Trojrozmerná grafika sa dnes v našich životoch tak pevne udomácnila, že niekedy ani nevenujeme pozornosť jej prejavom.
Pri pohľade na bilbord zobrazujúci interiér izby alebo reklamné video o zmrzline, pri sledovaní políčok akčného filmu ani netušíme, že za tým všetkým sa skrýva starostlivá práca majstra 3D grafiky.
3D grafika je
3D grafika (trojrozmerná grafika)- ide o špeciálny druh počítačovej grafiky - súbor metód a nástrojov používaných na vytváranie obrazov 3D objektov (trojrozmerných objektov).
3D obraz nie je ťažké rozlíšiť od dvojrozmerného, keďže ide o vytvorenie geometrickej projekcie 3D modelu scény do roviny pomocou špecializovaných softvérových produktov. Výsledným modelom môže byť objekt z reality, napríklad model domu, auta, kométy, alebo môže byť úplne abstraktný. Proces konštrukcie takéhoto trojrozmerného modelu sa nazýva a je zameraný predovšetkým na vytvorenie vizuálneho trojrozmerného obrazu modelovaného objektu.
Dnes môžete na základe 3D grafiky vytvoriť veľmi presnú kópiu skutočného objektu, vytvoriť niečo nové a priviesť k životu tie najnerealistickejšie nápady na dizajn.
Technológie 3D grafiky a technológie 3D tlače prenikli do mnohých oblastí ľudskej činnosti a prinášajú obrovské zisky.
3D obrazy nás každý deň bombardujú v televízii, vo filmoch, pri práci s počítačom a v 3D hrách, z billboardov, jasne reprezentujúce silu a úspechy 3D grafiky.
Výdobytky modernej 3D grafiky sa využívajú v nasledujúcich odvetviach
- Kinematografia a animácia- vytváranie trojrozmerných postáv a realistických špeciálnych efektov . Tvorba počítačových hier- vývoj 3D postáv, prostredia virtuálnej reality, 3D objektov pre hry.
- Reklama- možnosti 3D grafiky umožňujú výhodne prezentovať produkt na trhu, pomocou 3D grafiky vytvoríte ilúziu krištáľovo bielej košele alebo lahodnej ovocnej zmrzliny s čokoládovými lupienkami a pod. Zároveň v skutočnosti môže mať inzerovaný produkt veľa nedostatkov, ktoré sa ľahko skrývajú za krásnymi a kvalitnými obrázkami.
- Interiérový dizajn- dizajn a vývoj interiérového dizajnu sa dnes tiež nezaobíde bez trojrozmernej grafiky. 3D technológie umožňujú vytvárať realistické 3D modely nábytku (pohovka, kreslo, stolička, komoda a pod.), presne opakujúce geometriu objektu a vytvárajúce imitáciu materiálu. Pomocou 3D grafiky môžete vytvoriť video zobrazujúce všetky poschodia navrhovanej budovy, ktorá možno ešte ani nezačala stavať.
Kroky na vytvorenie 3D obrazu
Ak chcete získať 3D obraz objektu, musíte vykonať nasledujúce kroky
- Modelovanie- konštrukcia matematického 3D modelu všeobecnej scény a jej objektov.
- Textúra zahŕňa aplikáciu textúr na vytvorené modely, úpravu materiálov a vytvorenie realistického vzhľadu modelov.
- Nastavenia osvetlenia.
- (pohybujúce sa predmety).
- Vykresľovanie- proces vytvárania obrazu predmetu pomocou predtým vytvoreného modelu.
- Skladanie alebo skladanie- následné spracovanie výsledného obrazu.
Modelovanie- vytváranie virtuálneho priestoru a objektov v ňom, zahŕňa vytváranie rôznych geometrií, materiálov, svetelných zdrojov, virtuálnych kamier, dodatočných špeciálnych efektov.
Najbežnejšie softvérové produkty pre 3D modelovanie sú: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Textúra je prekrytie na povrchu vytvoreného trojrozmerného modelu rastrového alebo vektorového obrázku, ktoré umožňuje zobraziť vlastnosti a materiál objektu.
Osvetlenie- tvorba, nastavenie smeru a úprava svetelných zdrojov vo vytvorenej scéne. Grafické 3D editory spravidla používajú tieto typy svetelných zdrojov: bodové svetlo (divergentné lúče), všesmerové svetlo (všesmerové svetlo), smerové svetlo (paralelné lúče) atď. Niektoré editory umožňujú vytvoriť objemový zdroj žiary (Sférické svetlo).
Za posledných tucet rokov sa grafické karty neskôr tzv 3D urýchľovače,
prešli dlhú cestu vo vývoji - od prvých SVGA akcelerátorov vôbec nič o 3D
tých, ktorí to nevedeli, a na najmodernejšie herné „monštrá“ preberajúce
všetky funkcie súvisiace s prípravou a tvorbou trojrozmerného obrazu,
ktoré výrobcovia nazývajú „kino“. Prirodzene, s
S každou novou generáciou grafických kariet tvorcovia pridávali nielen ďalšie
megahertz a megabajty video pamäte, ale aj mnoho rôznych funkcií a efektov.
Pozrime sa prečo a čo je najdôležitejšie, Prečo urýchľovače sa naučili
posledné roky a čo to dáva nám, fanúšikom 3D hier.
Najprv by však bolo užitočné zistiť, aké akcie program (alebo hra) vykonáva.
aby sa v konečnom dôsledku získal trojrozmerný obraz na obrazovke monitora. Súprava
takéto akcie sa zvyčajne nazývajú 3D dopravník— každá etapa procesu
pracuje s výsledkami predchádzajúceho (ďalej sú pojmy uvedené kurzívou,
ktorým sa podrobnejšie venujeme v našom „3D grafickom slovníku“ na konci
články).
V prvej, prípravnej fáze program určí, ktoré objekty (3D modely, časti trojrozmerného sveta, sprity atď.), s akými textúrami a efektmi, na akých miestach a v akej fáze animácie sa majú na obrazovke zobraziť. obrazovke. Vyberá sa aj poloha a orientácia virtuálnej kamery, cez ktorú sa divák pozerá na svet. Všetka táto surovina, ktorá podlieha ďalšiemu spracovaniu, sa nazýva 3D scéna.
Ďalej prichádza na rad samotné 3D potrubie. Prvým krokom v tom je teselácia- proces delenia zložitých plôch na trojuholníky. Nasledujúce povinné kroky sú vzájomne prepojené procesy transformácia súradníc bodov alebo vrcholov, z ktorých sa skladajú predmety, ich osvetlenie, a odseknutie neviditeľné oblasti scény.
