3D umjetnost uključuje neku vrstu grafita, trodimenzionalne računalne grafike, realistične crteže koji stvaraju iluziju trodimenzionalne scene.
Umjetnici su oduvijek težili uvjerljivom prikazu prirode i okolnih stvari. U našem modernom dobu to je lako postići naprednim uređajima. Međutim, postoji nešto fascinantno i posebno privlačno u brojnim ručno crtanim 3D slikama. Uostalom, tehnika 3D crtanja zahtijeva puno vještine i strpljenja, a da ne spominjemo talent.
Nudimo vam da se divite kreacijama različitih majstora, čiji su radovi izrađeni u realističnom 3D žanru.
1. Bodovi.
Jednostavan, elegantan i čudan 3D crtež koji izgleda realistično.
2. "Dvorana divova", Palazzo Te, Mantova, Italija
Iluzionističke freske Giulija Romana iz 16. stoljeća potječu iz podrijetla 3D umjetnosti.
3. 3D crtež Nagaija Hideyukija olovkom
Umjetnik stvara trodimenzionalnu iluziju koristeći samo knjigu za crtanje i olovke u boji.
4. Muzej 3D slika u Chiang Maiju, Tajland
Na Tajlandu postoji cijeli muzej posvećen 3D umjetnosti. Njegove su dvorane ispunjene velikim freskama koje izgledaju potpuno stvarno.
5. Coca Cola je iluzija
Često inspiracija za 3D umjetnost dolazi od popularnih predmeta u našem svakodnevnom životu. Klasična opcija je boca Cole.
6. Računalna grafika: Djevojčica
Tko bi rekao da ova djevojka ne postoji?
7. Stupovi korintskog reda
Prekrasan 3D crtež olovkom dva korintska stupa.
8. Realistički vodopad u gradu Dvur Kralove, Češka
Dio gradskog parka u Češkoj pretvoren je u iluziju prekrasnog vodopada.
9. Globus
Nije neuobičajeno da se 3D umjetnost koristi u marketingu. Ova slika svijeta potiče ljude na borbu protiv siromaštva.
10.Igor Taritas
Mlada umjetnica stvara slike koristeći temelje hiperrealizma. Ovo platno odiše dubinom stvarnog svijeta, kao da možemo na pozornicu ako želimo.
11. Davy Jones od Jerryja Groshkea
Klasični lik Pirates of the Caribbean kreiran od strane 3D CG umjetnika.
12. Kazuhiko Nakamura
Japanski 3D umjetnik koji stvara kreativne steampunk fotografije pomoću softvera.
13. Kurt Wenner: Divlji rodeo u Calgaryju, Kanada
Jedan od najpoznatijih suvremenih 3D umjetnika, Kurt Wenner, portretirao je izmišljeni rodeo u jednom kanadskom gradu.
14.Léon Cyrus, Ruben Ponzia, Remco van Scheik i Peter Westering
Četiri umjetnika udružila su se kako bi stvorili ovu nevjerojatnu iluziju Lego vojske.
15. Lodz, Poljska
Bazen u blizini prometnog trgovačkog centra u Lodzu, Poljska. Nadam se da nitko nije uskočio u to.
16. Tržište
Prekrasna 3D mrtva priroda, naslikana na asfaltu u blizini tržnice s povrćem. Savršenom sofisticiranošću nadopunjuje ambijent.
17. MTO, Rennes, Francuska
Ulični umjetnik MTO stvorio je seriju velikih 3D murala u Rennesu u Francuskoj. Njegove zidne slike prikazuju divove koji se pokušavaju infiltrirati u domove ljudi. Slike su i zapanjujuće i zastrašujuće.
Načini postizanja realizma u 3D grafici
Radovi napravljeni pomoću 3D računalne grafike privlače pažnju kako 3D dizajnera, tako i onih koji imaju prilično nejasnu predodžbu o tome kako se sve to radilo. Najuspješniji radovi u 3D ne mogu se razlikovati od stvarnog snimanja. Takvi radovi, u pravilu, izazivaju burne rasprave oko sebe o tome što je to: fotografija ili trodimenzionalni lažnjak. Inspirirani radom renomiranih 3D umjetnika, mnogi se bave proučavanjem 3D uređivača, vjerujući da ih je lako savladati kao i Photoshop. U međuvremenu, programe za stvaranje 3D grafike prilično je teško naučiti, a potrebno je puno vremena i truda. Ali čak i nakon što nauči alate trodimenzionalnog uređivača, 3D dizajneru početniku nije lako postići realističnu sliku. Kad se nađe u situaciji da scena izgleda "mrtva", ne može uvijek pronaći objašnjenje za to. Što je bilo?
Glavni problem u stvaranju fotorealističnih slika je teškoća točne simulacije okoline. Slika, koja se dobiva kao rezultat renderiranja (renderiranja) u trodimenzionalnom uređivaču, rezultat je matematičkih proračuna prema zadanom algoritmu. Za programere softvera teško je pronaći algoritam koji bi pomogao opisati sve fizičke procese koji se odvijaju u stvarnom životu. Stoga modeliranje okoliša leži na ramenima samog 3D umjetnika. Postoji određeni skup pravila za stvaranje realistične 3D slike. Bez obzira na to u kojem 3D uređivaču radite i koje scene složenosti kreirate, one ostaju nepromijenjene. Rezultat rada u trodimenzionalnom uređivaču je statična datoteka ili animacija. Ovisno o tome kakav će konačni proizvod biti u vašem slučaju, pristup stvaranju realistične slike može se razlikovati.
