Раньше, говоря о компьютерной графике, мы имели в виду двумерные («плоские») изображения. Невозможно «повернуть» автомобиль, изображённый на таком рисунке, и посмотреть на него с другой стороны. В то же время реальный автомобиль — это трёхмерный объект, поэтому при решении многих задач его «плоской» модели (рисунка, фотографии) недостаточно.
Трёхмерная графика (3D-графика, от англ. 3-Dimensions — 3 измерения) — это раздел компьютерной графики, который занимается созданием моделей и изображений трёхмерных объектов.
В программах для работы с 3D-графикой строятся трёхмерные (пространственные) модели объектов, в которых каждая точка имеет три координаты (а не две, как на «плоском» рисунке). Затем пользователь может выбрать в пространстве точку наблюдения и получить плоское изображение, т. е. построить проекцию трёхмерной сцены на плоскость. Многие программы позволяют создавать анимацию, показывающую движение трёхмерных объектов в пространстве.
3D-модели применяются не только для построения двумерных изображений. Их используют для различных вычислений, например для расчёта прочности деталей. В последние годы активно разрабатываются 3D-принтеры, которые позволяют методом послойной печати построить объёмный физический объект (чаще всего из пластика) по его трёхмерной модели.
Перечислим важнейшие области применения трёхмерной графики:
• компьютерное проектирование машин и механизмов (САПР — системы автоматизированного проектирования[1]);
• компьютерные тренажёры и обучающие программы;
• построение трёхмерных моделей в науке, промышленности, медицине;
• дизайн зданий и интерьера (внутренней обстановки);
• компьютерные эффекты в кино и телевидении; существуют даже полнометражные фильмы, которые полностью созданы с помощью трёхмерной графики и анимации;
• телевизионная реклама;
• интерактивные игры.
Создание изображений с помощью 3D-графики включает несколько этапов:
1) моделирование — создание трёхмерных объектов, персонажей;
2) текстурирование (раскраска) — наложение на модели рисунков (текстур), которые имитируют реальный материал (дерево, мрамор, металл, кожу и пр.);
3) освещение — установка и настройка источников света;
4) анимация — описание изменения объектов во времени (изменение положения, углов поворота, свойств);
5) съёмка — установка камер (выбор точек съёмки), перемещение камер по сцене;
6) рендеринг (визуализация) — построение фотореалистичного изображения или анимации.
Среди профессиональных программ 3D-моделирования наиболее популярны продукты фирмы Autodesk (www.autodesk.com):3D Studio MAX, Maya и AutoCAD, а также программа Cinema4D фирмы MAXON (www.maxon.net). Мы будем использовать для иллюстраций свободно распространяемый пакет Blender (www.blender.org), версии которого существуют для операционных систем Windows, Linux, Mac OS и других.
Для работы с программами трёхмерной графики нужен компьютер с мощным процессором и большим объёмом оперативной и дисковой памяти. Построение качественных фотореалистичных изображений (которые выглядят как фотографии) занимает огромное время, иногда несколько часов расчётов на один кадр.
Во многих программах есть возможность сетевого рендеринга, когда для расчёта изображения используются мощности нескольких компьютеров, объединённых в сеть (англ. render farm — рендер-фермы).
3. Дополнительный мтериал
6 самых популярных программ для 3D-моделирования
Роль 3D моделирования в современном мире
3D моделирование в современном мире
Трехмерное моделирование в современном мире
Трехмерная графика в современном мире
3D-моделирование: особенности и направления технологии
Презентации:
https://drive.google.com/drive/folders/1gE6-W6gAQbO8mx-y6N1U9iaqXz-6NRaC?usp=sharing (если не получается перейти по сслыка, то скопируйте ее в буфер обмена и вставьте в строку адреса браузера)
4. Домашнее задание
В тетради или оформите в электронном виде (тест/презентация) ответы на следующие вопросы
1. Как строится двумерное изображение трёхмерной модели?
2. В каких задачах необходимо использование трёхмерных моделей?
3. Как вы думаете, в каком виде хранится в памяти информация о трёхмерных объектах?
4. На каких этапах создания изображений в программах 3D-моделирования используется векторная и растровая графика?
5. Объясните, что такое моделирование, текстурирование, рендеринг.
6. Объясните, почему для работы с программами трёхмерной графики требуются мощные компьютеры.
7. Что такое проекции? Зачем они нужны?
8. Чем отличаются перспективные и ортогональные проекции? Когда их удобно использовать?
5. Указать время отправки выполнения задания
Домашнюю работу (скан или фото, фай) отправть на электронную почту stteach@yandex.ru. В теме письма написать: Фамилия Имя КлассЛитера Инф Койков.
Например: Иванов Иван 10А Инф Койков
Работу выполнить до 24 мая 2020
[1] В английском языке — CAD-системы (САБ — Computer Aided Design, проектирование с помощью компьютера).