Uvažujme transformácia súradníc. Máme trojrozmerný svet, v ktorom sa nachádzajú rôzne trojrozmerné objekty a nakoniec potrebujeme dostať na monitor dvojrozmerný plochý obraz tohto sveta. Preto všetky objekty prechádzajú niekoľkými štádiami transformácie do rôznych súradnicových systémov, tzv priestory (priestory). Na začiatku miestny, alebo Model, súradnice každého objektu sa prevedú na globálne, alebo svet, súradnice. To znamená, že pomocou informácií o umiestnení, orientácii, mierke a aktuálnom rámci animácie každého objektu program získa množinu trojuholníkov v jednom súradnicovom systéme. Toto sa potom prevedie na kamerový súradnicový systém (priestor pre kameru), pomocou ktorej sa pozrieme na simulovaný svet. Potom začne odpočítavanie od ohniska tohto fotoaparátu - v podstate, ako to bolo, „z očí“ pozorovateľa. Teraz je najjednoduchšie vylúčiť úplne neviditeľné ( odmietnutie, alebo utratenie) a "orezanie" čiastočne viditeľné ( výstrižok, alebo výstrižok) fragmenty scény pre pozorovateľa.
Vyrába sa paralelne osvetlenie (osvetlenie). Pomocou informácií o umiestnení, farbe, type a sile všetkých svetelných zdrojov umiestnených v scéne sa vypočíta miera osvetlenia a farba každého vrcholu trojuholníka. Tieto údaje sa použijú neskôr, keď rastrovanie. Na samom konci, po korekcii perspektívy, sú súradnice opäť transformované, teraz do priestor na obrazovke (priestor na obrazovke).
Tu sa končí trojrozmerné spracovanie vektorových obrázkov a začína sa obrat dvojrozmerného spracovania, t.j. textúrovanie A rastrovanie. Scéna teraz predstavuje pseudo-trojrozmerné trojuholníky ležiace v rovine obrazovky, ale s informáciou o hĺbke vzhľadom na rovinu obrazovky každého z vrcholov. Rasterizér vypočíta farbu všetkých pixelov, ktoré tvoria trojuholník a vloží ich do frame buffer. Na tento účel sa na trojuholníky nanášajú textúry, často v niekoľkých vrstvách (hlavná textúra, textúra osvetlenia, detailná textúra atď.) a s rôznymi režimami. modulácia. Uskutočňuje sa aj záverečná platba osvetlenie pomocou akéhokoľvek tieniace modely, teraz pre každý pixel obrázka. V rovnakej fáze sa vykonáva konečné odstránenie neviditeľných častí scény. Trojuholníky sa totiž môžu nachádzať v rôznych vzdialenostiach od pozorovateľa, úplne alebo čiastočne sa navzájom prekrývať alebo dokonca pretínať. V súčasnosti sa používa algoritmus Z-buffer. Výsledné pixely sa vložia do vyrovnávacej pamäte Z a akonáhle je celý obrázok pripravený, môže sa zobraziť na obrazovke a môže sa začať zostavovať ďalší.
Teraz, keď rozumieme všeobecnému dizajnu 3D dopravníka, poďme sa na to pozrieť
o architektonických rozdieloch medzi rôznymi generáciami 3D akcelerátorov. Každá fáza 3D potrubia
veľmi náročné na zdroje, vyžaduje si milióny a miliardy operácií na získanie jedného
rám obrazu a dvojrozmerné fázy textúrovania a rasterizácie sú oveľa viac
„nenásytnejšie“ ako geometrické spracovanie v skorých, vektorových štádiách
dopravník Preneste teda čo najviac etáp na video hardvér
má priaznivý vplyv na rýchlosť spracovania 3D grafiky a výrazne odľahčuje zaťaženie procesora.
Prvá generácia urýchľovačov prevzala iba poslednú fázu - textúrovanie
a rasterizácii si musel program všetky predchádzajúce kroky vypočítať sám pomocou
CPU. Vykresľovanie bolo oveľa rýchlejšie ako bez akejkoľvek 3D akcelerácie,
koniec koncov, grafická karta už vykonávala najťažšiu časť práce. Ale stále s nárastom
zložitosť scén v 3D hrách, transformácia softvéru a osvetlenie sa zúžili
krk, ktorý bráni zvýšeniu rýchlosti. Preto sa v 3D akcelerátoroch začína
z prvých modelov NVidia GeForce a ATI Radeon blok tzv T&L-blok.
Ako už názov napovedá, je zodpovedný za transformácia A osvetlenie,
t.j. teraz aj pre počiatočné fázy 3D potrubia. Ešte správnejšie je zavolať mu
TCL blok (Transformácia—Výstrižok—Osvetlenie), pretože
odseknutie je tiež jeho úlohou. Teda hra využívajúca hardvér T&L
takmer úplne oslobodí centrálny procesor od práce s grafikou,
čo znamená, že je možné ho „načítať“ inými výpočtami,
či už ide o fyziku alebo umelú inteligenciu.
Zdalo by sa, že je všetko v poriadku a čo viac si priať? Nezabudnite však, že akýkoľvek prenos funkcií „na hardvér“ znamená odmietnutie flexibility, ktorá je súčasťou softvérových riešení. A s príchodom hardvérového T&L zostali programátorom a dizajnérom, ktorí chceli implementovať nejaký nezvyčajný efekt, len tri možnosti: buď mohli T&L úplne opustiť a vrátiť sa k pomalým, ale flexibilným softvérovým algoritmom, alebo sa pokúsiť zasahovať do tohto procesu vykonaním post. -spracovanie obrázkov (čo nie je vždy možné a určite veľmi pomalé)... alebo počkajte na implementáciu želanej funkcie v ďalšej generácii grafických kariet. Výrobcovia hardvéru tiež neboli spokojní s touto situáciou - koniec koncov, každé ďalšie rozšírenie T&L vedie k väčšej zložitosti grafického čipu a „nafúknutiu“ ovládačov grafickej karty.
Ako vidíme, nebolo dosť spôsobov, ako flexibilne ovládať grafickú kartu na „mikroúrovni“. A túto príležitosť navrhli profesionálne balíky na vytváranie 3D grafiky. Volá sa shader (shader). Shader je v podstate malý program pozostávajúci zo súboru základných operácií často používaných v 3D grafike. Program nahraný do akcelerátora a priamo ovládajúci činnosť samotného GPU. Ak bol predtým programátor obmedzený na súbor vopred určených metód spracovania a efektov, teraz môže z jednoduchých inštrukcií poskladať ľubovoľné programy, ktoré mu umožnia implementovať širokú škálu efektov.
Podľa ich funkcií sú shadery rozdelené do dvoch skupín: apikálny(vertex shadery)
A pixel(pixel shadery). Prvé nahrádzajú všetku funkčnosť
T&L bloky grafickej karty a, ako už názov napovedá, pracujú s vrcholmi trojuholníkov.
