Grafika trójwymiarowa...

Wpis opublikowany przez Zdrowy Kwiecień 30, 2010

1014 wyświetleń

No właśnie. Czy ktoś z was wie tak naprawdę jak to działa ? Przypuszczam, że wielu z was jest w tej sprawie laikami, więc zabiorę się do bardziej szczegółowego opisu tego co niemalże codziennie podziwiacie na ekranach swoich monitorów...

Tak więc grafika trójwymiarowa jest jedną z dziedzin grafiki komputerowej. Dziedzina ta zajmuje się różnorakim wizualizowaniem i przedstawianiem obiektów trójwymiarowych. Geometria tych że obiektów jest przedstawiana na wiele różnych sposobów:

1 sposób:

Opis matematyczny- obiekty są określane za pomocą równań matematycznych. Są to na przykład: kule, sześciany, płaszczyzny i tym podobne proste obiekty trójwymiarowe. Są programy które tylko w ten sposób modelują obiekty. Jednym z nich jest np. POV-Ray.

2 sposób:

Siatka wielokątów- obiekty są budowane z płaskich wielokątów, które maja wspólne wierzchołki oraz krawędzie. Zwane są również poligonami. Można tak modelować bardzo skomplikowane obiekty, o ile siatka takich wielokątów jest dostatecznie gęsta.

Jest jeszcze kilka sposobów o ile się nie mylę, ale nie będę wam robił totalnie wody z mózgu...

Realizm grafiki komputerowej jest bardzo ważny. Aby uzyskać odpowiedni efekt należy wymodelować światła, nadać kolory obiektom, tekstury oraz odpowiednią fakturę, określa cienie rzucane przez poszczególne obiekty, odbicia i załamania światła itd., itp.

Metody na uzyskanie fotorealistycznego efektu są bardzo kosztowne obliczeniowo (np. raytracing, radiosity odpowiadają za rozproszenie światła oraz jego załamanie) i dla tego aby uzyskać odpowiedni efekt trzeba czasem czekać naprawdę długo... W grach komputerowych efekty wymienione wyżej, są obliczane na każdy piksel z osobna. Jest to również bardzo "mulący" sposób, ale dzięki wspomaganiu sprzętowemu (Pixel Shader) animacja jest generowana w czasie rzeczywistym.

Aktualnie karty graficzne potrafią odciążyć procesor i wykonywać takie obliczenia:

-Skalowanie geometryczne (obrót obiektów, skalowanie ich)

-Mapowanie wypukłości (bump mapping)

-cieniowanie wielokątów

-modele oświetlenia

-teksturowanie obiektów

Dzisiaj procesory kart graficznych (GPU) są w stanie wygenerować dowolne efekty graficzne (np. HDR rendering).

Czym jest HDR ? Technologia która pozwala na renderowanie świata z realistycznym oświetleniem, przy użyciu szerokiego zakresu jasności oświetlenia. Różnica jest dostrzegana w ciemnych lub jasnych elementach sceny, gdzie symulowane jest natężenie światła o wyższym niż możliwy do osiągnięcia na ekranie monitora (np. efekt oślepienia gdy spojrzymy w słońce lub bardzo jasny obiekt, lub gdy wyjdziemy z ciemnego a wejdziemy do jaśniejszego pomieszczenia).

Czym jest radiosity ? Metoda wykorzystywana do wyznaczenia globalnego rozkładu oświetlenia scen trójwymiarowych. Radiosity wyznacza globalny rozkład światła uwzględniając pochłonięcia i odbicia światła jakie mają miejsce na wszystkich powierzchniach znajdujących się na scenie. Czyli modeluje prawie dokładnie to samo, co obserwujemy w rzeczywistym świecie.

Oto przykład:

Oto render wykorzystujący niemalże wszystkie wymienione efekty (wykonany w POW-Ray):

Światło wolumetryczne- technika za której pomocą symuluje się cząsteczki światła rozpraszane w dymie lub unoszącym się w powietrzu kurzu. Cząsteczki wymieszane w powietrzu powodują:

-rozpraszanie światła, obserwowane jako snop światła;

-tłumienie światła;

-absorpcję fal o określonej długości.

Oświetlenie globalne- model oświetlenia za pomocą którego każdy obiekt na scenie jest oświetlany nie tylko przez główne źródło światła, ale również przez inne obiekty które odbijają światło.

Jest wiele programów do wyrenderowania statycznej lub dynamicznej grafiki komputerowej. Są między innymi to:

-Blender

-Maya

-POV-Ray

-3D Studio Max

-Bryce

-Terragen

Nie wymienię tutaj wszystkich tego typu programów bo jest ich na prawdę wiele...

Mam nadzieję, że was nieco oświeciłem