Комп’ютерна 3D-графіка

 3D графіка – це один з розділів комп’ютерної графіки, який оперує прийомами та інструментами для зображення об’ємних об’єктів і управління ними в тривимірному просторі.

В результаті використання 3D графіки об’єкт може бути представлений у вигляді «плоского» зображення – проекції об’єкта, або як 3D-анімації.

3D графіку широко застосовують в кінематографі і комп’ютерних іграх. Але в зв’язку з тим, що комп’ютерні та 3D технології набирають обертів, тривимірну графіку також використовують в науці, промисловості, медицині і архітектури.

Для одержання тривимірного зображення на площині потрібні такі кроки:

• Моделювання — створення тривимірної математичної моделі сцени і об’єктів в ній.
• Рендеринг (візуалізація) — побудова проєкції відповідно до обраної фізичної моделі.
• Виведення отриманого зображення на пристрій виведення — дисплей або принтер.

Але в зв’язку зі створенням 3Д-принтерів і 3Д-дисплеїв іноді зовсім не обов’язково проектувати об’єкт на площину.

Моделювання:

Сцена (віртуальний простір моделювання) 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 проєкції)
• 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.)

Завдання тривимірного моделювання — описати ці об’єкти і розмістити їх у сцені з допомогою геометричних перетворень відповідно до вимог до майбутнього зображення.

Рендеринг — в комп’ютерній графіці – це процес отримання зображення за моделлю з допомогою комп’ютерної програми. Тут модель – це опис тривимірних об’єктів (3D) певною мовою програмування і у вигляді структури даних. Такий опис може містити геометричні дані, положення точки спостерігача, інформацію про освітлення. А зображення – це цифрове растрове зображення.

Переваги:

• Тривимірне моделювання дає дуже точну модель, максимально наближену до реальності.
• Сучасні програми допомагають досягти високої деталізації.
• Висловити тривимірний об’єкт у двомірної площини не просто, тоді як 3D візуалізації дає можливість ретельно опрацювати і що саме головне, проглянути всі деталі. Це більш природний спосіб візуалізації

Недоліки:

• підвищені вимоги до апаратної частини комп’ютера
• необхідність великої підготовчої роботи
• меньша, ніж при використанні двовимірної графіки, свобода у формуванні зображення
• необхідність контроля над взаємним розміщенням об’єктів у складі сцен, особливо при виконанні анімації;

Найпоширеніше програмне забеспечення:

• 3ds Max
• Maya
• Blender
• Cinema 4D
• Lightwave 3D