V najnovších modeloch urýchľovačov je tento blok skutočne odstránený - je emulovaný
ovládač videa pomocou vertex shaderov. Pixel shadery poskytujú
flexibilné možnosti programovania bloku multitexturingu a práce
už s jednotlivými pixelmi obrazovky.
Shadery sa vyznačujú aj číslom verzie – každý ďalší pridáva k tým predchádzajúcim ďalšie a nové funkcie. Najnovšou špecifikáciou pixelových a vertex shaderov je dnes verzia 2.0, podporovaná DirectX 9 a zamerajú sa na ňu ako výrobcovia akcelerátorov, tak aj vývojári nových hier. Používatelia, ktorí si chcú kúpiť modernú hernú grafickú kartu, by mali venovať pozornosť aj ich hardvérovej podpore. Napriek tomu je expanzia hier postavených na shader technológiách ešte len na začiatku, takže staršie vertex shadery (1.1) aj pixel shadery (1.3 a 1.4) sa budú používať minimálne ďalší rok, aspoň na vytváranie relatívne jednoduchých efektov – až do DirectX 9 -kompatibilné urýchľovače sa nebudú viac rozširovať.
Prvé shadery pozostávali len z niekoľkých príkazov a bolo ľahké ich písať v jazyku symbolických inštrukcií na nízkej úrovni. Ale s narastajúcou zložitosťou shader efektov, niekedy čítajúcimi desiatky a stovky príkazov, vznikla potreba pohodlnejšieho jazyka na vysokej úrovni na písanie shaderov. Dva z nich sa objavili naraz: NVidia Cg (C pre grafiku) a Microsoft HLSL (High Level Shading Language) - druhý z nich je súčasťou štandardu DirectX 9. Výhody a nevýhody týchto jazykov a ďalšie nuansy budú zaujímavé. iba programátorom, preto sa im nebudeme podrobnejšie venovať
Teraz sa pozrime na to, čo je potrebné na získanie všetkých týchto funkcií
ktoré poskytuje taká užitočná technológia, akou je najnovšia generácia shaderov. Je potrebné
nasledujúce:
- najnovšia verzia DirectX, aktuálne DirectX 9.0b;
- grafická karta podporujúca DirectX 9;
- najnovšie ovládače grafickej karty (staršie môžu postrádať niektoré funkcie);
- hra, ktorá využíva všetky tieto funkcie.
Tu by som rád vyvrátil možné mylné predstavy. Niektorí interpretujú teraz populárny výraz „grafická karta kompatibilná s DirectX 9“ nasledovne: „takáto grafická karta bude fungovať a odhalí všetky svoje schopnosti iba pod rozhraním DirectX 9 API“ alebo „DirectX 9 by sa mal nainštalovať do počítača iba s grafickú kartu." Nie je to celkom pravda. Takáto definícia skôr znamená: „táto grafická karta má schopnosti, ktoré od nej vyžaduje špecifikácia DirectX 9“.
Slovník 3D grafiky
 |
| Simulácia srsti pomocou shaderov |
Sada knižníc, rozhraní a konvencií pre prácu s 3D grafikou. Teraz široko
používajú sa dve 3D API: otvorené a multiplatformové OpenGL (Open Graphics
Library) a Microsoft Direct3D (aka DirectX Graphics), ktorý je súčasťou univerzálneho
Multimediálne rozhranie API DirectX.
3D akcelerátor alebo 3D akcelerátor
Grafická karta schopná spracovať 3D grafiku, čím oslobodí centrálny procesor od tejto rutinnej práce.
3D-pipeline alebo rendering pipeline
Viacstupňový proces prevodu interných údajov programu na obraz na obrazovke. Zvyčajne zahŕňa minimálne transformáciu a osvetlenie, textúrovanie a rasterizáciu.
3D scéna
Časť virtuálneho 3D sveta, ktorá sa vykresľuje v danom čase.
Hĺbka ostrosti (hĺbka ostrosti)
„Filmový efekt“, ktorý simuluje hĺbku ostrosti (ohniskovú vzdialenosť) skutočnej filmovej kamery, pričom zaostrené objekty vyzerajú ostré a iné rozmazané.
Mapovanie posunu (textúrovanie s mapami posunu)
Metóda na modelovanie malých reliéfnych detailov. Pri použití špeciálne
textúra - displacement map - nastavuje ako rôzne časti povrchu
bude konvexný alebo stlačený vzhľadom k základnému trojuholníku, ku ktorému
tento efekt sa uplatňuje. Na rozdiel od reliéfnej textúry je táto metóda
„poctivý“ a vlastne mení geometrický tvar objektu. Zbohom
Iba niektoré z najnovších 3D akcelerátorov priamo podporujú mapy premiestnenia.
MIP mapovanie
Sekundárnym spôsobom na zlepšenie kvality a rýchlosti textúrovania je vytvorenie niekoľkých variácií textúr pri zníženom rozlíšení (napríklad 128 128, 64 64, 32 32 atď.), ktoré sa nazývajú úrovne mip. Keď sa objekt vzďaľuje, budú sa vyberať stále jemnejšie možnosti textúry.
Motion-blur (aka dočasný anti-aliasing)
Pomerne nová technika pre realistickejší prenos pohybu „rozmazaním“ obrazu predmetov v smere ich pohybu. Diváci sú na tento pre kino typický efekt zvyknutí, takže bez neho pôsobí obraz nezáživne aj pri vysokých FPS. Motion-blur sa realizuje opakovaným kreslením objektu do rámčeka v rôznych fázach jeho pohybu alebo „rozmazávaním“ obrazu už na úrovni pixelov.
Z-buffer
Z-buffering je jednou z metód na odstránenie neviditeľných oblastí obrazu. O
pomocou neho sa vzdialenosť uloží do video pamäte pre každý pixel na obrazovke
od tohto bodu k pozorovateľovi. Samotná vzdialenosť sa nazýva hĺbka scény a toto
pamäťová oblasť - Z-buffer. Keď sa na obrazovke zobrazí ďalší pixel, jeho hĺbka
sa porovnáva s hĺbkou predchádzajúceho pixelu uloženého v Z-bufferi s rovnakým
súradnice a ak je väčší, tak sa aktuálny pixel nevykreslí - bude neviditeľný.
Ak je menšia, potom sa jej farba zadá do vyrovnávacej pamäte snímok a nová hĺbka
- do Z-bufferu. To zaisťuje, že vzdialené objekty sa prekrývajú viac ako
milovaní.
Alfa kanál a alfa-miešanie.
Textúra spolu s informáciami o farbe vo formáte RGB pre každý pixel môže uložiť stupeň priehľadnosti, ktorý sa nazýva alfa kanál. Počas vykresľovania bude farba predtým nakreslených pixelov v rôznej miere „prepúšťať“ a miešať sa s farbou výstupných pixelov, výsledkom čoho je obraz s rôznymi úrovňami priehľadnosti. Toto sa nazýva alfa miešanie. Táto technika sa používa veľmi často: na simuláciu vody, skla, hmly, dymu, ohňa a iných priesvitných predmetov.
