгчийн ухамсарыг өдөөх явдал юм: сэтгэгдэл төрүүлэх, сонирхлыг татах, удаан хугацаанд дурсагдах!

Цутгамал үйлдвэрлэлийн 3D загварчлал

Цутгамал үйлдвэрлэлийн салбарт 3D загварчлал нь аажмаар бүтээгдэхүүн бүтээх үйл явцын зайлшгүй технологийн бүрэлдэхүүн хэсэг болж байна. Хэрэв бид металл хэвэнд цутгах тухай ярьж байгаа бол ийм хэвний 3D загварыг 3D загварчлалын технологи, мөн 3D прототип ашиглан бүтээдэг.

Гэхдээ силикон хэвэнд цутгах нь өнөөдөр багагүй алдартай болж байна. Энэ тохиолдолд 3D загварчлал, дүрслэл нь силикон эсвэл бусад материалаас (мод, полиуретан, хөнгөн цагаан гэх мэт) хөгц хийх боломжтой объектын прототипийг бий болгоход тусална.

3D дүрслэх аргууд (рендер)

1. Растержуулалт.

Хамгийн энгийн аргуудүзүүлэх. Үүнийг ашиглахдаа нэмэлт харааны эффектүүдийг (жишээлбэл, ажиглалтын цэгтэй харьцуулахад объектын өнгө, сүүдэр) тооцохгүй.

2. Raycasting.

3D загварыг тодорхой, урьдчилан тодорхойлсон цэгээс - хүний ​​өндрөөс, шувууны нүд гэх мэтээс хардаг. Ажиглалтын цэгээс туяаг ердийн 2D форматаар үзэхэд тухайн объектын гэрэл сүүдэрийг тодорхойлдог.

3. Цацрагийн ул мөр.

Энэ дүрслэх арга нь гадаргуу дээр тусах үед туяа нь туссан, сүүдэр, хугарсан гэсэн гурван бүрэлдэхүүн хэсэгт хуваагдана гэсэн үг юм. Энэ нь үнэндээ пикселийн өнгийг бүрдүүлдэг. Үүнээс гадна зургийн бодит байдал нь хуваагдлын тооноос шууд хамаардаг.

4. Зам мөрдөх.

Хамгийн нарийн төвөгтэй аргууд 3D дүрслэл. Энэхүү 3D дүрслэх аргыг ашиглах үед гэрлийн цацрагийн тархалт нь гэрлийн тархалтын физикийн хуулиудад аль болох ойр байдаг. Энэ нь эцсийн зургийн өндөр бодит байдлыг баталгаажуулдаг зүйл юм. Үүнийг тэмдэглэх нь зүйтэй энэ арганөөцийн эрчим хүчээр ялгаатай.

Манай компани нь танд 3D загварчлал, визуалчлалын чиглэлээр иж бүрэн үйлчилгээг үзүүлэх болно. Янз бүрийн нарийн төвөгтэй 3D загвар бүтээх техникийн бүх боломж бидэнд бий. Мөн бид 3D дүрслэл, загварчлалын чиглэлээр арвин туршлагатай бөгөөд та манай портфолио эсвэл сайт дээр хараахан танилцуулагдаагүй байгаа бусад бүтээлүүдийг (хүсэлтийн дагуу) судалж биечлэн баталгаажуулах боломжтой.

Брэнд агентлаг KOLOROнь туршилтын цуврал бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх эсвэл бага оврын үйлдвэрлэл явуулах үйлчилгээг танд үзүүлэх болно. Үүнийг хийхийн тулд манай мэргэжилтнүүд танд хэрэгтэй объектын хамгийн бодит 3D загварыг (сав баглаа боодол, лого, дүр төрх, аливаа бүтээгдэхүүний 3D дээж, цутгамал хэв гэх мэт) бүтээх бөгөөд үүний үндсэн дээр бүтээгдэхүүний эх загварыг гаргах болно. үүсгэсэн. Бидний ажлын өртөг нь 3D загварчлалын объектын нарийн төвөгтэй байдлаас шууд хамаардаг бөгөөд дангаар нь хэлэлцдэг.