ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (нпи) имени М. И. Платова Онлайнплатформа юргпу(нпи) Трёхмерная графика
 Скачать 4.39 Mb.
|
|
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Трёхмерная графика Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объёмных объектов в трёхмерном пространстве. ►Графическое изображение трёхмерных объектов отличается тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. Однако, с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Применение трехмерной графики Визуальные спецэффекты для кино и видеоиндустрии Телевизионная реклама Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Интерактивные игры Компьютерные тренажеры и обучающие программы Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Промышленный и архитектурный дизайн Научная, медицинская и судебная визуализация Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Трехмерные объекты делятся Геометрические Негеометрические Моделирование объектов В первом приближении все создаваемые трехмерные объекты можно разделить на геометрические и негеометрические. ►Первые из них используются для моделирования объектов вещественного мира (персонажей, предметов). ►Вторые же применяются для придания сцене реалистичности (например, правильного освещения), для моделирования физических сил, действующих на объекты (например, гравитации или порывов ветра). ►Другими словами, геометрические объекты будут присутствовать в визуализированном кадре явно (как кривые или поверхности), а негеометрические — опосредствованно (в виде бликов, теней, ускорений). Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Виды трехмерной графики полигональная аналитическая фрактальная сплайновая Метод моделирования Плоскость (полигон) Формула Треугольник Сплайн Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Полигональное моделирование ►Полигональное моделирование - это вид 3Д моделирования, который появился в то время, когда для определения местонахождения точки необходимо было вручную вводить ее координаты по осям X, Y, Z. Если три точки координат задать как вершины и соединить их ребрами, то получится треугольник, который в 3Д моделировании называют полигоном. ►Полигон с тремя вершинами называется триангулированным полигоном, с четырьмя вершинами – квадриангулированным полигоном. Соединенные между собой полигоны образуют полигональную сетку или полигональный объект. Для того, чтобы края модели не имели граненого вида, необходимо, чтобы полигоны были малого размера, а поверхность объекта состояла из маленьких плоскостей. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Фрактальное моделирование ►Фрактал - это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов. ►Существует большое количество графических изображений, которые являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, "дракон" Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Сплайновое моделирование ►Сплайновое моделирование - это вид 3Д моделирования, при котором модель создается при помощи сплайнов (Сплайн − от англ. spline – гибкое лекало, в 3D – это трехмерная кривая). Линии сплайнов задаются трехмерным набором контрольных точек в пространстве, которые и определяют гладкость кривой. Все сплайны сводятся к сплайновому каркасу, на основе которого уже будет создаваться огибающая трехмерная геометрическая поверхность. Основными базовыми сплайновыми примитивами являются:
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Аналитическое моделирование ► В АГ объекты задаются аналитически, т.е. формулами. ► Например: шар радиуса r с центром в точке (x0,y0,z0 ): (x-x0)2 +(y-y0)2 +(z-z0)2 =r2 Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Создание трёхмерного изображения Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги: ►Моделирование - создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней; ►Текстурирование - назначение поверхностям моделей растровых или 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) - автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом; ►Рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью; ►Композитинг (компоновка) - доработка изображения; ►вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Программы для 3Д моделирования Autodesk 3d max (с помощью данной программы были созданы некоторые сцены таких фильмов, как «Матрица», «Парк юрского периода», «Лара Крофт» и другие). Autodesk Maya (очень популярная программа в кинематографе. С помощью нее были созданы персонажи Голлум («Властелин колец»), мышонок Литтл Стюарт и даже Шрек). Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Autodesk Softimage (с помощью данной программы создавались рекламные ролики M&M's и Coca-Cola, фильмы «Город грехов», «Аватар», «Братья Гримм»). Autodesk Mudbox – программа, специализирующаяся на высокополигональном моделировании. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) ZBrush от Pixologic – программа специально созданная для высокополигонального моделирования и 3Д скульптинга. Rhinoceros 3D – программа, специализирующаяся на NURBS моделировании. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова Онлайн-платформа ЮРГПУ(НПИ) Google SketchUp – программа для моделирования относительно простых трёхмерных объектов — строений, мебели, интерьера и экстерьера помещений. Достоинства и недостатки трехмерной графики Недостатки: · Значительный объем файлов · Программная зависимость · Высокая стоимость различных 3-D редакторов Достоинства: · Реалистичность · Возможность использования трехмерных объектов для создания приложений (игр и т.д.) · Свобода трансформаций объектов |