Antialiasing
Metóda boja proti „stupňovitému“ efektu a ostrým polygónovým hraniciam, ktoré vznikajú v dôsledku nedostatočného rozlíšenia obrazu. Najčastejšie sa realizuje vykreslením obrázka v oveľa vyššom rozlíšení ako je nastavené, po ktorom nasleduje interpolácia na požadované. Preto je antialiasing stále veľmi náročný na množstvo videopamäte a rýchlosť 3D akcelerátora.
Detailné textúry
Technika na zabránenie rozmazaniu textúr v malej vzdialenosti od objektu
a dosiahnuť efekt jemného reliéfu povrchu bez nadmerného zväčšenia veľkosti
textúr Na tento účel použite hlavnú textúru normálnej veľkosti, na ktorú
menší je superponovaný - s pravidelným vzorom šumu.
Frame buffer
Časť video pamäte, v ktorej sa vykonáva tvorba obrazu. Zvyčajne sa používajú dve (menej často tri) vyrovnávacie pamäte snímok: jedna (predná alebo predná vyrovnávacia pamäť) sa zobrazuje na obrazovke a druhá (zadná alebo zadná vyrovnávacia pamäť) sa používa na vykresľovanie. Hneď ako bude pripravený ďalší snímok, vymenia si úlohy: na obrazovke sa zobrazí druhá vyrovnávacia pamäť a prvá sa prekreslí.
Svetelné mapy
Jednoduchá a stále často používaná metóda simulácie osvetlenia, ktorá spočíva v prekrytí iného na hlavnej textúre - mapy ožiarenia, ktorej svetlé a tmavé časti zosvetľujú alebo stmavujú obraz základného. Svetelné mapy sú vopred vypočítané aj vo fáze vytvárania 3D sveta a sú uložené na disku. Táto metóda funguje dobre pre veľké, staticky osvetlené plochy.
Mapovanie prostredia
Imitácia reflexných plôch pomocou špeciálnej textúry - mapy prostredia, ktorá je obrazom sveta obklopujúceho objekt.
Multitexturing
Prekrytie viacerých textúr v jednom prechode akcelerátora. Napríklad hlavná textúra,
mapy ožiarenia a podrobné mapy textúr. Moderné grafické karty môžu
spracujte naraz aspoň 3-4 textúry. Ak multitexturing nie je podporovaný
(alebo je potrebné naniesť viac vrstiev textúr, ako dokáže urýchľovač
„jedným ťahom“), potom sa použije niekoľko priechodov, ktoré, prirodzene,
oveľa pomalšie.
Osvetlenie
Proces výpočtu farby a osvetlenia pixelu každého trojuholníka
v závislosti od blízkych svetelných zdrojov pomocou jedného
z metód tieňovania. Často sa používajú tieto metódy:
- ploché tienenie. Trojuholníky majú rovnaké osvetlenie po celom svojom povrchu;
- Gouraudove tienenie. Informácie o úrovni svetla a farbe vypočítané pre jednotlivé vrcholy trojuholníka sú jednoducho interpolované cez povrch celého trojuholníka;
- Phong tieňovanie. Osvetlenie sa vypočítava individuálne pre každý pixel. Metóda najvyššej kvality.
Pixel
Jediný bod na obrazovke, minimálny prvok obrazu. Vyznačuje sa farebnou hĺbkou v bitoch, ktorá určuje maximálny možný počet farieb, a skutočnou hodnotou farby.
Priestor alebo súradnicový systém
Nejaká časť trojrozmerného sveta, v ktorej sa odpočítavanie vykonáva od nejakého pôvodu súradníc. Musí existovať svetový súradnicový systém, vzhľadom na počiatok ktorého sa meria poloha a orientácia všetkých ostatných objektov v 3D svete a každý z nich má svoj vlastný súradnicový systém.
Procedurálne textúry
Textúry, ktoré sú generované rôznymi algoritmami za behu, namiesto toho, aby ich vopred nakreslili umelci. Procedurálne textúry môžu byť buď statické (drevo, kov atď.) alebo animované (voda, oheň, oblaky). Výhodou procedurálnych textúr je absencia opakujúceho sa vzoru a nižšie náklady na video pamäť na animáciu. Je tu však aj nevýhoda - sú potrebné výpočty pomocou CPU alebo shaderov.
Bump mapping
Efekt získania drsného povrchu mapy nerovností pomocou dodatočnej textúry nazývanej mapa nerovností. Geometria povrchu sa nemení, takže efekt je jasne viditeľný iba v prítomnosti dynamických svetelných zdrojov.
Vykresľovanie
Proces vykresľovania trojrozmerného obrazu. Pozostáva z mnohých etáp, ktoré sa súhrnne nazývajú plynovod.
Texel
Pixel, ale nie obrazovka, ale textúra. Jeho minimálny prvok.
Textúrovanie alebo mapovanie textúr
Najbežnejšou metódou realistického modelovania povrchov je prekrytie textúr obrázkami na nich. V tomto prípade sa samozrejme berie do úvahy vzdialenosť, perspektíva a orientácia trojuholníka.
textúra
Dvojrozmerný obrázok je bitmapa „natiahnutá“ na 3D objekt. Pomocou textúr nastavujete rôzne parametre materiálu, z ktorého je objekt zložený: jeho vzor (najtradičnejšie použitie), stupeň osvetlenia jeho rôznych častí (mapa osvetlenia alebo svetelná mapa), schopnosť odrážať svetlo ( zrkadlová mapa) a rozptýli ju (difúzna mapa), nepravidelnosti (hrboľatá mapa) atď.
Teselácia
Proces delenia zložitých mnohouholníkov a zakrivených plôch, popísaných matematickými funkciami, na trojuholníky prijateľné pre 3D akcelerátor. Tento krok je často voliteľný; napríklad 3D modely vo väčšine hier už zvyčajne pozostávajú z trojuholníkov. Ale napríklad zaoblené steny v Quake III: Arena sú príkladom objektu, pre ktorý je teselácia nevyhnutná.
Bod alebo vrchol (vertex)
Bod v priestore definovaný tromi súradnicami (x, y, z). Jednotlivé body sa používajú zriedka, ale sú základom pre zložitejšie objekty: čiary, trojuholníky, bodové sprity. Okrem samotných súradníc možno k bodu „pripojiť“ aj ďalšie údaje: súradnice textúry, vlastnosti osvetlenia a hmly atď.
Transformácia
Všeobecný termín pre proces viackrokovej transformácie 3D objektov na dvojrozmerný obraz na obrazovke. Predstavuje preklad množiny vrcholov z jedného súradnicového systému do druhého.
