Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, посвящённый способам создания изображений либо видео путём моделирования объёмных объектов в трёхмерном пространстве.
3D-моделирование — это процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, циклон, астероид), так и быть всецело абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).
Графическое изображение трёхмерных объектов отличается тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (скажем, экран компьютера) с поддержкой специализированных программ. Впрочем с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров трёхмерная графика не непременно включает в себя проецирование на плоскость.
Трёхмерная графика энергично используется для создания изображений на плоскости экрана либо листа печатной продукции в науке и промышленности, скажем, в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.
Самое широкое использование — во многих современных компьютерных играх, а также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.
Трёхмерная графика традиционно имеет дело с виртуальным, воображаемым трёхмерным пространством, которое отображается на плоской, двухмерной поверхности дисплея либо листа бумаги. В реальное время знаменито несколько методов отображения трёхмерной информации в объемном виде, правда множество из них представляет объёмные колляции крайне условно, от того что работают со стереоизображением. Из этой области дозволено подметить стереоочки, виртуальные шлемы, 3D-дисплеи, способные показывать трёхмерное изображение. Несколько изготовителей продемонстрировали готовые к серийному производству трёхмерные дисплеи. Но, дабы насладиться объёмной картинкой, зрителю нужно расположиться сурово по центру. Шаг вправо, шаг налево, равно как и неосмотрительный поворот головы, карается перевоплощением трёхмерности в несимпатичное зазубренное изображение. Решение этой задачи теснее созрело в научных лабораториях. Немецкий Университет Фраунгофера показывал 3D-дисплей, при помощи 2-х камер отслеживающий расположение глаз зрителя и соответствующим образом подстраивающий изображение, в этом году пошёл ещё дальше. Сейчас отслеживается расположение не только глаз, но и пальца, которым дозволено «нажимать» трёхмерные кнопки. А команда изыскателей Токийского института сделали систему, дозволяющую ощутить изображение. Излучатель фокусируется на точке, где находится палец человека, и в зависимости от его расположения меняет силу акустического давления. Таким образом, становится допустимым не только видеть объемную картинку, но и взаимодействовать с изображенными на ней предметами.
Однако и 3D-дисплеи по-бывшему не разрешают создавать полновесной физической, осязаемой копии математической модели, создаваемой способами трёхмерной графики.
Развивающиеся с 1990-х годов спецтехнологии стремительного прототипирования ликвидируют данный пробел. Следует подметить, что в спецтехнологиях стремительного прототипирования применяется представление математической модели объекта в виде твердого тела (воксельная модель).
Создание
Для приобретения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги https://3d-stl.com/catalog/people/:
моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;
текстурирование — предназначение поверхностям моделей растровых либо процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов — прозрачность, отражения, шероховатость и пр.);
освещение — установка и настройка источников света;
анимация (в некоторых случаях) — придание движения объектам;
динамическая симуляция (в некоторых случаях) — механический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с ином;
рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;
композитинг (компоновка) — доработка изображения;
вывод полученного изображения на устройство итога — дисплей либо особый принтер.
Моделирование сцены (виртуального пространства моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:
Геометрия (построенная с поддержкой разных техник (напр., создание полигональной сетки) модель, скажем, здание);
Материалы (информация о визуальных свойствах модели, скажем, цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон);
Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения);
Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции);
Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, используется в основном в анимации);
Дополнительные результаты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.).