Počinjemo sa kompozicijom
Položaj objekata u 3D sceni od velike je važnosti za konačni rezultat. Trebaju biti postavljeni tako da se gledatelj ne izgubi u nagađanjima, gledajući dio predmeta koji je slučajno upao u kadar, te da na prvi pogled može prepoznati sve komponente prizora. Prilikom izrade trodimenzionalne scene, morate obratiti pažnju na položaj objekata u odnosu na virtualnu kameru. Zapamtite da se objekti bliže objektivu kamere vizualno čine većim. Stoga morate biti sigurni da su objekti iste veličine na istoj liniji. Bez obzira na to kakav zaplet ima trodimenzionalna scena, ona nužno mora odražavati posljedice nekih događaja koji su se dogodili u prošlosti. Tako, na primjer, ako nečiji otisci stopala vode do kuće prekrivene snijegom, onda će gledatelj, gledajući takvu sliku, zaključiti da je netko ušao u kuću. Kada radite na 3D projektu, obratite pozornost na opće raspoloženje scene. Može se prenijeti dobro odabranim elementom dekoracije ili određenim rasponom boja. Na primjer, dodavanjem svijeće u scenu naglasit će se romantičnost okruženja. Ako modelirate likove iz crtića, boje bi trebale biti svijetle, ali ako stvarate odvratno čudovište, odaberite tamne nijanse.
Ne zaboravite detalje
Prilikom rada na 3D projektu uvijek treba voditi računa o tome koliko je objekt vidljiv u sceni, koliko je svjetla itd. Ovisno o tome, objekt bi trebao imati veći ili manji stupanj detalja. Trodimenzionalni svijet je virtualna stvarnost, gdje sve podsjeća na kazališnu scenografiju. Ako ne možete vidjeti stražnju stranu objekta, nemojte ga modelirati. Ako imate vijak s navrtanom maticom, ne biste trebali modelirati navoj ispod matice; ako je pročelje kuće vidljivo u sceni, nema potrebe za modeliranjem interijera; ako modelirate scenu noćne šume, glavnu pozornost treba posvetiti samo onim objektima koji su u prvom planu. Stabla koja se nalaze u pozadini teško će biti vidljiva na prikazanoj slici, pa ih nema smisla modelirati s preciznošću lista.
Često, pri izradi trodimenzionalnih modela, mali detalji igraju gotovo glavnu ulogu, koji objekt čine realističnijim. Ako imate problema da vaša scena izgleda realistično, pokušajte povećati razinu detalja na svojim objektima. Što više malih detalja scena sadrži, to će konačna slika izgledati uvjerljivije. Opcija s povećanjem detalja scene gotovo je dobitna, ali ima jedan nedostatak - veliki broj poligona, što dovodi do povećanja vremena renderiranja. Kako biste bili sigurni da realizam scene izravno ovisi o stupnju detalja, možete koristiti tako jednostavan primjer. Ako u sceni stvorite tri modela vlati trave i vizualizirate ih, tada slika neće ostaviti nikakav dojam na gledatelja. Međutim, ako se ova skupina objekata više puta klonira, slika će izgledati impresivnije. Detalje možete kontrolirati na dva načina: kao što je gore opisano (povećanjem broja poligona u sceni) ili povećanjem razlučivosti teksture. U mnogim slučajevima ima smisla posvetiti više pažnje stvaranju teksture, a ne samom objektnom modelu. Istodobno ćete uštedjeti resurse sustava potrebne za renderiranje složenih modela, čime ćete smanjiti vrijeme renderiranja. Bolje je napraviti kvalitetniju teksturu nego povećati broj poligona. Zid kuće izvrstan je primjer razumnog korištenja teksture. Možete modelirati svaku ciglu pojedinačno, što će zahtijevati i vrijeme i resurse. Mnogo je lakše koristiti fotografiju zida od opeke.
Ako trebate stvoriti krajolik
Jedan od najtežih zadataka s kojima se 3D dizajneri često moraju nositi je modeliranje prirode. Koji je problem stvaranja našeg prirodnog okoliša? Poanta je da je svaki organski objekt, bilo da je to životinja, biljka itd., heterogen. Unatoč naizgled simetričnoj strukturi, oblik takvih objekata prkosi svakom matematičkom opisu kojim se bave 3D urednici. Čak i oni predmeti koji na prvi pogled imaju simetričan izgled, nakon detaljnijeg pregleda, ispadaju asimetrični. Tako se npr. dlaka na glavi čovjeka nalazi nejednako s desne i lijeve strane, najčešće ih češlja udesno, a list na grani drveta može na nekom mjestu oštetiti gusjenica itd. Najboljim rješenjem za simulaciju organske tvari u 3D može se smatrati fraktalni algoritam, koji se često koristi u postavkama materijala i raznih alata za 3D modeliranje. Ovaj algoritam je bolji od drugih matematičkih izraza za pomoć u simulaciji organske tvari. Stoga, kada stvarate organske objekte, svakako upotrijebite mogućnosti fraktalnog algoritma da opišete njihova svojstva.