Trojuholník
Takmer všetka trojrozmerná grafika pozostáva z trojuholníkov ako najjednoduchších a najpohodlnejších primitív na spracovanie - tri body vždy jednoznačne definujú rovinu v priestore, čo sa o zložitejších polygónoch povedať nedá. Všetky ostatné polygóny a zakrivené povrchy sú rozdelené na trojuholníky (v podstate ploché oblasti), ktoré sa potom používajú na výpočet osvetlenia a aplikáciu textúr. Tento proces sa nazýva teselácia.
Filtrovanie textúry
Metóda na zlepšenie kvality textúrovania pri zmene vzdialenosti od pozorovateľa. Najjednoduchšia metóda, bilineárne filtrovanie, používa priemernú farebnú hodnotu štyroch susedných textúrových texelov. Zložitejšie, trilineárne filtrovanie, tiež využíva informácie z úrovní MIP. Najmodernejšou a najkvalitnejšou (a zároveň najpomalšou) metódou je anizotropná filtrácia, ktorá vypočíta výslednú hodnotu pomocou celej sady (zvyčajne od 8 do 32) texelov nachádzajúcich sa v blízkosti.
Shader (shader)
Malý program pre urýchľovač grafického procesora (GPU), ktorý špecifikuje
mu spôsob spracovania trojrozmernej grafiky.
| Niektoré možnosti implementované Používanie shaderov
|
| Zaujímavé odkazy
www.scene.org www.nvidia.com/view.asp?PAGE=demo_catalog www.nvidia.com/search.asp?keywords=Demo www.cgshaders.org |
Počítačová grafika zaznamenala výrazný pokrok s príchodom možnosti ukladať obrázky a zobrazovať ich na displeji počítača, katódovej trubici.
Aktuálny stav
Hlavné aplikácie
Vývoj v oblasti počítačovej grafiky bol spočiatku poháňaný len akademickým záujmom a odohrával sa vo vedeckých inštitúciách. Postupne sa počítačová grafika pevne udomácnila v každodennom živote a v tejto oblasti bolo možné realizovať komerčne úspešné projekty. Medzi hlavné oblasti použitia technológií počítačovej grafiky patria:
- Špeciálne efekty, Vizuálne efekty (VFX), digitálna kinematografia;
- Digitálna televízia, World Wide Web, videokonferencie;
- Digitálna fotografia a výrazne zvýšené možnosti spracovania fotografií;
- Vizualizácia vedeckých a obchodných údajov;
- Počítačové hry, systémy virtuálnej reality (napríklad simulátory riadenia lietadiel);
- Počítačová grafika pre film a televíziu
Vedecká práca
Počítačová grafika je tiež jednou z oblastí vedeckej činnosti. V oblasti počítačovej grafiky sa obhajujú dizertačné práce a konajú sa rôzne konferencie:
- Siggraph konferencia, ktorá sa konala v USA
- Konferencia Grafikon, ktorá sa konala v Rusku
- CG podujatie, ktoré sa konalo v Rusku
- CG Wave, ktorá sa konala v Rusku
Na Fakulte výpočtovej matematiky a informatiky Moskovskej štátnej univerzity je laboratórium počítačovej grafiky.
Technická stránka
Na základe metód používaných na definovanie obrázkov možno grafiku rozdeliť do kategórií:
2D grafika
Zároveň nie každý obrázok môže byť reprezentovaný ako súbor primitív. Tento spôsob prezentácie je vhodný pre diagramy, používa sa pre škálovateľné fonty, obchodnú grafiku a veľmi často sa používa na vytváranie karikatúr a jednoducho videí s rôznym obsahom.
Rastrová grafika
Príklad rastrového obrázku
Rastrová grafika vždy pracuje na dvojrozmernom poli (matici) pixelov. Každému pixelu je priradená hodnota – jas, farba, priehľadnosť – alebo kombinácia týchto hodnôt. Rastrový obrázok má niekoľko riadkov a stĺpcov.
Bez veľkých strát je možné rastrové obrázky iba zmenšiť, aj keď niektoré detaily obrázka potom navždy zmiznú, čo je iné vo vektorovom znázornení. Zväčšovanie rastrových obrázkov má za následok „krásny“ pohľad na zväčšené štvorce tej či onej farby, ktoré boli predtým pixelmi.
Každý obrázok môže byť znázornený v rastrovej forme, ale tento spôsob ukladania má svoje nevýhody: väčšie množstvo pamäte potrebnej na prácu s obrázkami, straty pri úpravách.
Fraktálna grafika
Fraktálny strom
Fraktál- objekt, ktorého jednotlivé prvky dedia vlastnosti nadradených štruktúr. Keďže k detailnejšiemu popisu prvkov menšieho rozsahu dochádza pomocou jednoduchého algoritmu, takýto objekt možno opísať len niekoľkými matematickými rovnicami.
Fraktály umožňujú popísať celé triedy obrázkov, ktorých detailný popis si vyžaduje relatívne málo pamäte. Na druhej strane sú fraktály zle použiteľné na obrázky mimo týchto tried.
3D grafika
3D grafika(3D - z angl. troch rozmerov- „tri dimenzie“) pracuje s objektmi v trojrozmernom priestore. Výsledkom je zvyčajne plochý obraz, projekcia. Trojrozmerná počítačová grafika je široko používaná v kine a počítačových hrách.
V 3D počítačovej grafike sú všetky objekty zvyčajne reprezentované ako súbor povrchov alebo častíc. Minimálna plocha sa nazýva mnohouholník. Trojuholníky sa zvyčajne vyberajú ako mnohouholníky.
Všetky vizuálne transformácie v 3D grafike sú riadené maticami (pozri tiež: afinná transformácia v lineárnej algebre). V počítačovej grafike sa používajú tri typy matíc:
- posunová matica
- škálovacia matica
Každý polygón môže byť reprezentovaný ako množina súradníc jeho vrcholov. Takže trojuholník bude mať 3 vrcholy. Súradnice každého vrcholu sú vektor (x, y, z). Vynásobením vektora príslušnou maticou dostaneme nový vektor. Po vykonaní takejto transformácie so všetkými vrcholmi mnohouholníka dostaneme nový mnohouholník a po transformácii všetkých mnohouholníkov dostaneme nový objekt, otočený/posunutý/zmenšený vzhľadom k pôvodnému objektu.
Každý rok sa konajú 3D grafické súťaže ako Magick next-gen alebo Dominance War.
CGI grafika
Hlavný článok: CGI (film)
Reprezentácia farieb v počítači
Na prenos a ukladanie farby v počítačovej grafike sa používajú rôzne formy jej znázornenia. Vo všeobecnosti je farba súborom čísel, súradníc v nejakom systéme farieb.
Štandardné metódy ukladania a spracovania farieb v počítači sú určené vlastnosťami ľudského zraku. Najbežnejšie systémy sú RGB pre displeje a CMYK pre tlač.
