Комп'ютерна 3D-графіка

Що таке 3D-графіка та де її використовують?
3D-графіка — розділ комп'ютерної графіки, сукупність прийомів та інструментів, призначених для зображення об'ємних об'єктів.
Використання:
Архітектурна візуалізація;
Кінематограф;
Відеоігри;
Друкованій продукції;
Науці та промисловості.
Приклад 3D-графіки

Архітектурна візуалізація
Архітектурна візуалізація – графічне відображення об’єкту або містобудівної ситуації в архітектурі.
Має певну інформативність і дозволяє якнайповніше уявити зовнішні характеристики майбутньої споруди.
Є ефективною формою демонстрації конкурсних проектів, створення презентацій в галузі проектування і будівництва.
Архітектурна візуалізація стала спеціальним напрямом в роботі архітекторів і 3D-дизайнерів.
Види візуалізації:
Ручна графіка- зображення, створені уручну з дотриманням принципів нарисної геометрії. Згодом можуть піддаватися комп'ютерній пост-обробці.
Комп'ютерна графіка- статична векторна або растрова графіка, анімація або панорамна візуалізація, що отримується в результаті розрахунку (рендерингу) комп'ютерної моделі об'єкта, що візуалізується, спеціальною програмою.
Приклад архітектурної візуалізації

3D-графіка у відеоіграх
Відеогра передбачає створення графіки, звуків та внутрішньо-ігрових текстів.
Концепт-арти виконуються на папері або комп’ютері, зазвичай в кількох варіантах.
На основі концепт-артів художниками затверджуються і створюються двовимірні або тривимірні моделі персонажів, предмети та декорації, для цього художники працюють в програмах, призначених для роботи із графікою.
Тривимірні моделі персонажів

Кіно і 3D
В кіноіндустрії тривимірна графіка використовується для:
Анімації об’єктів, персонажів;
Комп’ютерної генерації образів;
Створення спецефектів.
Кадр із фільму: «Аватар»-
Кадр із М/ф: «Shrek»-

Створення 3D-зображення
Для одержання тривимірного зображення на площині потрібні такі кроки:
Моделювання — створення тривимірної математичної моделі сцени і об'єктів в ній.
Рендеринг (візуалізація) — побудова проекції відповідно до обраної фізичної моделі.
Виведення отриманого зображення на пристрій виведення — дисплей або принтер.
Модель Землі, на платформі: «Remix-3D»

Моделювання
Сцена включає в себе кілька категорій об’єктів:
Геометрія- побудована за допомогою різних технік модель, наприклад будівля;
Матеріали- інформація про візуальні властивості моделі, наприклад колір стін і відбиває / заломлююча здатність вікон;
Джерела світла- налаштування напрямки, потужності, спектра освітлення
Віртуальні камери- вибір точки та кута побудови проекції;
Сили та дії- налаштування динамічних спотворень об'єктів, застосовується в основному в анімації;
Додаткові ефекти- об'єкти, що імітують атмосферні явища: світло у тумані, хмари, полум'я і пр.
Будинок, на платформі: «Remix-3D»

Рендеринг
На цьому етапі математична (векторна) просторова модель перетворюється на пласку (растрову) картинку.
Існує декілька технологій візуалізації, часто комбінованих разом:
Z-буфер- використовується в «OpenGL» і «DirectX»;
Сканлайн— розрахунок кольору кожної точки картинки побудовою променя з точки зору спостерігача через уявний отвір в екрані на місці цього пікселя «в сцену» до перетину з першою поверхнею. Колір пікселя буде таким же, як колір цієї поверхні;
Трасування променів— те ж, що і сканлайн, але колір пікселя уточняється за рахунок побудови додаткових променів від точки перетину променя погляду;
Глобальне освітлення— розрахунок взаємодії поверхонь і середовищ у видимому спектрі випромінювання за допомогою інтегральних рівнянь.
Найпопулярнішими системами рендеринга є:
Mental ray;
V-Ray;
Corona Renderer.
Молекули — зразок зображення створене в програмі: «Rhinoceros 3D» і візуалізовано в: «V-Ray»

ПЗ для роботи з 3D-графікою
Програмні пакети, що дозволяють створювати тривимірну графіку, дуже різноманітні.
Останні роки стійкими лідерами в цій галузі є комерційні продукти: такі як:
«3ds Max»;
«Maya»;
«Lightwave 3D»;
«SoftImage XSI»;
«Sidefx Houdini»;
«Maxon Cinema 4D»;
«Rhinoceros 3D»;
«Zbrush»;
«Blender»- Вільне ПЗ.