Suptilnosti stvaranja materijala
Materijali koji se oponašaju u trodimenzionalnoj grafici mogu biti vrlo raznoliki – od metala, drveta i plastike do stakla i kamena. Štoviše, svaki materijal je određen velikim brojem svojstava, uključujući površinski reljef, spekularnost, uzorak, veličinu i svjetlinu blještavila itd. Prilikom renderiranja bilo koje teksture, morate imati na umu da kvaliteta materijala u rezultirajućoj slici vrlo ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući parametre osvjetljenja (svjetlina, kut upada svjetlosti, boja izvora svjetlosti, itd.), algoritam renderiranja (vrsta korištenog renderera i njegove postavke), rezolucija rasterske teksture. Također je od velike važnosti i metoda projiciranja teksture na objekt. Loše mapirana tekstura može "izdati" 3D objekt s formiranim šavom ili sumnjivo ponavljajućim uzorkom. Osim toga, u stvarnosti predmeti obično nisu savršeno čisti, odnosno uvijek imaju tragove prljavštine. Ako modelirate kuhinjski stol, tada, unatoč činjenici da se uzorak na kuhinjskoj uljanici ponavlja, njegova površina ne bi trebala biti svugdje ista - uljanica se može nositi na uglovima stola, imati rezove od noža, itd. Kako biste spriječili da vaši 3D objekti izgledaju neprirodno čisto, možete koristiti ručno izrađene (na primjer, u Adobe Photoshopu) karte zagađenja i pomiješati ih s izvornim teksturama, dobivajući realističan "istrošeni" materijal.
Dodavanje pokreta
Prilikom stvaranja animacije geometrija objekata igra važniju ulogu nego u slučaju statične slike. Tijekom kretanja gledatelj može vidjeti objekte iz različitih kutova, stoga je važno da model izgleda realistično iz svih kutova. Na primjer, kada modelirate stabla u statičkoj sceni, možete ići na trik i pojednostaviti svoj zadatak: umjesto stvaranja "pravog" stabla, možete napraviti dvije okomite ravnine koje se sijeku i na njih primijeniti teksturu pomoću maske prozirnosti. Prilikom stvaranja animirane scene, ova metoda nije prikladna, jer će takvo stablo izgledati realistično samo iz jedne točke, a svaka rotacija kamere "izdat će" lažnjak. U većini slučajeva, nakon što 3D objekti nestanu iz objektiva virtualne kamere, najbolje ih je ukloniti sa scene. Inače će računalo izvršiti zadatak koji nikome nije potreban, izračunavajući nevidljivu geometriju.
Druga stvar koju treba uzeti u obzir pri stvaranju animiranih scena je kretanje u kojem se nalazi većina objekata u stvarnosti. Na primjer, zavjese u prostoriji njišu se od vjetra, kazaljke na satu idu itd. Stoga je pri izradi animacije imperativ analizirati scenu i odrediti one objekte za koje trebate postaviti pokret. Usput, pokret daje realizam statičnim scenama. No, za razliku od animiranih, u njima se kretanje treba naslutiti u smrznutim sitnicama - u košulji koja klizi s naslona stolice, gusjenicama koje puze po deblu, stablu savijenom od vjetra. Iako je relativno lako stvoriti realističnu animaciju za jednostavnije objekte u sceni, gotovo je nemoguće simulirati kretanje lika bez pomoćnih alata. U svakodnevnom životu naši su pokreti toliko prirodni i uobičajeni da ne razmišljamo, primjerice, smijemo li se zabaciti glavu unatrag ili se sagnuti, prolazeći ispod niske krošnje. Modeliranje takvog ponašanja u svijetu trodimenzionalne grafike povezano je s mnogim zamkama, a nije tako lako rekreirati pokrete, a još više izraze lica, osobe. Zato se, radi pojednostavljenja zadatka, koristi sljedeća metoda: na ljudsko tijelo je obješen veliki broj senzora koji bilježe kretanje bilo kojeg njegovog dijela u prostoru i šalju odgovarajući signal računalu. To pak obrađuje primljene informacije i koristi ih u odnosu na neki skeletni model lika. Ova tehnologija se zove snimanje pokreta. Prilikom pomicanja školjke koja se stavlja na skeletnu podlogu potrebno je uzeti u obzir i mišićnu deformaciju. Za one 3D animatore koji su zauzeti animacijom likova, bit će korisno proučiti anatomiju kako bi se bolje snašli u sustavima kostiju i mišića.
Rasvjeta nije samo svjetlo nego i sjene
Izrada scene s realističnim osvjetljenjem još je jedan izazov koji treba riješiti kako bi konačna slika bila realističnija. U stvarnom svijetu, svjetlosne zrake se reflektiraju i lome mnogo puta u objektima, što rezultira uglavnom nejasnim, mutnim rubovima za sjene koje bacaju objekti. Aparat za renderiranje je uglavnom odgovoran za kvalitetu prikaza sjena. Postoje zasebni zahtjevi za sjene na sceni. Sjena bačena s predmeta može puno reći - koliko je visoko iznad tla, kakva je struktura površine na koju sjena pada, kojim izvorom je predmet osvijetljen itd. Ako zaboravite na sjene u sceni, takva scena nikada neće izgledati realistično, jer u stvarnosti svaki objekt ima svoju sjenu. Osim toga, sjena može naglasiti kontrast između prednjeg i pozadine, kao i "izdati" objekt koji nije u vidnom polju objektiva virtualne kamere. U tom slučaju, gledatelju se pruža mogućnost da sam zamisli okruženje prizora. Na primjer, na košulji trodimenzionalnog lika može vidjeti padajuću sjenu s grana i lišća i pogoditi da stablo raste na stražnjoj strani mjesta snimanja. S druge strane, previše sjena neće učiniti sliku realnijom. Pazite da ne bacate sjene od pomoćnih svjetala. Ako u sceni postoji nekoliko objekata koji emitiraju svjetlost, na primjer, lampioni, tada bi svi elementi scene trebali bacati sjene iz svakog od izvora svjetlosti. Međutim, ako ćete u takvoj sceni koristiti pomoćne izvore svjetlosti (na primjer, da biste istaknuli tamne dijelove scene), ne morate stvarati sjene iz tih izvora. Pomoćni izvor trebao bi biti nevidljiv za gledatelja, a sjene će odati njegovu prisutnost.