Niekedy sa používa systém s viac ako tromi komponentmi. Odrazové alebo emisné spektrum zdroja je zakódované, čo umožňuje presnejší popis fyzikálnych vlastností farby. Takéto schémy sa používajú pri fotorealistickom 3D vykresľovaní.
Skutočná stránka grafiky
Akýkoľvek obrázok na monitore sa vďaka svojej rovine stáva rastrom, pretože monitor je matica, pozostáva zo stĺpcov a riadkov. Trojrozmerná grafika existuje len v našej predstavivosti, keďže to, čo vidíme na monitore, je projekcia trojrozmernej postavy a priestor si vytvárame my sami. Grafická vizualizácia teda môže byť len rastrová a vektorová a spôsob vizualizácie je len raster (súbor pixelov) a spôsob definovania obrázku závisí od počtu týchto pixelov.
pozri tiež
- Grafické užívateľské rozhranie
- Monotyp fraktálov
Odkazy
- Seliverstov M. "3D kino - nové alebo dobre zabudnuté staré?"
- 3D počítačová grafika v adresári odkazov projektu Open Directory (dmoz).
Poznámky
Literatúra
| Portál "Počítačová grafika" | |
| Počítačová grafika na Wikimedia Commons |
- Nikulin E.A. Počítačová geometria a algoritmy počítačovej grafiky. - Petrohrad: BHV-Petersburg, 2003. - 560 s. - 3000 kópií. - ISBN 5-94157-264-6
- Počítač kreslí fantastické svety (2. časť) // Počítač získava inteligenciu = Artificial Intelligence Computer Images / ed. V.L. Stefanyuk. - M.: Mir, 1990. - 240 s. - 100 000 kópií. - ISBN 5-03-001277-X (ruština); 7054 0915 5 (angličtina)
- Donald Hearn, M. Pauline Baker. Počítačová grafika a štandard OpenGL = Počítačová grafika s OpenGL. - 3. vyd. - M.: “Williams”, 2005. - S. 1168. - ISBN 5-8459-0772-1
- Edward Angel. Interaktívna počítačová grafika. Úvodný kurz založený na OpenGL = Interactive Computer Graphics. Prístup zhora nadol s otvoreným GL. - 2. vyd. - M.: “Williams”, 2001. - S. 592. - ISBN 5-8459-0209-6
- Sergeev Alexander Petrovič, Kushchenko Sergej Vladimirovič. Základy počítačovej grafiky. Adobe Photoshop a CorelDRAW - dva v jednom. Vlastný návod na použitie. - M.: „Dialektika“, 2006. - S. 544. -
Konštrukcia trojrozmerného obrazu
S rastom výpočtového výkonu a dostupnosťou pamäťových prvkov, s príchodom vysokokvalitných grafických terminálov a výstupných zariadení bola vyvinutá veľká skupina algoritmov a softvérových riešení, ktoré umožňujú vytvárať na obrazovke obraz, ktorý predstavuje určitú trojrozmernú scénu. Prvé takéto riešenia boli určené pre architektonické a strojárske konštrukčné problémy.
Pri vytváraní trojrozmerného obrazu (statického alebo dynamického) sa uvažuje o jeho konštrukcii v rámci určitého súradnicového priestoru, ktorý je tzv. etapa. Scéna zahŕňa prácu v trojrozmernom, trojrozmernom svete – preto sa smer nazýva trojrozmerná (3-dimenzionálna, 3D) grafika.
Na javisko sú umiestnené samostatné objekty zložené z geometrických objemových telies a rezov zložitých plôch (najčastejšie tzv. B-splines). Na vytvorenie obrazu a vykonávanie ďalších operácií sú plochy rozdelené na trojuholníky - minimálne ploché obrazce - a následne sú spracované presne ako súbor trojuholníkov.
V ďalšej fáze" sveta” súradnice uzlov mriežky sa prepočítavajú pomocou maticových transformácií na súradnice druhov, t.j. v závislosti od uhla pohľadu na scénu. Pozícia bodu pohľadu sa zvyčajne nazýva polohu kamery.
Pracovný priestor prípravného systému
Blender 3D grafika (príklad zo stránky
http://www.blender.org)
Po formovaní rám(„drôtená sieť“) premaľovanie- dávajúci povrchom predmetov určité vlastnosti. Vlastnosti povrchu sú primárne určené jeho svetelnými charakteristikami: svietivosť, odrazivosť, pohltivosť a schopnosť rozptylu. Tento súbor charakteristík umožňuje určiť materiál, ktorého povrch sa modeluje (kov, plast, sklo atď.). Transparentné a priesvitné materiály majú množstvo ďalších charakteristík.
Zvyčajne počas tohto postupu budete tiež odrezanie neviditeľných plôch. Existuje veľa metód na vykonávanie takéhoto rezania, ale najobľúbenejšou metódou sa stala
Z-buffer, keď sa vytvorí pole čísel označujúcich „hĺbku“ - vzdialenosť od bodu na obrazovke k prvému nepriehľadnému bodu. Ďalšie povrchové body budú spracované až vtedy, keď bude ich hĺbka menšia a potom sa súradnica Z zníži. Sila tejto metódy priamo závisí od maximálnej možnej vzdialenosti bodu scény od obrazovky, t.j. na počte bitov na bod vo vyrovnávacej pamäti.
Výpočet realistického obrazu. Vykonávanie týchto operácií umožňuje vytvárať tzv pevné modely objekty, ale tento obrázok nebude realistický. Ak chcete vytvoriť realistický obraz, zdroje svetla a je vykonaný výpočet osvetlenia každý bod viditeľných plôch.
Aby objekty boli realistické, povrch objektov je „zakrytý“ textúra - obrázok(alebo postup, ktorý ho tvorí), určenie nuansy vzhľadu. Postup sa nazýva „mapovanie textúr“. Počas aplikácie textúry sa používajú techniky naťahovania a vyhladzovania - filtrácia. Napríklad anizotropné filtrovanie, uvedené v popise grafických kariet, nezávisí od smeru transformácie textúry.
Po určení všetkých parametrov je potrebné vykonať procedúru tvorby obrazu, t.j. výpočet farby bodov na obrazovke. Postup výpočtu je tzv vykresľovanie.Pri vykonávaní takéhoto výpočtu je potrebné určiť svetlo dopadajúce na každý bod modelu s prihliadnutím na skutočnosť, že sa môže odrážať, že povrch môže blokovať iné oblasti od tohto zdroja atď.
Na výpočet osvetlenia sa používajú dve hlavné metódy. Prvým je metóda inverzné sledovanie lúčov. S touto metódou vypočíta sa trajektória týchto lúčov, ktoré nakoniec dopadnú na pixely obrazovky- obrátene. Výpočet sa vykonáva samostatne pre každý z farebných kanálov, pretože svetlo rôznych spektier sa na rôznych povrchoch správa odlišne.
