Trojrozměrná grafika se dnes v našich životech tak pevně usadila, že někdy ani nevěnujeme pozornost jejím projevům.

Při pohledu na billboard s vyobrazením interiéru pokoje nebo reklamní video o zmrzlině, sledování políček akčního filmu netušíme, že za tím vším se skrývá pečlivá práce mistra 3D grafiky.

3D grafika je

3D grafika (trojrozměrná grafika)- jedná se o speciální typ počítačová grafika- soubor metod a nástrojů používaných k vytváření obrazů 3D objektů (trojrozměrných objektů).

3D obraz není těžké odlišit od dvourozměrného, ​​protože jde o vytvoření geometrické projekce 3D modelu scény do roviny pomocí specializovaných softwarových produktů. Výsledným modelem může být objekt z reality, například model domu, auta, komety, nebo může být zcela abstraktní. Proces konstrukce takového trojrozměrného modelu se nazývá a je zaměřen především na vytvoření vizuálního trojrozměrného obrazu modelovaného objektu.

Dnes můžete na základě 3D grafiky vytvořit vysoce přesnou kopii skutečného objektu, vytvořit něco nového a oživit ty nejnerealističtější designové nápady.

Technologie 3D grafiky a technologie 3D tisku pronikly do mnoha oblastí lidské činnosti a přinášejí obrovské zisky.

3D obrazy nás každý den bombardují v televizi, ve filmech, při práci s počítačem a ve 3D hrách, z billboardů, jasně reprezentující sílu a úspěchy 3D grafiky.

Výdobytky moderní 3D grafiky se využívají v následujících odvětvích

1. Kinematografie a animace- vytváření trojrozměrných postav a realistických speciálních efektů . Stvoření počítačové hry - vývoj 3D postav, prostředí virtuální reality, 3D objektů pro hry.
2. Reklamní- možnosti 3D grafiky umožňují výhodně prezentovat produkt na trhu, pomocí 3D grafiky můžete vytvořit iluzi křišťálově bílé košile nebo lahodné ovocné zmrzliny s čokoládovými lupínky apod. Přitom ve skutečnosti může mít inzerovaný produkt mnoho nedostatků, které se snadno skryjí za krásné a kvalitní obrázky.
3. Vzhled interiéru- design a vývoj interiérového designu se dnes také neobejde bez trojrozměrné grafiky. 3D technologie umožňují vytvářet realistické 3D modely nábytku (pohovka, křeslo, židle, komoda atd.), přesně opakující geometrii předmětu a vytvářející imitaci materiálu. Pomocí 3D grafiky můžete vytvořit video zobrazující všechna podlaží navržené budovy, která možná ještě ani nezačala stavět.

Kroky k vytvoření 3D obrazu

Chcete-li získat 3D obraz objektu, musíte provést následující kroky

1. Modelování- konstrukce matematického 3D modelu obecné scény a jejích objektů.
2. Texturování zahrnuje aplikaci textur na vytvořené modely, úpravu materiálů a vytvoření realistického vzhledu modelů.
3. Nastavení osvětlení.
4. (pohybující se předměty).
5. Vykreslování- proces vytváření obrazu předmětu pomocí dříve vytvořeného modelu.
6. Skládání nebo skládání- následné zpracování výsledného obrazu.

Modelování- vytváření virtuálního prostoru a objektů v něm, zahrnuje vytváření různých geometrií, materiálů, světelných zdrojů, virtuálních kamer, dalších speciálních efektů.

Nejběžnější softwarové produkty pro 3D modelování jsou: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Texturování je překryv na povrchu vytvořeného trojrozměrného modelu rastrového nebo vektorového obrázku, který umožňuje zobrazit vlastnosti a materiál objektu.

Osvětlení- tvorba, nastavení směru a úprava zdrojů osvětlení ve vytvářené scéně. Grafické 3D editory zpravidla používají tyto typy světelných zdrojů: bodové světlo (divergentní paprsky), všesměrové světlo (všesměrové světlo), směrové světlo (paralelní paprsky) atd. Některé editory umožňují vytvořit objemový zdroj svitu (Sférické světlo).

Fotorealistický obraz 3D scény je speciální obraz scény, který bere v úvahu stíny vrhané předměty a také jevy, jako je odraz a lom světla.

Program má tři různé mechanismy pro vytváření fotorealistických obrázků. První z nich používá aplikaci POV-Ray , druhá – vestavěná technologie NVIDIA OptiX , třetí používá Embree - jádro pro sledování paprsků vyvinuté společností Intel.

Výběr a úprava kvality obrazu

Málokdy se podaří vytvořit úspěšný fotorealistický snímek na první pokus. Obvykle budete muset vytvořit několik fotorealistických testovacích obrázků, které vám pomohou upravit polohu kamery, jas a polohu světel a také zkontrolovat, zda je animace správná. Poté se provede finální vizualizace.

Vytvoření fotorealistického obrazu však může trvat různě dlouho v závislosti na složitosti scény a parametrech, které určují kvalitu obrazu. Znalost těchto parametrů na jedné straně pomáhá vyhnout se zbytečnému času strávenému zkušebním snímkováním a na druhé straně pomáhá dosáhnout více Vysoká kvalita konečný obrázek.

Existují různé parametry, které umožňují měnit kvalitu výsledného fotorealistického snímku.

Kvalita síťoviny . Tento parametr se nastavuje v parametrech dokumentu (příkaz ST: Document Parameters) a kromě fotorealismu ovlivňuje i kvalitu zobrazení objektů ve 3D okně.

Kromě toho lze pomocí panelu přistupovat k nastavení kvality obrazu Pohled .

Čím vyšší je tento parametr, tím déle trvá export scény do formátu POV, tím více paměť s náhodným přístupem Používá se POV-Ray a delší POV-Ray vede předběžná příprava scény před vykreslením (Parsing). V tomto ohledu je vhodné při provádění předběžné vizualizace snížit kvalitu pletiva možná i na minimum. Při provádění finálního vykreslování je lepší nastavit kvalitu sítě na maximum.

1. Fotorealistický vzhled

Tento mechanismus pro generování fotorealistických obrázků je založen na Technologie NVIDIA OptiX. Je navržen tak, aby generoval vysoce kvalitní fotorealistické obrazy s přihlédnutím k osvětlení, stejně jako materiálovým vlastnostem, jako je průhlednost, index lomu, vlastnosti povrchu atd.

Mechanismus umožňuje získat fotorealistický obraz přímo z prostředí T-FLEX CAD, za předpokladu uživatelsky přívětivé rozhraní ovládání parametrů scény, kvality generování obrazu a také možnost uložit výsledky generování do souboru a tisknout. Pomocí tohoto mechanismu můžete získat fotorealistický obraz nejen z 3D modelů, ale také z importovaných 3D obrázků.

Technologie NVIDEA OptiX se používá k vytváření fotorealistických videí při nahrávání animací demontáže v příkazu „3VX: Disassembly“

Třetí engine pro generování fotorealistických obrázků využívá Embree, ray tracing engine vyvinutý společností Intel.

Embree využívá pro své výpočty centrální procesor a vyznačuje se vysokým výkonem a kvalitou obrazu.