Prilikom izrade scene važno je ne pretjerivati s brojem izvora svjetlosti. Bolje je potrošiti malo vremena pokušavajući pronaći najbolju poziciju za to nego koristiti više svjetala gdje možete proći samo s jednim. U slučaju kada je potrebno koristiti nekoliko izvora, pazite da svaki od njih baca sjene. Ako ne možete vidjeti sjene iz izvora svjetlosti, onda ih možda drugi, jači izvor svjetlosti preeksponira. Prilikom postavljanja izvora svjetlosti u scenu, svakako obratite pažnju na njihovu boju. Izvori dnevne svjetlosti imaju plavu nijansu, ali da biste stvorili umjetni izvor svjetlosti, morate mu dati žućkastu boju. Također treba imati na umu da boja izvora koji simulira dnevnu svjetlost također ovisi o dobu dana. Stoga, ako predmet scene podrazumijeva večernje vrijeme, rasvjeta može biti npr. u crvenkastim nijansama zalaska sunca.
Najvažnija stvar je pogrešan proračun
Vizualizacija je završna i, naravno, najvažnija faza u stvaranju trodimenzionalne scene. 3D grafički uređivač prikazuje sliku, uzimajući u obzir geometriju objekata, svojstva materijala od kojih su izrađeni, mjesto i parametre izvora svjetlosti itd. Usporedimo li rad u 3ds max-u sa video snimanjem, tada se vrijednost rendering engine-a može usporediti s filmom na kojem je materijal snimljen. Kao što se svijetle i izblijedjele slike mogu proizvesti na dva filma različitih tvrtki, rezultat vašeg rada može biti realan ili samo zadovoljavajući, ovisno o tome koji algoritam renderiranja odaberete. Postojanje velikog broja algoritama za renderiranje dovelo je do povećanja broja vanjskih plug-in renderera. Često se isti renderer može integrirati s različitim 3D grafičkim paketima. Po brzini i kvaliteti renderirane slike vanjski rendereri u pravilu nadmašuju standardni aparat za renderiranje 3D editora. Međutim, nemoguće je jednoznačno odgovoriti na pitanje koji od njih daje najbolji rezultat. Pojam "realizma" u ovom je slučaju subjektivan, jer ne postoje objektivni kriteriji po kojima bi se mogao procijeniti stupanj realizma vizualizatora.
Međutim, sa sigurnošću možemo reći da kako bi konačna slika bila realističnija, algoritam renderiranja mora uzeti u obzir sve značajke širenja svjetlosnog vala. Kao što smo već rekli, udarajući u objekte, zraka svjetlosti se reflektira i lomi mnogo puta. Nemoguće je izračunati osvjetljenje u svakoj točki u prostoru, uzimajući u obzir beskonačan broj refleksija, stoga se za određivanje intenziteta svjetlosti koriste dva pojednostavljena modela: praćenje zraka i metoda globalnog osvjetljenja. Donedavno je najpopularniji algoritam za renderiranje bio praćenje svjetlosnih zraka. Ova metoda se sastojala u činjenici da je 3D uređivač pratio putanju snopa koje emitira izvor svjetlosti s zadanim brojem loma i refleksija. Praćenje ne može dati fotorealističnu sliku, jer ovaj algoritam ne predviđa efekte reflektirajuće i lomačke kaustike (odsjaj koji je rezultat refleksije i loma svjetlosti), kao ni svojstva raspršenja svjetlosti. Danas je korištenje metode globalnog osvjetljenja preduvjet za dobivanje realistične slike. Ako se pri praćenju prikazuju samo oni dijelovi scene pogođeni svjetlosnim zrakama, metoda globalnog osvjetljenja izračunava difuziju svjetlosti u neosvijetljenim ili zasjenjenim dijelovima scene na temelju analize svakog piksela na slici. Ovo uzima u obzir sve refleksije svjetlosnih zraka u sceni.
Jedan od najčešćih načina prikazivanja GI je fotonsko mapiranje. Ova metoda uključuje izračun globalnog osvjetljenja, koji se temelji na izradi takozvane fotonske karte - informacije o osvjetljenosti scene, prikupljene pomoću praćenja. Prednost Photon Mappinga je u tome što se jednom spremljeni kao fotonska karta, rezultati praćenja fotona kasnije mogu koristiti za stvaranje globalnog efekta osvjetljenja u scenama 3D animacije. Kvaliteta globalnog osvjetljenja, izračunata pomoću praćenja fotona, ovisi o broju fotona, kao i dubini praćenja. Koristeći Photon Mapping, također možete renderirati caustics. Osim renderiranja globalnog osvjetljenja, vanjski rendereri omogućuju vam renderiranje materijala s pod-površinskim raspršivanjem na umu. Ovaj efekt je preduvjet za realizam u materijalima kao što su koža, vosak, osjetljiva tkanina itd. Svjetlosne zrake koje pogađaju takav materijal, osim loma i refleksije, raspršuju se u samom materijalu, uzrokujući tako blagi sjaj iznutra.