Druhá metóda - metóda emisivity - zahŕňa výpočet integrálnej svietivosti všetkých plôch spadajúcich do rámu a výmenu svetla medzi nimi.
Výsledný obraz zohľadňuje zadané charakteristiky fotoaparátu, t.j. Diváci.
V dôsledku veľkého počtu výpočtov je teda možné vytvárať obrázky, ktoré je ťažké odlíšiť od fotografií. Aby znížili počet výpočtov, snažia sa znížiť počet objektov a tam, kde je to možné, nahradiť výpočet fotografiou; napríklad pri vytváraní pozadia obrázka.
Pevný model a konečný výsledok výpočtu modelu
(príklad zo stránky http://www.blender.org)
Animácia a virtuálna realita
Ďalším krokom vo vývoji 3D realistických grafických technológií bola možnosť animácie – pohybu a zmeny scény po snímke. Takýto objem výpočtov spočiatku zvládali len superpočítače a tie slúžili na tvorbu prvých trojrozmerných animačných videí.
Neskôr bol vyvinutý hardvér špeciálne navrhnutý pre výpočtovú techniku a zobrazovanie - 3D urýchľovače. To umožnilo vykonávať takúto formáciu v zjednodušenej forme v reálnom čase, čo sa používa v moderných počítačových hrách. V skutočnosti teraz aj bežné grafické karty obsahujú takéto nástroje a sú akýmsi minipočítačom na úzky účel.
Pri tvorbe hier, natáčaní filmov, vývoji simulátorov, pri úlohách modelovania a navrhovania rôznych objektov má úloha vytvoriť realistický obraz ešte jeden významný aspekt - modelovanie nielen pohybu a zmien objektov, ale aj modelovanie ich správania zodpovedajúceho fyzickému princípy okolitého sveta.
Tento smer, berúc do úvahy použitie všetkých druhov hardvéru na prenos vplyvov vonkajšieho sveta a zvýšenie účinku prítomnosti, sa nazýva virtuálna realita.
Na implementáciu takéhoto realizmu sú vytvorené špeciálne metódy na výpočet parametrov a transformáciu objektov - zmeny priehľadnosti vody v dôsledku jej pohybu, výpočet správania a vzhľadu ohňa, výbuchov, kolízií predmetov atď. Takéto výpočty sú pomerne zložité a na ich implementáciu v moderných programoch bolo navrhnutých niekoľko metód.
Jedným z nich je spracovanie a použitie shadery - postupy, ktoré menia osvetlenie(alebo presná poloha)v kľúčových bodoch podľa nejakého algoritmu. Toto spracovanie vám umožňuje vytvárať efekty „žiariaceho oblaku“, „výbuchu“, zvyšovať realizmus zložitých objektov atď.
Objavili sa a štandardizujú sa rozhrania pre prácu s „fyzickou“ zložkou tvorby obrazu - čo umožňuje zvýšiť rýchlosť a presnosť takýchto výpočtov, a tým aj realizmus vytvoreného modelu sveta.
Trojrozmerná grafika je jednou z najpozoruhodnejších a komerčne najúspešnejších oblastí vo vývoji informačných technológií a často sa nazýva jedným z hlavných stimulov pre vývoj hardvéru. Trojrozmerné grafické nástroje sa aktívne využívajú v architektúre, strojárstve, vedeckej práci, filmovaní, počítačových hrách a výučbe.
Príklady softvérových produktov
Maya, 3DStudio, Blender
Téma je veľmi atraktívna pre študentov akéhokoľvek veku a vzniká vo všetkých fázach štúdia predmetu informatika. Atraktivitu pre študentov vysvetľuje veľká tvorivá zložka v praktickej práci, vizuálny výsledok, ako aj široké aplikované zameranie témy. Znalosti a zručnosti v tejto oblasti sú potrebné takmer vo všetkých odvetviach ľudskej činnosti.
Na základnej škole sa berú do úvahy dva typy grafiky: rastrová a vektorová. V dôsledku toho sa diskutuje o otázkach odlíšenia jedného druhu od druhého - o pozitívnych aspektoch a nevýhodách. Oblasti použitia týchto typov grafiky vám umožnia zadať názvy konkrétnych softvérových produktov, ktoré umožňujú spracovať ten alebo onen typ grafiky. Preto budú na základných školách vo väčšej miere žiadané materiály na témy: rastrová grafika, farebné modely, vektorová grafika. Na strednej škole je táto téma doplnená o zohľadnenie vlastností vedeckej grafiky a možností trojrozmernej grafiky. Preto budú relevantné nasledovné témy: fotorealistické obrázky, modelovanie fyzického sveta, kompresia a ukladanie grafických a streamovaných dát.
Väčšinu času strávi praktickou prácou príprava a spracovanie grafických obrázkov pomocou rastrových a vektorových grafických editorov. Na základnej škole je to zvyčajne Adobe Photoshop, CorelDraw a/alebo MacromediaFlach. Rozdiel medzi štúdiom niektorých softvérových balíkov na základnej a strednej škole sa vo väčšej miere prejavuje nie v obsahu, ale vo formách práce. Na základnej škole ide o praktickú (laboratórnu) prácu, v dôsledku ktorej žiaci ovládajú softvérový produkt. Na strednej škole sa hlavnou formou práce stáva individuálny workshop alebo projekt, kde hlavnou zložkou je obsah zadanej úlohy a softvérové produkty používané na jej riešenie zostávajú iba nástrojom.
Vstupenky pre základné a stredné školy obsahujú otázky týkajúce sa teoretických základov počítačovej grafiky a praktických zručností pri spracovaní grafických obrázkov. Časti témy, ako je výpočet informačného objemu grafických obrázkov a vlastnosti grafického kódovania, sú prítomné v materiáloch kontrolného merania jednotnej štátnej skúšky.
Ako bolo uvedené vyššie, počítačovú grafiku možno rozdeliť do troch hlavných kategórií podľa toho, ako sú obrázky opísané: rastrová, vektorová a trojrozmerná grafika. Medzi dvojrozmernou grafikou zvláštnym spôsobom vyniká pixelová a fraktálna grafika. Špeciálnu pozornosť si vyžadujú aj 3D, CGI a infografika.
Pixelová grafika
Termín „pixelová grafika“ (z angl. pixel ) označuje formu digitálneho obrazu vytvoreného na počítači pomocou rastrového grafického editora, kde je obrázok upravovaný na úrovni pixelov (bodov) a rozlíšenie obrázka je také nízke, že jednotlivé pixely sú jasne viditeľné.