Rozhraní pro práci s NVIDIA Optix je totožné s rozhraním pro práci s Embree, proto budou níže popsány společně.

Práce s týmem

Chcete-li volat volbu, použijte příkaz:

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhled → Fotorealismus → Fotorealistický vzhled (NVIDIA GPU)
Klávesnice	Textové menu
<3RV>	Nástroje > Fotorealistické zobrazení (NVIDIA GPU)

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhled → Fotorealismus → Fotorealistický pohled (CPU)
Klávesnice	Textové menu
	Nástroje > Fotorealistické zobrazení (CPU)

Po aktivaci příkazu se objeví nové okno, ve kterém se obrázek vygeneruje.

Kvalita vytvořeného obrázku do značné míry závisí na počtu iterací. Iterace je výpočet barvy obrazových pixelů. Počet iterací závisí na velikosti obrázku, hustotě sítě a počtu objektů.

Počet iterací je zobrazen ve spodní části obrazovky.

V závislosti na výkonu počítače, složitosti modelu a zavedená kvalita Proces generování obrazu může trvat několik minut až několik hodin.

Panel nástrojů zobrazuje možnosti pro práci s příkazem.

Vytiskněte obrázek. Umožňuje vytisknout výsledný obrázek.

Uložit obrázek. Umožňuje exportovat výsledný obrázek do souborů v rastrových formátech *.bmp, *.jpg, *gif, *tiff, *tif, *.png, *.tga. Soubor můžete pojmenovat a určit, kam bude uložen.

Zobrazit možnosti . Umožňuje nastavit parametry generování snímků. Více Detailní popis možnosti jsou uvedeny níže.

Uzamknout parametry zobrazení. Umožňuje opravit směr pohledu a měřítko obrazu. Otočení modelu je nemožné.

Restartujte generování. Restartuje generování fotorealistického obrázku a aktuální výsledky se resetují.

Pozastavit generování. Umožňuje dočasně zastavit generování snímků. Tím se uvolní prostředky počítače vynaložené na tento proces, což zvyšuje výkon.

Výběr kvality generovaného obrázku. V rozevíracím seznamu můžete vybrat jednu ze čtyř hodnot kvality obrazu.

Pro obrázky konceptů se používá nízká a střední kvalita. Při výběru této kvality systém automaticky vypočítá minimální počet iterací potřebných k získání snímků s určitou úrovní „šumu“.

Chcete-li získat co nejrealističtější obrázky, měli byste vybrat kvalitu Vysoká nebo Maximální. Při maximální kvalitě je počet iterací neomezený.

Výběr aktuální aktivní kamery. Umožňuje vybrat jednu z kamer přítomných ve 3D scéně. Snímek bude vytvořen podle polohy vybrané kamery.

Kromě výše uvedených možností „Kvalita obrazu" Lze jej změnit pomocí rozevíracího seznamu v okně ST: Parametry dokladu na záložce “ 3D".

Čím vyšší kvalita, tím vyšší hustota sítě. Pro získání co nejrealističtějších snímků se doporučuje nastavit kvalitu alespoň na " Zvýšeno."

Tento parametr je zvláště důležitý, pokud má model zaoblené povrchy.

Vizuálně rozlišujte mezi obrázky různé kvality.

Velmi hrubý	Standard	Velmi vysoko

Proces vytváření fotorealistických obrázků má vysoké požadavky na systémové charakteristiky. Podrobnější informace o nich naleznete na našich webových stránkách nebo v kapitole „Rychlý start“.

Generování obrazu lze kdykoli zastavit. Výsledný výsledek lze pomocí volby uložit do počítače nebo pomocí volby ihned odeslat k tisku.

Výsledek operace:

Fotorealistický obraz

Soubory s příklady vytváření fotorealistických obrázků jsou v knihovně "3D příklady 15\Servisní nástroje\Materiály a fotorealismus».

Pro snadné použití můžete na obrazovce současně zobrazit okno fotorealistického pohledu a okno modelu. Chcete-li to provést, musíte použít příkaz „WO: Otevřete nové okno dokumentu».

V zobrazeném dialogovém okně musíte z rozevíracího seznamu vybrat „Fotorealistický vzhled" Pomocí čtyř rozevíracích seznamů můžete nakonfigurovat pohodlné uspořádání oken na obrazovce.

Možnosti obrázku

Zapadnout do okna . Tato možnost je aktivní pouze tehdy, když je "" Je-li tato možnost povolena, obraz zadané velikosti se zcela zobrazí na obrazovce. Pevná velikost obrázku. Po aktivaci umožňuje nastavit velikost vytvořeného obrázku. Tím povolíte možnost panelu nástrojů „Uzamknout parametry zobrazení". Velikost obrázku se udává v pixelech. Obraz zadané velikosti bude vytvořen celý, bez ohledu na to, zda se vejde na obrazovku nebo ne. Pro získání vysoce kvalitních obrázků se doporučuje nastavit pevnou velikost obrázku na co největší. Kvalita obrazu. Tato možnost opakuje seznam nastavení z hlavního panelu. Jediným rozdílem je možnost ručně nastavit počet iterací výběrem kvality obrazu "Zvyk“ a do pole zadejte požadované číslo. Počet odrazů paprsku. Parametr je důležitý při generování lomů a odrazů.

Nastavení pozadí a textury se zcela shodují se stejnojmennými standardními parametry 3D zobrazení. Více si o nich můžete přečíst v kapitole „Práce s 3D pohledovým oknem».

Faktor okolního jasu. Umožňuje upravit jas scény úpravou množství světla dopadajícího na objekty.

Standardně jsou nastaveny optimální parametry pro vytvoření fotorealistického obrázku.

Příklady fotorealistických obrázků

NVIDIA Optix:

Embree:

2. Realistický obraz

Tento mechanismus využívá technologii POV-Ray, což je program, který využívá ray tracing. Podmínky pro generování obrazu jsou specifikovány v T-FLEX CADu v textové podobě. Aplikace POV-Ray je součástí balení. Kromě toho lze aplikaci stáhnout z příslušné webové stránky.

Obrázek v T-FLEX CAD Fotorealistický obrázek (POV-Ray)

Fotorealistický obraz je získán pomocí ray-tracingu. K tomu použijte aplikaci POV-Ray, která je součástí dodávky.

Je třeba poznamenat, že aplikace POV-Ray vyžaduje samostatnou instalaci. Chcete-li to provést, musíte na instalačním disku CD vybrat soubor „ povwin36.exe "z adresáře "POV-Ray". Instalace POV-Ray se provádí v angličtině. Pro uživatele, kteří nejsou obeznámeni anglický jazyk, doporučujeme kliknout na všechna schvalovací tlačítka ([ Další ], [Ano] nebo [Souhlasím ]) v postupně se objevujících dialogových oknech.

Pro získání fotorealistického 3D obrazu je scéna exportována do formátu POV pomocí nastavení aktuálního 3D okna. Dále se automaticky spustí aplikace POV-Ray, která vygeneruje výsledný obrázek. Jakmile je generování dokončeno, výsledný obrázek lze prohlížet v zobrazovacím okně a v případě potřeby uložit do souboru.