Drugi razlog zašto su slike prikazane pomoću pluggable renderera realističnije od slika prikazanih pomoću standardnih algoritama za renderiranje je mogućnost korištenja efekata kamere. To uključuje, prije svega, dubinsku oštrinu, zamućenje pokreta. Efekt dubine polja može se koristiti kada trebate privući pozornost gledatelja na neki detalj scene. Ako slika sadrži efekt dubine polja, gledatelj će prvo primijetiti izoštrene elemente scene. Efekt dubine polja može biti od pomoći kada trebate vizualizirati što lik vidi. Uz pomoć efekta dubine polja, možete usredotočiti pogled lika na jedan ili drugi objekt. Efekt dubine polja također je bitan dio realistične slike kada je pozornost u sceni privučena malom objektu - na primjer, gusjenici na cijevi. Ako su svi objekti u fokusu, uključujući grane, lišće, deblo i gusjenicu, jednako jasno nacrtani na slici, tada takva slika neće izgledati realistično. Da takva scena postoji u stvarnosti, a snimanje nije izvedeno virtualnom, nego stvarnom kamerom, u fokusu bi bio samo glavni objekt - gusjenica. Sve u daljini od nje izgledalo bi mutno. Stoga učinak dubine polja mora biti prisutan na trodimenzionalnoj slici.
Zaključak
Hardverske mogućnosti radnih stanica svakodnevno se povećavaju, što omogućuje još učinkovitije korištenje alata za rad s trodimenzionalnom grafikom. Istovremeno se poboljšava arsenal alata za uređivače 3D grafike. Istodobno, osnovni pristupi stvaranju fotorealističnih slika ostaju nepromijenjeni. Ispunjavanje ovih zahtjeva ne jamči da će rezultirajuća slika izgledati kao fotografija. Međutim, njihovo ignoriranje će najvjerojatnije uzrokovati neuspjeh. Stvaranje fotorealistične slike dok radite samo na 3D projektu nevjerojatno je težak zadatak. U pravilu, oni koji se posvete trodimenzionalnoj grafiki i profesionalno rade s njom, pokažu se tek u jednoj od faza stvaranja trodimenzionalne scene. Neki znaju sve suptilnosti modeliranja, drugi znaju majstorski kreirati materijale, treći "vide" ispravno osvjetljenje scena itd. Stoga, kada počnete raditi u 3D-u, pokušajte pronaći područje u kojem se osjećate najpouzdanije i razvijajte svoje talente.
Sergej i Marina Bondarenko, http://www.3domen.com
Zamislite kako će se objekt uklopiti u postojeći razvoj. Vrlo je prikladno vidjeti razne varijante projekta pomoću trodimenzionalnog modela. Konkretno, možete mijenjati materijale i premaze (teksture) projektnih elemenata, provjeriti osvijetljenost pojedinih područja (ovisno o dobu dana), postaviti razne elemente interijera itd.
Za razliku od brojnih CAD sustava koji koriste dodatne module ili programe trećih strana za renderiranje i animaciju, MicroStation ima ugrađene alate za kreiranje fotorealističnih slika (BMP, JPG, TIFF, PCX, itd.), kao i za snimanje animacijskih isječaka u standardnim formatima (FLI, AVI ) i skupu slika okvir po kadar (BMP, JPG, TIFF, itd.).
Stvaranje realističnih slika
Izrada fotorealističnih slika započinje dodjeljivanjem materijala (tekstura) različitim elementima projekta. Svaka tekstura se primjenjuje na sve elemente iste boje u istom sloju. S obzirom da je maksimalni broj slojeva 65 tisuća, a broj boja 256, može se pretpostaviti da se pojedini materijal zapravo može primijeniti na bilo koji element projekta.
Program pruža mogućnost uređivanja bilo koje teksture i stvaranja nove na temelju rasterske slike (BMP, JPG, TIFF, itd.). U ovom slučaju, za teksturu, možete koristiti dvije slike, od kojih je jedna odgovorna za reljef, a druga za teksturu materijala. I reljef i tekstura imaju različite parametre postavljanja na elementu, kao što su: mjerilo, kut rotacije, pomak, način popunjavanja neravnih površina. Osim toga, reljef ima parametar "visine" (varijabilan u rasponu od 0 do 20), a tekstura, zauzvrat, ima težinu (varijabilnu u rasponu od 0 do 1).
Osim slike, materijal ima sljedeće podesive parametre: raspršivanje, difuzija, sjaj, poliranje, prozirnost, refleksija, lom, osnovna boja, boja odsjaja, sposobnost materijala da ostavlja sjene.
Prikaz teksture može se pregledati pomoću standardnih 3D čvrstih tijela kao primjera ili na bilo kojem elementu projekta, a možete koristiti nekoliko vrsta sjenčanja elementa. Jednostavni alati za stvaranje i uređivanje tekstura omogućuju vam da dobijete gotovo svaki materijal.
Jednako važan aspekt za stvaranje realističnih slika je način renderiranja (renderiranja). MicroStation podržava sljedeće dobro poznate metode sjenčanja: uklanjanje skrivenih linija, popunjavanje skrivenih linija, trajno sjenčanje, glatko sjenčanje, sjenčanje Phong, praćenje zraka, radio grad, praćenje čestica. Tijekom renderiranja, slika se može izgladiti (ukloniti neravnine), kao i stvoriti stereo sliku koja se može gledati pomoću naočala s posebnim svjetlosnim filterima.