Existuje všeobecná mylná predstava, že akýkoľvek výkres vytvorený pomocou rastrových editorov je pixel art. To nie je pravda, pixelový obrázok sa líši od bežnej rastrovej technológie – manuálna úprava obrázku pixel po pixeli. Preto je pixel art charakteristický svojou malou veľkosťou, obmedzenou farebnou paletou a (zvyčajne) nedostatkom anti-aliasingu.
Pixelová grafika využíva len tie najjednoduchšie nástroje rastrových grafických editorov, ako sú Ceruzka, Rovná (čiara) alebo Výplň (vyplnenie farbou). Pixelová grafika pripomína mozaiku a krížikovú výšivku alebo korálkovú výšivku – keďže dizajn je tvorený malými farebnými prvkami, podobne ako pixely moderných monitorov.
Fraktálna grafika
Fraktál je objekt vytvorený z nepravidelných jednotlivých častí, ktoré sú podobné celému objektu. Keďže k detailnejšiemu popisu prvkov menšieho rozsahu dochádza pomocou jednoduchého algoritmu, takýto objekt možno opísať len niekoľkými matematickými rovnicami.
Ryža. 8.5.
Fraktálna grafika je nevyhnutná pri vytváraní umelých hôr, oblakov a morských vĺn. Vďaka fraktálom sa dajú ľahko zobraziť zložité objekty, ktorých obrazy sú podobné prírodným. Fraktály umožňujú popísať celé triedy obrázkov, ktorých podrobný popis si vyžaduje relatívne málo pamäte (obr. 8.5). Na druhej strane sú fraktály zle použiteľné na obrázky mimo týchto tried.
3D grafika
Trojrozmerná grafika (3D - z angličtiny 3 Rozmery – tri rozmery) – tri rozmery obrazu) – časť počítačovej grafiky, súbor techník a nástrojov (softvér aj hardvér) určených na zobrazenie trojrozmerných objektov (obr. 8.6).
Ryža. 8.6.
3D obraz na rovine sa od dvojrozmernej líši tým, že zahŕňa konštrukciu geometrickej projekcie trojrozmerného modelu scény na rovinu (napríklad obrazovku počítača) pomocou špecializovaných programov (avšak s tvorbou a implementáciu 3D -zobrazuje a 3D -tlačiarne, trojrozmerná grafika nemusí nevyhnutne zahŕňať projekciu na rovinu). V tomto prípade môže model zodpovedať objektom z reálneho sveta (autá, budovy, hurikán, asteroid) alebo môže byť úplne abstraktný (projekcia štvorrozmerného fraktálu).
3D modelovanie je proces vytvárania trojrozmerného modelu objektu. Úloha 3D - modelovanie – na vytvorenie trojrozmerného obrazu požadovaného objektu. Pomocou trojrozmernej grafiky môžete vytvoriť presnú kópiu konkrétneho objektu a vytvoriť novú, dokonca neskutočnú reprezentáciu objektu, ktorý nikdy neexistoval.
Trojrozmerná grafika pracuje s objektmi v trojrozmernom priestore. Zvyčajne je výsledkom plochý obraz, projekcia. Trojrozmerná počítačová grafika sa široko používa v televízii, kine, počítačových hrách a pri navrhovaní tlačiarenských produktov.
Trojrozmerná grafika sa aktívne používa na vytváranie obrázkov na rovine obrazovky alebo tlačeného listu vo vede a priemysle (napríklad v systémoch automatizácie dizajnu (CAD)); na vytváranie pevných prvkov: budov, častí strojov, mechanizmov), architektonickú vizualizáciu (sem patrí aj tzv. „virtuálna archeológia“) v moderných medicínskych vizualizačných systémoch.
3D grafika sa zvyčajne zaoberá virtuálnym, imaginárnym, trojrozmerným priestorom, ktorý sa zobrazuje na plochom, dvojrozmernom povrchu displeja alebo kúsku papiera. Akýkoľvek obrázok na monitore sa vďaka jeho rovine stáva rastrom, pretože monitor je matica, pozostáva zo stĺpcov a riadkov. Trojrozmerná grafika existuje len v našej predstavivosti – to, čo vidíme na monitore, je projekcia trojrozmernej postavy a priestor si vytvárame my sami. Grafická vizualizácia teda môže byť len rastrová a vektorová a spôsob vizualizácie je len raster (súbor pixelov), spôsob definovania obrázku závisí od počtu týchto pixelov.
V súčasnosti je známych niekoľko metód zobrazovania trojrozmerných informácií v objemovej forme, hoci väčšina z nich predstavuje objemové charakteristiky veľmi podmienene, pretože pracujú so stereo obrazom. Z tejto oblasti si môžeme všimnúť stereo okuliare, virtuálne prilby, 3D -displeje schopné zobrazovať trojrozmerné obrázky.
- grafické umenie
Termín "CGI grafika" generované počítačom snímka znamená počítačom generované obrázky) označuje statické a pohyblivé obrázky vytvorené trojrozmernou počítačovou grafikou a používané vo výtvarnom umení, tlači, filmových špeciálnych efektoch, televízii a simuláciách. Počítačové hry zvyčajne používajú počítačovú grafiku v reálnom čase, ale občas sa pridávajú aj herné videá založené na CGI.
Vytváranie pohyblivých obrázkov prebieha pomocou počítačovej animácie, čo je užšia oblasť CGI grafiky, použiteľná aj v kinematografii, kde umožňuje vytvárať efekty, ktoré nie je možné dosiahnuť pomocou tradičného makeupu a animatroniky. Počítačová animácia dokáže nahradiť prácu kaskadérov a komparzistov, ale aj kulís.
Infografika
Termín „infografika“ (z lat. informácie uvedomenie, vysvetlenie, prezentácia; a iná gréčtina grafika - písaný, od grafo – píšem) označujú grafický spôsob prezentácie informácií, údajov a poznatkov.
Rozsah aplikácií infografiky je obrovský – geografia, žurnalistika, vzdelávanie, štatistika, odborné texty. Pomáha nielen organizovať veľké množstvo informácií, ale aj jasnejšie ukázať vzťah predmetov a faktov v čase a priestore, ako aj demonštrovať trendy.
Infografikou možno nazvať akúkoľvek kombináciu textu a grafiky vytvorenú so zámerom vyrozprávať príbeh alebo sprostredkovať skutočnosť. Infografika funguje tam, kde potrebujete ukázať štruktúru a algoritmus niečoho, vzťah objektov a faktov v čase a priestore, ukázať trend, ukázať, ako niečo vyzerá, usporiadať veľké množstvo informácií.
Infografika je vizuálna reprezentácia informácií. Používa sa tam, kde je potrebné rýchlo a jasne prezentovať zložité informácie.
- Animatronika - technika používaná v kinematografii, animácii a počítačovom modelovaní na vytváranie špeciálnych efektov pre pohyb umelých častí ľudského tela, tela zvierat alebo iných predmetov.