Při exportu do POV-Ray jsou textury aplikovány na objekty stejným způsobem, jako jsou zobrazeny v okně T-FLEX CAD 3D. Navíc spolu s POV-Ray můžete používat textury všech formátů podporovaných POV-Ray (gif, tga, iff, ppm, pgm, png, jpeg, tiff, sys).

POV-Ray funguje paralelně s jinými systémy, tzn. Po spuštění této aplikace můžete pokračovat v práci v T-FLEX CAD. V závislosti na složitosti generovaného obrazu však může POV-Ray vyžadovat více zdrojů a pak se práce v T-FLEX CAD zpomalí.

Práce s týmem

Chcete-li vytvořit fotorealistický obrázek, použijte „3VY: Vytvořte realistický obraz" Tento příkaz je dostupný, když je aktivní 3D okno. Před vyvoláním příkazu musíte nastavit 3D scénu do požadované polohy, set požadovaný materiál operace, světelné zdroje (můžete použít světelné zdroje na kameře). Při vytváření fotorealistického obrazu se doporučuje použít perspektivní promítání.

Příkaz se volá následujícím způsobem:

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhled → Fotorealismus → Realistický obraz (POV-ray)
Klávesnice	Textové menu
<3VY >	Nástroje > Realistický obrázek (POV-ray)

T-FLEX CAD ukládá informace o umístění aplikace POV-Ray a kontroluje její přítomnost při každém přístupu.

V případě, že je POV-Ray voláno poprvé, a také pokud systém nemůže tuto aplikaci najít, T-FLEX CAD si vyžádá cestu k ní. V tomto případě se na obrazovce objeví dialogové okno, pomocí kterého je třeba nastavit cestu k aplikaci POV-Ray. Aplikace se obvykle nachází v následující cestě: "Program Files\POV-Ray pro Windows v3.6\bin" Absence odpovídajícího adresáře znamená, že aplikace není nainstalována (viz odstavec „Základní ustanovení”).

Po vyvolání příkazu se na obrazovce objeví dialogové okno.

Šířka a výška . Nastavte šířku a výšku vytvořeného fotorealistického obrázku v pixelech. Ve výchozím nastavení je nastavena velikost aktuálního 3D okna.

Vyhlazení barev. Zodpovědný za vyhlazení barev generovaného obrázku. Hodnota tohoto parametru musí být větší než 0.

Čím nižší je tato hodnota, tím měkčí bude přechod z jedné barvy do druhé vypadat, ale v tomto případě bude vykreslování (tedy výpočet obrazu) trvat déle. Hodnotu tohoto parametru lze vybrat ze seznamu nebo nastavit nezávisle.

POV-Ray používá k popisu 3D scény speciální jazyk. S jeho pomocí je možné nastavit velké množství různých charakteristik pro povrch materiálu, ale i pro vnitřek materiálu. Proto má materiál v T-FLEX CAD speciální instrukce, které určují, jak bude materiál vypadat při vykreslení v POV-Ray (příkaz „3MT:Upravit materiály", tlačítko [ Materiál POV ]). Při kontrole "Používejte náhražky materiálů“, budou tyto instrukce přeneseny do POV-Ray. Všechny materiály dodávané se systémem obsahují specifické pokyny pro POV-Ray. Kromě materiálů bude POV i exportovat dodatečné pokyny pro světelný zdroj (viz "Možnosti světelného zdroje", parametr "POV instrukce").

Pokud zaškrtávací políčko " Používejte náhražky materiálů» je zakázáno, pokyny automaticky generované T-FLEX CAD budou odeslány do POV-Ray na základě vlastností materiálu, jako je barva a odrazivost.

Ve 3D okně je ke kameře standardně přiřazen jeden nebo více světelných zdrojů. Tyto světelné zdroje jsou orientovány vzhledem ke kameře a pohybují se s ní (viz popis "Možnosti 3D zobrazení"). Pokud zaškrtávací políčko "Exportujte světla na kameře» je zapnuto, tyto světelné zdroje se přenesou do POV-Ray.

Uložit výsledek do. Zobrazí se cesta k dočasně vygenerovanému výstupnímu souboru, který POV-Ray použije k uložení výsledného obrázku formát bmp a T-FLEX CAD k přečtení. Pokud se tedy aplikace T-FLEX CAD zavře před získáním výsledku, obrázek z tohoto souboru lze později zobrazit pomocí jakéhokoli jiného prohlížeče obrázků.

Vše je dočasné generované soubory Během procesu generování jsou obrázky vytvořeny ve složce zadané v systémové proměnné TEMP. Po vytvoření obrázku jsou všechny soubory kromě výstupního odstraněny. Samotný výstupní soubor je uložen v této složce, dokud není vytvořen nový fotorealistický obrázek.

Informace pro uživatele se zkušenostmi s POV-Ray

Parametry světelného zdroje. Při vytváření fotorealistického obrazu pomocí konvenčních světelných zdrojů jsou stíny objektů velmi jasné, protože světelné zdroje jsou nekonečně malé. Ve skutečnosti se to stává velmi zřídka, takže stíny jsou nejčastěji vyhlazeny. Použití zdrojů rozptýleného světla vyhladí stíny a zlepší kvalitu a realističnost obrazu. V difuzních světelných zdrojích se místo jednoho bodového světelného zdroje používá několik vzájemně posunutých bodových zdrojů. Čím více jsou posunuty, tím méně jasný bude stín. Čím větší počet bodových zdrojů má difúzní zdroj, tím vyšší je rozostření stínu a tím více času zabere vykreslení.

Normální světlo Rozptýlené světlo

Difuzní zdroj světla v POV-Ray je soubor bodových zdrojů světla. Tyto světelné zdroje jsou umístěny ve formě obdélníku, orientovaného nějakým způsobem vzhledem k určenému středu. Počet světelných zdrojů podél každé strany obdélníku se může lišit. Aby se světelný zdroj vytvořený v T-FLEX CAD stal zdrojem rozptýleného světla v POV-Ray, musí být ve vlastnostech světelného zdroje v poli “POV Instructions” zapsáno následující:

area_light<0.035, 0, 0>, <0, 0.035, 0.035>, 5, 5 adaptivní 1 jitter

Zde jsou v trojúhelníkových závorkách uvedeny souřadnice protilehlých rohů obdélníku vzhledem k výchozímu bodu (bodu, ve kterém se nachází zdroj rozptýleného světla). "5, 5" je počet světelných zdrojů v každém směru. V tomto případě je celkový počet bodových světelných zdrojů 5x5=25. „adaptivní 1 jitter“ - další parametry, včetně optimalizace výpočtů stínů.

Anti aliasing. Během normální vizualizace může na hranicích objektů docházet ke gradaci a nespojitosti tenkých čar. Vyhlazení pomocí dalších výpočtů může snížit Negativní vliv těchto jevů.

Okraj zubaté vyhlazování povoleno

Anti-aliasing je založen na vykreslování částí scény se zvýšeným rozlišením. Zároveň se zpomaluje vykreslování scény. Proto byste během fáze zkušebního vykreslování neměli povolovat vyhlazování. Pro finální vykreslení je ale vhodné povolit vyhlazování.