Postoji niz postavki kvalitete prikaza (koje odgovaraju brzini obrade slike) za praćenje zraka, radio promet i praćenje čestica. Za ubrzanje obrade grafičkih informacija, MicroStation podržava metode grafičkog ubrzanja – QuickVision tehnologiju. Za pregled i uređivanje stvorenih slika, također postoje ugrađeni alati za modifikaciju koji podržavaju sljedeće standardne funkcije (koje se, naravno, ne mogu natjecati s funkcijama specijaliziranih programa): gama korekcija, podešavanje nijansi, negativ, zamućenje, način rada boje , obrezivanje, mijenjanje veličine, rotiranje, zrcaljenje, pretvaranje u drugi format podataka.
Prilikom stvaranja realističnih slika, značajan dio vremena zauzima postavljanje i upravljanje izvorima svjetlosti. Izvori svjetlosti dijele se na globalnu i lokalnu rasvjetu. Globalno osvjetljenje se pak sastoji od ambijentalnog svjetla, bljeskalice, sunčeve svjetlosti, svjetla neba. A za sunce, zajedno sa svjetlinom i bojom, postavljeni su azimutni kut i kut iznad horizonta. Ovi se kutovi mogu automatski izračunati na temelju navedenog geografskog položaja objekta (na bilo kojoj točki na karti svijeta), kao i prema datumu i vremenu razmatranja objekta. Svjetlost neba ovisi o oblačnosti, kvaliteti (prozirnosti) zraka, pa čak i o refleksiji od tla.
Lokalni izvori svjetlosti mogu biti pet vrsta: daljinski, točkasti, stožasti, površinski, nebeski otvori. Svaki izvor može imati sljedeća svojstva: boju, jačinu svjetlosti, intenzitet, rezoluciju, sjenku, slabljenje na određenoj udaljenosti, kut konusa itd.
Izvori svjetlosti mogu pomoći u prepoznavanju neosvijetljenih područja subjekta gdje je potrebno postaviti dodatno osvjetljenje.
Kamere se koriste za pregled elemenata projekta iz određenog kuta i za slobodno kretanje pogleda kroz datoteku. Koristeći tipke za upravljanje tipkovnicom i mišem, možete postaviti devet vrsta kretanja kamere: let, rotacija, spuštanje, klizanje, obilaznica, rotacija, plivanje, kretanje kolica, nagib. Četiri različite vrste pokreta mogu se povezati s tipkovnicom i mišem (načini se mijenjaju držanjem tipki Shift, Ctrl, Shift + Ctrl).
Kamere omogućuju pregled predmeta iz različitih kutova i pogled iznutra. Promjenom parametara kamere (žarišna duljina, kut objektiva), možete promijeniti perspektivu pogleda.
Da biste stvorili realističnije slike, moguće je povezati pozadinsku sliku, na primjer, fotografiju postojećeg krajolika.
Većina korisnika dobro zna koju od komponenti računala koristimo za dobivanje slika na monitoru – naravno, riječ je o video adapteru. No, malo ljudi poznaje suptilnosti i nijanse tehnologija za povećanje realizma trodimenzionalnih slika, jer u naše vrijeme brzog razvoja 3D grafike i rođenja mnogih realističnih računalnih igara nije dovoljno samo prikazati dobar sliku na monitoru, morate je učiniti što realnijom.
Razmotrit ćemo najčešće tehnologije koje su već dobro uspostavljene i koje se aktivno koriste od strane proizvođača video kartica. Ovaj materijal namijenjen je naprednim korisnicima i pretpostavlja detaljniji uvod u tehnologiju nego samo površinski pregled.
MIP tehnologija mapiranja
Počnimo s najčešće korištenom tehnologijom, tzv MIP mapiranje... Glavna svrha ove tehnologije je poboljšati kvalitetu teksturiranja 3D objekata.
Kako bi slika izgledala realističnije, programeri moraju uzeti u obzir tako važan koncept kao što je dubina scene. Realizam, u ovom slučaju, podrazumijeva visokokvalitetno zamućenje prilikom uklanjanja slike, kao i promjenu nijansi boja. Stoga se za izradu bilo koje vrste površina koristi mnogo različitih tekstura, što omogućuje reguliranje ovog fenomena. Ako je potrebno, na primjer, izgraditi sliku ceste koja teži horizontu, tada u slučaju korištenja jedne teksture možete jednostavno zaboraviti na realizam, jer će se u pozadini pojaviti čvrsta boja ili treperenje.
Isto tako, za implementaciju ovog skupa tekstura koristi se tehnologija Mip mapiranje, omogućuje korištenje tekstura s različitim stupnjevima detalja, što dodaje svoje prednosti, na primjer, realizam ceste, koji je gore opisan.
Princip rada je da se za svaki piksel slike odredi odgovarajuća Mip-mapa, a zatim se odabire jedan teksel (piksel mapa) koji je dodijeljen pikselu. Ovo je tako složen sustav teksturiranja slike, ali zahvaljujući tom sustavu osjećamo puno više realizacije u igrama i 3D filmovima.
Tehnologije filtriranja
Ove se tehnologije obično koriste zajedno s Mip tehnologijom kartiranja. Tehnologije filtriranja potrebne su za ispravljanje različitih artefakata teksturiranja. Jednostavno rečeno, smisao filtriranja je izračunati boju objekta na temelju susjednih piksela.
Postoje različite vrste filtriranja:
Bilinearni. Kada je objekt u pokretu, mogu se primijetiti razne vrste povlačenja piksela, što zauzvrat uzrokuje efekt treperenja. Za smanjenje tog učinka koristi se bilinearno filtriranje čiji je princip odabir četiri susjedna piksela za prikaz površine trenutnog.