Difuzní osvětlení (Radiosity). Běžné vykreslování počítá s přímým osvětlením, při kterém jsou osvětleny pouze ty oblasti předmětů, které jsou přímo osvětleny světlem ze světelného zdroje. Ve skutečném světě však světlo nepochází pouze ze zdrojů. Odráží se i od předmětů osvětlených přímým světlem. POV-Ray má schopnost umožnit mechanismus pro výpočet difúzního osvětlení, což v některých případech pomáhá zlepšit realističnost obrazu.

Normální osvětlení Okolní osvětlení

Kvůli velké množství dodatečné výpočty, použití mechanismu difuzního osvětlení může vést k výraznému zpomalení vykreslování. Proto by mělo být použití okolního osvětlení při zkušebním zobrazování prováděno pouze při nízkém rozlišení.

Chcete-li povolit mechanismus rozptýleného osvětlení, přejděte na " Povolit čáry "Okno". Vytvoření fotorealistického obrázku» zapište si následující:

globální nastavení(

radiosity (počítat 500 minimum_reuse 0,018 jas 0,8))

Význam těchto pokynů, stejně jako další informace týkající se mechanismu difuzního osvětlení, byste měli nalézt v dokumentaci aplikace POV-Ray.

Rozlišení obrazu. Tento parametr výrazně ovlivňuje čas strávený vizualizací. Při nezměněné kvalitě obrazu je rychlost vykreslování přímo úměrná ploše výsledného obrazu. Při testování vizualizace se můžete omezit na malá rozlišení, například 320*240.

Další soubor INI: Když spustíte aplikaci POV-Ray, vytvoří se soubor s rozšíření ini, kde se zapisují exportovaná nastavení. V případě potřeby můžete zadat další nastavení a dokonce přepsat ta vygenerovaná v T-FLEX CAD jejich zadáním v tomto souboru. V tomto případě je název tohoto souboru uveden v poli tohoto dialogu.

Zahrnout řádky : Do pole tohoto dialogu můžete vložit řetězce, což jsou výrazy zapsané ve formátu POV, které budou vloženy do exportovaného souboru.

Vysvětlení: Když spustíte příkaz, vytvoří se soubor POV, který má následující strukturu:

● <генерируемые переменные>

● <включаемые строки>

● <экспортированная 3D сцена>.

Generované proměnné

V exportovaném souboru jsou zahrnuty následující proměnné:

● fAspectRatio – šířka/výška obrazovky. Při přepisování nastavení Šířka a Výška v dalším souboru INI je třeba tuto proměnnou přepsat pomocí<включаемые строки>.

● vSceneMin a vSceneMax – vrcholy krychle, které omezují 3D scénu ve 3D prostoru.

● vSceneCenter – střed krychle.

● fSceneSize – délka úhlopříčky krychle.

● vCameraPos – poloha kamery.

● vCamera2Scene – vektor z vCameraPos do středu krychle.

● fCamera2Scene – délka vektoru vCamera2Scene.

● cBackColor – barva pozadí.

Tyto proměnné lze přepsat nebo použít v<включаемых строках>.

Například:

#declare cBackColor<0.1, 0.1, 0.1>

vzdálenost fCamera2Scene / 2

rgb<0, 0, 1>

fog_offset vSceneMin . z

fog_alt (vSceneMax . z – vSceneMin . z) / 4

nahoru<0, 0, 1>

předefinuje barvu pozadí a nastaví modrou mlhu v závislosti na poloze a velikosti 3D scény.

Po nastavení všech potřebných parametrů pro vytvoření fotorealistického obrázku je potřeba kliknout na tlačítko [ OK ]. Někdy se při spouštění POV-Ray může objevit dialogové okno "", pro spuštění aplikace v tomto případě stačí kliknout na tlačítko [ OK].

Při vytváření animace s povoleným fotorealismem v příkazu ":Animujte model" je vhodné počkat, až se první snímek vykreslí v POV-Ray, abyste se ujistili, že okno " O POV-Ray(tm) pro Windows “ se neobjevuje a neruší vytváření animace.

Po spuštění POV-Ray se ovládání přenese do T-FLEX CADu (tj. můžete s ním dále pracovat). Na konci generování obrazu nebo pokud je přerušeno, se na obrazovce objeví následující zpráva:

Pokud potřebujete zobrazit výsledný obrázek, musíte kliknout na tlačítko [ Ano ]. V důsledku toho se otevře okno pro prohlížení, jehož obrázek lze uložit do souboru. Pokud zobrazení a uložení výsledného obrázku není nutné, klikněte na [ Ne ]. V tomto případě bude výsledek fotorealistického obrázku nějakou dobu uložen v systémovém adresáři (dokud nebude vytvořen další fotorealistický obrázek) TEPL.

Před dokončením generování obrázku můžete znovu spustit POV-Ray (počet takových spuštění není omezen). Poté T-FLEX CAD provádějící export do POV na konci procesu generování předchozího obrázku vytvoří nové spuštění Aplikace POV-Ray. Je tak implementována fronta úloh pro generování obrázků, tzn. nová úloha se spustí po dokončení generování předchozí.

Příklady fotorealistických obrázků CAD modelů T-FLEX

Prototypy pro fotorealismus

Ve standardní instalaci existují prototypy speciálně navržené pro rychlé vytvoření fotorealistického obrazu. Chcete-li vytvořit dokumenty založené na těchto prototypech, musíte zavolat příkaz „:Vytvořit nový dokument na základě souboru prototypu“ a na kartě „ Fotorealismus » vyberte jeden ze dvou prototypů: « Pokoj" nebo " Létání kolem objektu».

V každém z těchto prototypů je předem vytvořeno několik světelných zdrojů, kamera a souřadnicový systém pro propojení 3D fragmentu. Polohu těchto prvků lze změnit podle vašeho uvážení přesunutím odpovídajících prvků v okně výkresu. Ve 2D okně je také malý návod, jak používat prototyp.

Obvykle se práce s těmito prototypy provádí následovně: na základě jednoho z prototypů se vytvoří nový dokument. Do tohoto dokumentu je vložen 3D model (ve vhodném měřítku) jako 3D fragment nebo 3D obrázek, jehož fotorealistický obraz je třeba získat. Dále je provedeno několik zkušebních renderů pro určení vhodného umístění světelných zdrojů a kamery. Na závěr je provedena finální vizualizace.

Nastavení, která je třeba zadat pro zkušební a finální vizualizaci, budou popsána níže. Nejprve je však třeba říci o charakteristické rysy každý z prototypů.

Prototyp "pokoj" » je určen k vytvoření statického obrazu. V tomto prototypu se scéna skládá z „místnosti“, dvou světel a kamery. Navíc byl pro pohodlí předem vytvořen souřadnicový systém pro propojení 3D fragmentu. Ve výchozím nastavení nejsou dvě stěny a strop „místnosti“ viditelné, ale lze je zviditelnit, pokud zrušíte zaškrtnutí políčka „Skrýt strop“ ve 2D okně.