Trilinearna.Princip rada trilinearnog filtriranja sličan je bilinearnom, ali je napredniji, ovdje se uzima prosječna vrijednost od 8 piksela za određivanje boje trenutnog piksela. Trilinearno filtriranje rješava mnoge pogreške povezane s obrisima teksture i netočnim izračunom dubine scene.
Anizotropna filtracija ... Najnaprednija vrsta filtracije i trenutno se koristi u svim novi video adapteri... Koristeći anizotropno filtriranje, jedan piksel se izračunava na 8-32 teksela (teksturni pikseli).
Anti-aliasing
Bit tehnologije Anti-aliasing je eliminirati neravnine rubova objekata, drugim riječima, izgladiti sliku.
Princip rada najčešće anti-aliasing tehnologije je stvaranje glatkog prijelaza između obruba i boje pozadine. Boja točaka koje leže na granici objekata određena je prosječnom vrijednošću graničnih točaka.
Dakle, s tugom na pola, razmatrane su glavne tehnologije za povećanje realizma trodimenzionalne slike. Možda nije sve bilo jasno, ali u svakom slučaju takve detaljne informacije ne bi bile suvišne.
Izgradnja trodimenzionalne slike
Rastom računalne snage i dostupnosti memorijskih elemenata, pojavom visokokvalitetnih grafičkih terminala i izlaznih uređaja, razvijena je velika skupina algoritama i softverskih rješenja koja omogućuju formiranje slike na ekranu koja predstavlja određeni volumetrijski prizor. Prva takva rješenja bila su namijenjena zadacima arhitektonskog i strojarskog projektiranja.
Prilikom formiranja trodimenzionalne slike (statičke ili dinamičke) razmatra se njezina konstrukcija unutar određenog koordinatnog prostora koji se naziva pozornica... Scena podrazumijeva rad u trodimenzionalnom, trodimenzionalnom svijetu – stoga je režija dobila naziv trodimenzionalne (3-Dimensional, 3D) grafike.
Na scenu se postavljaju zasebni objekti sastavljeni od geometrijskih volumetrijskih tijela i presjeka složenih površina (najčešće tzv. B-spline). Za formiranje slike i izvođenje daljnjih operacija, površine se dijele na trokute - minimalne ravne figure - i dalje se obrađuju točno kao skup trokuta.
U sljedećoj fazi" svijet”Koordinate čvorova mreže ponovno se izračunavaju korištenjem matričnih transformacija u koordinate vrsta, tj. ovisno o točki gledišta scene. Položaj gledišta obično se zove položaj kamere.
Sustav pripreme radnog prostora
3D grafički Blender (primjer sa stranice
http://www.blender.org)
Nakon formiranja okvir("Žicana mreža"). slikanje preko- davanje površinama nekih svojstava. Svojstva površine prvenstveno određuju njezine svjetlosne karakteristike: svjetlina, refleksivnost, apsorpcija i moć raspršenja. Ovaj skup karakteristika omogućuje definiranje materijala čija se površina modelira (metal, plastika, staklo itd.). Prozirni i prozirni materijali imaju niz drugih karakteristika.
U pravilu, tijekom izvođenja ovog postupka, i izrezivanje nevidljivih površina... Postoji mnogo metoda za to, ali najpopularnija je
Z-pufer kada se stvori niz brojeva koji predstavlja "dubinu", udaljenost od točke na ekranu do prve neprozirne točke. Sljedeće točke na površini će se obrađivati tek kada im je dubina manja, a tada će se Z-koordinata smanjiti. Snaga ove metode izravno ovisi o maksimalnoj mogućoj vrijednosti udaljenosti točke scene od ekrana, tj. na broj bitova po točki u međuspremniku.
Proračun realistične slike. Izvođenje ovih operacija omogućuje stvaranje tzv čvrsti modeli objekata, ali ova slika neće biti realistična. Za formiranje realistične slike na scenu se postavljaju izvori svjetlosti i izveo proračun osvjetljenja svaku točku vidljivih površina.
Da bi predmeti izgledali realistično, površina predmeta je "pokrita" tekstura - slika(ili postupak koji ga formira), definiranje nijansi izgleda... Postupak se naziva "mapiranje teksture". Tijekom mapiranja teksture primjenjuju se tehnike rastezanja i anti-aliasinga - filtracija... Na primjer, anizotropno filtriranje, spomenuto u opisu video kartica, ne ovisi o smjeru transformacije teksture.
Nakon određivanja svih parametara potrebno je provesti postupak formiranja slike, t.j. izračunavanje boje točaka na ekranu. Postupak izračuna se zove renderiranje Tijekom izvođenja takvog proračuna potrebno je odrediti svjetlost koja pada na svaku točku modela, uzimajući u obzir činjenicu da se može reflektirati, da površina može pokriti i druga područja iz ovog izvora itd.
Postoje dvije glavne metode za izračunavanje osvjetljenja. Prva je metoda unatrag praćenje zraka... Ovom metodom izračunava se putanja tih zraka, koje na kraju padaju u piksele ekrana- u suprotnom smjeru. Proračun se provodi zasebno za svaki od kanala boja, budući da se svjetlost različitog spektra ponaša različito na različitim površinama.
Druga metoda - metoda emisivnosti - omogućuje izračun integriranog osvjetljenja svih površina koje spadaju u okvir i razmjenu svjetlosti između njih.