Prototyp" Létání kolem objektu“ je určen jak pro tvorbu statického obrazu, tak pro tvorbu fotorealistické animace, ve které se kamera pohybuje kolem objektu. Jeviště se skládá z velké kruhové plošiny, tří světelných zdrojů a kamery. Ve scéně byl předem vytvořen souřadnicový systém pro propojení 3D fragmentu. Poloha kamery navíc souvisí s výrazem a závisí na snímku, ve kterém se scéna nachází. Ve 2D okně je potřeba nastavit dobu trvání animace (tedy dobu, po kterou kamera obletí objekt a vrátí se na původní místo). Scéna musí být animována pomocí proměnné „frame“, přičemž je třeba vzít v úvahu, že počet snímků za sekundu je 25.

Příklad použití prototypu "Létání kolem objektu" se nachází v knihovně "3D příklady 15", ve složce "Servisní nástroje\ Fotorealistický obrázek\ Průlet kolem objektu". Otevřením souboru "Scéna založená na prototype.grb", musíte vybrat kameru ve 3D okně " Fotoaparát " Dále musíte použít příkaz „AN: Animate model“ a provést animaci na proměnné „frame“ od 0 do 250 s kroky 1.

3D modelování a vizualizace jsou nezbytné při výrobě produktů nebo jejich balení, stejně jako při vytváření prototypů produktů a vytváření 3D animací.

Služby 3D modelování a vizualizace jsou tedy poskytovány, když:

• posouzení fyzických a technických vlastností výrobku je nutné ještě předtím, než bude vytvořen v původní velikosti, materiálu a konfiguraci;
• je nutné vytvořit 3D model budoucího interiéru.

V takových případech se určitě budete muset uchýlit ke službám specialistů v oblasti 3D modelování a vizualizace.

3D modely- nedílná součást vysoce kvalitních prezentací a technické dokumentace, stejně jako základ pro vytvoření prototypu produktu. Zvláštností naší společnosti je schopnost provést celý cyklus práce na vytvoření realistického 3D objektu: od modelování až po prototypování. Vzhledem k tomu, že veškerou práci lze provádět v komplexu, výrazně to snižuje čas a náklady na hledání účinkujících a nastavování nových technických specifikací.

Pokud se bavíme o produktu, pomůžeme vám uvolnit zkušební sérii a nastavit další výrobu v malém nebo průmyslovém měřítku.

Definice pojmů „3D modelování“ a „vizualizace“

3D grafika nebo 3D modelování- počítačová grafika, kombinující techniky a nástroje potřebné k vytváření trojrozměrných objektů v technickém prostoru.

Techniky je třeba chápat jako metody tvorby trojrozměrného grafického objektu - výpočet jeho parametrů, kreslení „kostra“ nebo trojrozměrné nedetailní formy; vytlačování, prodlužování a řezání dílů atd.

A pod nástroji jsou profesionální 3D modelovací programy. Za prvé - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, stejně jako některé další programy pro objemovou vizualizaci objektů a prostoru.

Vykreslování objemu je vytvoření dvourozměrného rastrového obrazu na základě sestrojeného 3D modelu. V jádru se jedná o nejrealističtější obraz trojrozměrného grafického objektu.

Aplikace 3D modelování:

• Reklama a marketing

Trojrozměrná grafika je pro prezentaci budoucího produktu nepostradatelná. Pro zahájení výroby je potřeba nakreslit a následně vytvořit 3D model objektu. A na základě 3D modelu, pomocí technologií rychlého prototypování (3D tisk, frézování, lití do silikonových forem atd.) je vytvořen realistický prototyp (vzorek) budoucího produktu.

Po vykreslení (3D vizualizace) lze výsledný obrázek použít při vývoji obalového designu nebo při tvorbě venkovní reklamy, POS materiálů a designu výstavních stánků.

• Územní plánování

Pomocí trojrozměrné grafiky je dosaženo nejrealističtějšího modelování městské architektury a krajiny – s minimální náklady. Vizualizace stavební architektury a krajinářského designu umožňuje investorům a architektům zažít efekt přítomnosti v navrženém prostoru. To vám umožní objektivně posoudit přednosti projektu a odstranit nedostatky.

• Průmysl

Moderní výrobu si nelze představit bez předvýrobního modelování výrobků. S nástupem 3D technologií mají výrobci možnost výrazně ušetřit materiály a snížit finanční náklady na inženýrské navrhování. Pomocí 3D modelování vytvářejí grafici trojrozměrné obrazy dílů a objektů, které lze později použít k vytvoření forem a prototypů objektu.

• Počítačové hry

3D technologie se při tvorbě počítačových her používá již více než deset let. V profesionálních programech zkušení specialisté ručně kreslí trojrozměrné krajiny, modely postav, animují vytvořené 3D objekty a postavy a také vytvářejí koncept art (koncepční návrhy).

• Kino

Celý moderní filmový průmysl je zaměřen na kino ve 3D formátu. Pro takové natáčení se používají speciální kamery, které umí natáčet ve 3D formátu. Pomocí 3D grafiky navíc vznikají jednotlivé objekty i plnohodnotné krajiny pro filmový průmysl.

• Architektura a interiérový design

Technologie 3D modelování v architektuře se dlouhodobě osvědčila jako nejlepší. Dnes je vytvoření trojrozměrného modelu budovy nepostradatelným atributem designu. Na základě 3D modelu můžete vytvořit prototyp budovy. Navíc jak prototyp, opakující pouze obecné obrysy budovy, tak podrobný prefabrikovaný model budoucí stavby.+

Co se týče návrhu interiéru, pomocí technologie 3D modelování může zákazník vidět, jak bude jeho domov nebo kancelářský prostor vypadat po rekonstrukci.

• Animace

Pomocí 3D grafiky můžete vytvořit animovanou postavu, „přimět“ ji k pohybu a také navrhováním složitých animačních scén vytvořit plnohodnotné animované video.

Fáze vývoje 3D modelu

Vývoj 3D modelu probíhá v několika fázích:

1. Modelování nebo vytváření geometrie modelu

Hovoříme o vytvoření trojrozměrného geometrického modelu, bez zohlednění fyzikálních vlastností objektu. Používají se následující techniky:

• vytlačování;
• modifikátory;
• polygonální modelování;
• otáčení.

2. Texturování objektu

Úroveň realismu budoucího modelu přímo závisí na výběru materiálů při vytváření textur. Profesionální programy pracovat s 3D grafika V možnostech vytvoření realistického obrazu neexistují prakticky žádná omezení.

3. Nastavení světla a pozorovacího bodu

Jedna z nejobtížnějších fází při vytváření 3D modelu. Realistické vnímání obrazu totiž přímo závisí na volbě světelného tónu, úrovni jasu, ostrosti a hloubce stínů. Kromě toho je nutné vybrat pozorovací bod pro objekt. Může to být pohled z ptačí perspektivy nebo zmenšení prostoru pro dosažení efektu přítomnosti v něm – výběrem pohledu na objekt z výšky lidské výšky.+

4. 3D vizualizace nebo rendering

Poslední fáze 3D modelování. Skládá se z podrobností o nastavení zobrazení 3D modelu. To znamená přidání grafických speciálních efektů, jako je oslnění, mlha, lesk atd. V případě vykreslování videa se zjišťují přesné parametry 3D animace postav, detailů, krajiny atd. (doba změn barev, záře atd.).

Ve stejné fázi je podrobně popsáno nastavení vizualizace: je vybrán požadovaný počet snímků za sekundu a rozšíření konečného videa (například DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2 , WMV atd.). V případě potřeby získejte dvourozměrný rastrový obrázek, určuje se formát a rozlišení obrázku, hlavně JPEG, TIFF nebo RAW.

5. Post produkce

Zpracování pořízených snímků a videí pomocí editorů médií – Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (nebo Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab atd.

Postprodukce zahrnuje poskytování mediálních souborů originálními vizuálními efekty, jejichž účelem je nadchnout mysl potenciálního spotřebitele: zapůsobit, vzbudit zájem a být dlouho zapamatován!

3D modelování ve slévárně

Ve slévárenské výrobě se 3D modelování postupně stává nepostradatelnou technologickou součástí procesu tvorby produktu. Pokud mluvíme o odlévání do kovových forem, pak se 3D modely takových forem vytvářejí pomocí technologií 3D modelování a také 3D prototypování.

Neméně oblibu si dnes ale získává odlévání do silikonových forem. V tomto případě vám 3D modelování a vizualizace pomůže vytvořit prototyp předmětu, na jehož základě bude vyrobena forma ze silikonu nebo jiného materiálu (dřevo, polyuretan, hliník atd.).

Metody 3D vizualizace (rendering)

1. Rastrování.

Jeden z nejvíce jednoduché metody vykreslování. Při jeho použití se neberou v úvahu dodatečné vizuální efekty (například barva a stín objektu vzhledem k bodu pozorování).

2. Raycasting.

Na 3D model je nahlíženo z určitého, předem určeného bodu – z lidské výšky, ptačí perspektivy atp. Z pozorovacího bodu jsou vysílány paprsky, které určují světlo a stín objektu, když je pozorován v obvyklém 2D formátu.

3. Sledování paprsků.

Tato metoda vykreslování znamená, že při dopadu na povrch se paprsek rozdělí na tři složky: odražený, stínový a lomený. To ve skutečnosti tvoří barvu pixelu. Realismus obrazu navíc přímo závisí na počtu dělení.

4. Trasování cesty.

Jedna z nejsložitějších metod 3D vizualizace. Při použití této metody 3D vykreslování se šíření světelných paprsků co nejvíce blíží fyzikálním zákonům šíření světla. To zajišťuje vysokou realističnost výsledného obrazu. Stojí za zmínku, že tato metoda je náročná na zdroje.

Naše společnost Vám poskytne celou škálu služeb v oblasti 3D modelování a vizualizace. Máme veškeré technické možnosti k vytváření 3D modelů různé složitosti. Máme také bohaté zkušenosti s 3D vizualizací a modelováním, které si můžete osobně ověřit prostudováním našeho portfolia, případně dalších našich prací, které na webu ještě neprezentujeme (na vyžádání).

Značková agentura KOLORO Vám poskytne služby při výrobě zkušební série výrobků nebo její malosériové výrobě. K tomu naši specialisté vytvoří co nejrealističtější 3D model objektu, který potřebujete (obal, logo, postava, 3D vzorek jakéhokoli produktu, odlévací forma atd.), na základě kterého bude vytvořen prototyp produktu. vytvořené. Cena naší práce přímo závisí na složitosti objektu 3D modelování a je diskutována individuálně.

Díla vytvořená pomocí 3D počítačové grafiky stejně přitahují pozornost jak 3D designérů, tak těch, kteří mají poněkud mlhavou představu o tom, jak to bylo provedeno. Nejúspěšnější 3D díla nelze odlišit od skutečného natáčení. Taková díla zpravidla vyvolávají vášnivé debaty o tom, zda jde o fotografii nebo trojrozměrný padělek.
Mnozí se inspirovali díly slavných 3D umělců a začali studovat 3D editory a věřili, že jejich zvládnutí je stejně snadné jako Photoshop. Programy pro tvorbu 3D grafiky je přitom poměrně obtížné zvládnout a naučit se je zabere hodně času a úsilí. Ani po prostudování nástrojů 3D editoru však pro začínajícího designéra není snadné dosáhnout realistického obrazu. Když se ocitne v situaci, kdy scéna vypadá „bez života“, nemůže vždy najít vysvětlení. Co se děje?
Hlavním problémem při vytváření fotorealistického obrazu je obtížnost přesné simulace prostředí. Obrázek, který vznikne jako výsledek výpočtu (vizualizace) v trojrozměrném editoru, je výsledkem matematických výpočtů podle daného algoritmu. Pro vývojáře softwaru je obtížné najít algoritmus, který by pomohl popsat všechny fyzické procesy reálného života. Z tohoto důvodu padá environmentální modelování na bedra samotného 3D umělce.
Hardwarové možnosti pracovních stanic se každým dnem zvyšují, což umožňuje využívat nástroje pro práci s 3D grafikou ještě efektivněji. Zároveň se vylepšuje arzenál nástrojů pro 3D grafický editor.
Existuje určitá sada pravidel pro vytvoření realistického 3D obrazu. Bez ohledu na to, ve kterém 3D editoru pracujete, a na složitosti scén, které vytváříte, zůstávají stejné. Splnění těchto požadavků nezaručuje, že výsledný snímek bude podobný fotografii. Jejich ignorování však jistě způsobí neúspěch.
Vytvořit fotorealistický obraz při samotné práci na 3D projektu je neuvěřitelně obtížný úkol. Kdo se věnuje 3D grafice a pracuje s ní profesionálně, zpravidla provádí pouze jednu z etap tvorby 3D scény. Někteří znají všechny záludnosti modelování, jiní umí mistrovsky vytvářet materiály, jiní „vidí“ správné nasvícení scén atd. Z tohoto důvodu, když začínáte pracovat s trojrozměrnou grafikou, zkuste najít oblast, ve které se nejvíce cítíte sebevědomí a rozvíjet svůj talent.
Jak víte, výsledkem práce v 3D editoru je statický soubor nebo animace. V závislosti na tom, jaký bude váš konečný produkt, se mohou přístupy k vytvoření realistického obrazu lišit.

Začněme složením
Umístění objektů ve 3D scéně je pro konečný výsledek velmi důležité. Měly by být umístěny tak, aby se divák při pohledu na část objektu, která se náhodně objeví v záběru, neztratil, ale na první pohled rozeznal všechny složky scény.
Při vytváření 3D scény je třeba věnovat pozornost poloze objektů vzhledem k virtuální kameře. Pamatujte, že objekty, které jsou blíže objektivu fotoaparátu, se zdají být větší. Z tohoto důvodu musíte zajistit, aby objekty stejné velikosti byly na stejném řádku.
Bez ohledu na děj 3D scény musí nutně odrážet důsledky některých událostí, které se staly v minulosti.
Pokud například něčí stopy vedou k zasněženému domu, pak divák při pohledu na takový obrázek dojde k závěru, že do domu někdo vstoupil.
Při práci na 3D projektu věnujte pozornost celkové náladě scény. Může být zprostředkovaný dobře zvoleným prvkem dekorace nebo určitým rozsahem barev. Například přidáním svíčky do scény zdůrazníte romantiku prostředí. Pokud modelujete kreslené postavičky, barvy by měly být jasné, ale pokud vytváříte monstrum, zvolte tmavé odstíny.