Rezultirajuća slika uzima u obzir navedene karakteristike kamere, t.j. gledateljima.
Stoga, kao rezultat brojnih proračuna, postaje moguće stvoriti slike koje je teško razlikovati od fotografija. Kako bi smanjili broj izračuna, pokušavaju smanjiti broj objekata i, gdje je moguće, izračun zamijeniti fotografijom; na primjer, prilikom formiranja pozadine slike.
Čvrsti model i konačni rezultat proračuna modela
(primjer sa stranice http://www.blender.org)
Animacija i virtualna stvarnost
Sljedeći korak u razvoju tehnologije za trodimenzionalnu realističnu grafiku bila je mogućnost njezine animacije - kretanja i promjena okvira po kadar u sceni. U početku su se samo superračunala mogla nositi s ovim obimom izračuna, a korištena su za stvaranje prvih trodimenzionalnih animacijskih videa.
Kasnije je razvijen hardver posebno dizajniran za izračunavanje i formiranje slika - 3D akceleratori... To je omogućilo u pojednostavljenom obliku izvođenje takve formacije u stvarnom vremenu, koja se koristi u modernim računalnim igrama. Zapravo, sada čak i obične video kartice uključuju takve alate i svojevrsna su mini-računala uske namjene.
Prilikom stvaranja igara, snimanja filmova, razvijanja simulatora, u zadacima modeliranja i oblikovanja raznih objekata, zadatak formiranja realistične slike ima još jedan značajan aspekt - modeliranje ne samo kretanja i promjena objekata, već modeliranje njihovog ponašanja, koje odgovara fizički principi okolnog svijeta.
Ovaj smjer, uzimajući u obzir korištenje svih vrsta hardvera za prijenos utjecaja vanjskog svijeta i povećanje učinka prisutnosti, dobio je naziv virtualna stvarnost.
Za utjelovljenje takvog realizma stvorene su posebne metode za izračunavanje parametara i transformaciju objekata - mijenjanje prozirnosti vode od njenog kretanja, izračunavanje ponašanja i izgleda požara, eksplozija, sudara objekata itd. Takvi su izračuni prilično složeni, a predložen je niz metoda za njihovu implementaciju u suvremene programe.
Jedna od njih je obrada i korištenje shaderi - postupci promjene svjetla(ili točan položaj)u ključnim točkama prema nekom algoritmu... Takva obrada omogućuje stvaranje učinaka "svjetlećeg oblaka", "eksplozije", povećanja realizma složenih objekata itd.
Pojavila su se i standardiziraju sučelja za rad s "fizičkom" komponentom formiranja slike, što omogućuje povećanje brzine i točnosti takvih proračuna, a time i realizma stvorenog modela svijeta.
Trodimenzionalna grafika jedno je od najspektakularnijih i komercijalno uspješnih područja razvoja informacijske tehnologije, koja se često naziva jednim od glavnih pokretača razvoja hardvera. Sredstva trodimenzionalne grafike aktivno se koriste u arhitekturi, strojarstvu, u znanstvenim radovima, pri snimanju filmova, u računalnim igrama, u nastavi.
Primjeri softverskih proizvoda
Maya, 3DStudio, blender
Tema je vrlo atraktivna za studente svih dobnih skupina i javlja se u svim fazama studiranja kolegija informatike. Privlačnost za studente objašnjava se velikom kreativnom komponentom u praktičnom radu, vizualnim rezultatom, kao i širokom primijenjenom usmjerenošću teme. Znanje i vještine iz ovog područja potrebne su u gotovo svim područjima ljudske djelatnosti.
U osnovnoj školi razmatraju se dvije vrste grafike: rasterska i vektorska. Raspravljaju se o pitanjima razlike jedne vrste od druge, kao rezultat toga - pozitivni aspekti i nedostaci. Područja primjene ovih vrsta grafike omogućit će vam da unesete nazive određenih softverskih proizvoda koji vam omogućuju obradu ove ili one vrste grafike. Stoga će u osnovnoj školi biti sve traženiji materijali na teme: rasterska grafika, modeli u boji, vektorska grafika. U srednjoj školi ovu temu nadopunjuje ispitivanje značajki znanstvene grafike i mogućnosti trodimenzionalne grafike. Stoga će biti relevantne sljedeće teme: fotorealistične slike, modeliranje fizičkog svijeta, kompresija i pohrana grafičkih i streaming podataka.
Najviše vremena zauzima praktični rad na pripremi i obradi grafičkih slika korištenjem rasterskih i vektorskih grafičkih uređivača. U srednjoj školi to je obično Adobe Photoshop, CorelDraw i/ili MacromediaFlach. Razlika između proučavanja pojedinih programskih paketa u osnovnoj i srednjoj školi u većoj se mjeri očituje ne u sadržaju, već u oblicima rada. U osnovnoj školi to je praktični (laboratorijski) rad, uslijed kojeg učenici svladavaju programski proizvod. U srednjoj školi glavni oblik rada postaje individualna radionica ili projekt, gdje je glavna komponenta sadržaj zadatka, a programski proizvodi koji se koriste za njegovo rješavanje ostaju samo alat.
Ulaznice za osnovnu i srednju školu sadrže pitanja koja se odnose na teorijske osnove računalne grafike i praktične vještine obrade slika. Dijelovi teme kao što je izračunavanje količine informacija grafičkih slika i značajke kodiranja grafike prisutni su u materijalima za kontrolu mjerenja jedinstvenog državnog ispita.