Nezapomeňte na detaily
Při práci na 3D projektu byste měli vždy vzít v úvahu, jak je objekt na scéně viditelný, jak moc je osvětlen atd. Podle toho by měl mít objekt větší či menší míru detailů. Trojrozměrný svět je virtuální realita, kde vše připomíná divadelní kulisy. Pokud neuvidíte zadní stranu objektu, nemodelujte jej. Pokud máte šroub s našroubovaným šroubem, neměli byste modelovat závit pod maticí, pokud bude ve scéně vidět fasáda domu, nemusíte modelovat interiér, pokud tvoříte noc lesní scénu, měli byste se zaměřit pouze na ty objekty, které jsou v popředí. Stromy umístěné v pozadí budou na vykresleném obrázku téměř neviditelné, takže nemá smysl je modelovat až na list.
Často při vytváření trojrozměrných modelů hrají téměř hlavní roli malé detaily, díky nimž je objekt realističtější.
Pokud nemůžete ve scéně dosáhnout realismu, zkuste zvýšit úroveň detailů v objektech. Čím více jemných detailů scéna obsahuje, tím věrohodněji bude výsledný snímek vypadat. Možnost zvýšení detailů scény je téměř výhra, ale má jednu nevýhodu – velké množství polygonů, což vede k prodloužení doby vykreslování.
Můžete se ujistit, že realističnost spojky přímo závisí na úrovni detailů jednoduchý příklad. Pokud ve scéně vytvoříte tři modely stébel trávy a vizualizujete je, obraz na diváka neudělá žádný dojem. Pokud je však tato skupina objektů mnohokrát klonována, bude snímek vypadat působivěji.
Detaily můžete ovládat dvěma způsoby: jak je popsáno výše (zvýšením počtu polygonů ve scéně), nebo zvýšením rozlišení textury.
V mnoha případech má smysl věnovat více pozornosti vytváření textury než samotnému objektovému modelu. Zároveň ušetříte systémové prostředky potřebné k vykreslování složitých modelů, čímž zkrátíte dobu vykreslování. Je lepší udělat lepší texturu než zvyšovat počet polygonů. Skvělým příkladem chytrého využití textury je zeď domu. Každou cihlu můžete modelovat samostatně, což zabere čas i zdroje. Je mnohem jednodušší použít fotografii cihlové zdi.

Pokud potřebujete vytvořit krajinu
Jedním z nejtěžších úkolů, se kterým se designéři 3D grafiky často potýkají, je modelování přírody. Jaký je problém vytváření přírodního prostředí kolem nás? Celá podstata spočívá v tom, že jakýkoli organický objekt, ať už je to zvíře, rostlina atd., je heterogenní. Navzdory zdánlivě symetrické struktuře se tvar takových objektů nehodí k žádnému matematickému popisu, kterým se zabývají 3D editory. I ty předměty, které mají na první pohled symetrický vzhled, se při bližším zkoumání ukáží jako asymetrické. Například vlasy na hlavě člověka jsou umístěny odlišně na pravé a levé straně, nejčastěji jsou česané doprava a list na větvi stromu může být na nějakém místě poškozen housenkou atd.
Nejvíc nejlepší řešení Pro simulaci organické hmoty v trojrozměrné grafice lze zvážit fraktální algoritmus, který se často používá v nastavení materiálů a různých trojrozměrných modelovacích nástrojů. Tento algoritmus je lepší než jiné matematické výrazy při simulaci organické hmoty. Proto při vytváření organických objektů nezapomeňte využít schopnosti fraktálního algoritmu k popisu jejich vlastností.

Jemnosti tvorby materiálu
Materiály, které jsou simulovány ve 3D grafice, mohou být velmi rozmanité – od kovu, dřeva a plastu až po sklo a kámen. Kromě toho je každý materiál určen velkým počtem vlastností, včetně topografie povrchu, zrcadlení, vzoru, velikosti a jasu oslnění atd.
Při vizualizaci jakékoli textury je třeba mít na paměti, že kvalita materiálu ve výsledném obrázku velmi závisí na mnoha faktorech, včetně: světelných parametrů (jas, úhel dopadu světla, barva světelného zdroje atd.), vizualizační algoritmus (typ použitého vizualizéru a jeho nastavení), rozlišení rastrové textury. Velký význam má také způsob promítání textury na předmět. Neúspěšně aplikovaná textura může „prozradit“ trojrozměrný objekt jako šev nebo podezřele se opakující vzor. Navíc obvykle skutečné předměty nejsou dokonale čisté, to znamená, že na nich jsou vždy stopy nečistot. Pokud modelujete kuchyňský stůl, tak i přes to, že se vzor na kuchyňské utěrce opakuje, její povrch by neměl být všude stejný - utěrka může být opotřebovaná v rozích stolu, mít řezy od nože atd. .
Tvému trojrozměrné objekty aniž byste vypadali nepřirozeně čistě, můžete použít ručně vyrobené (například Adobe Photoshop) mapy nečistot a smíchat je s původními texturami, abyste vytvořili realistický, opotřebovaný materiál.

Způsoby, jak dosáhnout realismu ve 3D grafice

Díla vytvořená pomocí trojrozměrné počítačové grafiky přitahují pozornost jak 3D designérů, tak i těch, kteří mají poněkud mlhavou představu o tom, jak to bylo všechno provedeno. Nejúspěšnější 3D díla nelze odlišit od skutečného natáčení. Taková díla zpravidla vedou k vášnivým debatám o tom, co to je: fotografie nebo trojrozměrný padělek. Mnozí se inspirovali prací slavných 3D umělců a začali se učit 3D editory a věřili, že je lze ovládat stejně snadno jako Photoshop. Programy pro tvorbu 3D grafiky je přitom poměrně obtížné zvládnout a naučit se je zabere hodně času a úsilí. Ale ani po prostudování nástrojů 3D editoru není pro začínajícího 3D designéra snadné dosáhnout realistického obrazu. Když se ocitne v situaci, kdy scéna vypadá „mrtvě“, nemůže pro to vždy najít vysvětlení. Co se děje?

Hlavním problémem při vytváření fotorealistického obrazu je obtížnost přesné simulace prostředí. Obrázek, který vznikne jako výsledek výpočtu (vizualizace) v trojrozměrném editoru, je výsledkem matematických výpočtů podle daného algoritmu. Pro vývojáře softwaru je obtížné najít algoritmus, který by pomohl popsat všechny fyzikální procesy, které probíhají v reálném životě. Modelování prostředí proto leží na bedrech samotného 3D umělce. Existuje určitá sada pravidel pro vytvoření realistického 3D obrazu. Bez ohledu na to, ve kterém 3D editoru pracujete, a na složitosti scén, které vytváříte, zůstávají stejné. Výsledkem práce v 3D editoru je statický soubor nebo animace. V závislosti na tom, jaký bude konečný produkt ve vašem případě, se přístupy k vytvoření realistického obrazu mohou lišit.

Začněme složením

Umístění objektů ve 3D scéně je pro konečný výsledek velmi důležité. Měly by být umístěny tak, aby se divák při pohledu na část objektu, která se náhodně objeví v záběru, neztratil, ale na první pohled rozeznal všechny složky scény. Při vytváření 3D scény je třeba věnovat pozornost poloze objektů vzhledem k virtuální kameře. Pamatujte, že objekty umístěné blíže k objektivu fotoaparátu vypadají větší. Proto musíte zajistit, aby objekty stejné velikosti byly na stejném řádku. Bez ohledu na děj 3D scény musí nutně odrážet důsledky některých událostí, které se staly v minulosti. Pokud tedy například něčí stopy vedou do zasněženého domu, pak divák při pohledu na takový obrázek dojde k závěru, že do domu někdo vstoupil. Při práci na 3D projektu věnujte pozornost celkové náladě scény. Může být zprostředkovaný dobře zvoleným prvkem dekorace nebo určitým rozsahem barev. Například přidáním svíčky do scény zdůrazníte romantiku prostředí. Pokud modelujete kreslené postavičky, barvy by měly být jasné, ale pokud modelujete ohavnou příšeru, volte tmavé odstíny.

Nezapomeňte na detaily

Při práci na 3D projektu byste měli vždy vzít v úvahu, jak je objekt ve scéně viditelný, jak je osvětlený atd. V závislosti na tom by měl mít objekt větší či menší míru detailů. Trojrozměrný svět je virtuální realita, kde vše připomíná divadelní kulisy. Pokud neuvidíte zadní stranu objektu, nemodelujte jej. Pokud máte šroub s maticí našroubovaný, nemodelujte závity pod maticí; pokud je ve scéně viditelná fasáda domu, není potřeba interiér modelovat; Pokud modelujete scénu nočního lesa, měli byste se zaměřit pouze na ty objekty, které jsou v popředí. Stromy umístěné v pozadí budou na vykresleném obrázku téměř neviditelné, takže nemá smysl je modelovat až na list.

Často při vytváření trojrozměrných modelů hrají téměř hlavní roli malé detaily, díky nimž je objekt realističtější. Pokud nemůžete ve scéně dosáhnout realismu, zkuste zvýšit úroveň detailů v objektech. Čím více jemných detailů scéna obsahuje, tím věrohodněji bude výsledný snímek vypadat. Možnost zvýšení detailů scény je téměř výhra, ale má jednu nevýhodu – velké množství polygonů, což vede k prodloužení doby vykreslování. Na tomto jednoduchém příkladu můžete vidět, že realističnost scény přímo závisí na úrovni detailů. Pokud ve scéně vytvoříte tři modely stébel trávy a vizualizujete je, obraz na diváka neudělá žádný dojem. Pokud je však tato skupina objektů mnohokrát klonována, bude snímek vypadat působivěji. Detaily můžete ovládat dvěma způsoby: jak je popsáno výše (zvýšením počtu polygonů ve scéně), nebo zvýšením rozlišení textury. V mnoha případech má smysl věnovat více pozornosti vytváření textury než samotnému objektovému modelu. Zároveň ušetříte systémové prostředky potřebné k vykreslování složitých modelů, čímž zkrátíte dobu vykreslování. Je lepší udělat lepší texturu než zvyšovat počet polygonů. Skvělým příkladem chytrého využití textury je zeď domu. Každou cihlu můžete modelovat samostatně, což zabere čas i zdroje. Je mnohem jednodušší použít fotografii cihlové zdi.

Pokud potřebujete vytvořit krajinu

Jedním z nejtěžších úkolů, se kterým se 3D designéři často musí potýkat, je modelování přírody. Jaký je problém vytváření přírodního prostředí kolem nás? Celá podstata spočívá v tom, že jakýkoli organický objekt, ať už je to zvíře, rostlina atd., je heterogenní. Navzdory zdánlivě symetrické struktuře se tvar takových objektů nehodí k žádnému matematickému popisu, kterým se zabývají 3D editory. I ty předměty, které mají na první pohled symetrický vzhled, se při bližším zkoumání ukáží jako asymetrické. Takže například vlasy na hlavě člověka jsou umístěny odlišně na pravé a levé straně, nejčastěji je češe doprava a list na větvi stromu může být někde poškozen housenkou atd. Za nejlepší řešení pro simulaci organické hmoty ve 3D lze považovat fraktální algoritmus, který se často používá v nastavení materiálů a různých 3D modelovacích nástrojů. Tento algoritmus je lepší než jiné matematické výrazy při simulaci organické hmoty. Proto při vytváření organických objektů nezapomeňte využít schopnosti fraktálního algoritmu k popisu jejich vlastností.

Jemnosti tvorby materiálu

Materiály, které jsou simulovány ve 3D grafice, mohou být velmi rozmanité – od kovu, dřeva a plastu až po sklo a kámen. Kromě toho je každý materiál určen velkým množstvím vlastností, včetně povrchového reliéfu, zrcadlení, vzoru, velikosti a jasu oslnění atd. Při vizualizaci jakékoli textury je třeba si uvědomit, že kvalita materiálu ve výsledném obrázku velmi závisí na mnoha faktorech, včetně světelných parametrů (jas, úhel dopadu světla, barva světelného zdroje atd.), vizualizační algoritmus (typ použitého rendereru a jeho nastavení), rozlišení rastrové textury. Taky velká důležitost má metodu promítání textury na objekt. Neúspěšně aplikovaná textura může „prozradit“ trojrozměrný objekt jako vytvořený šev nebo podezřele se opakující vzor. Ve skutečnosti navíc předměty většinou nejsou dokonale čisté, to znamená, že jsou na nich vždy stopy nečistot. Pokud modelujete kuchyňský stůl, tak i přes to, že se vzor na kuchyňské utěrce opakuje, její povrch by neměl být všude stejný - utěrka může být opotřebovaná v rozích stolu, mít řezy od nože, atd. Aby vaše 3D objekty nevypadaly nepřirozeně čistě, můžete použít ručně vyrobené (například Adobe Photoshop) mapy nečistot a smíchat je s původními texturami a vytvořit tak realistický „opotřebovaný“ materiál.

Přidání pohybu

Při tvorbě animace hraje geometrie objektů důležitější roli než v případě statického obrázku. Během pohybu může divák vidět předměty z různých úhlů, proto je důležité, aby model vypadal ze všech stran realisticky. Například při modelování stromů ve statické scéně můžete použít trik a zjednodušit svůj úkol: místo vytvoření „skutečného“ stromu můžete vytvořit dvě protínající se kolmé roviny a aplikovat na ně texturu pomocí masky průhlednosti. Při vytváření animované scény není tato metoda vhodná, protože takový strom bude vypadat realisticky pouze z jednoho bodu a jakékoli otočení kamery „prozradí“ falešné. Ve většině případů, jakmile 3D objekty zmizí z čočky virtuální kamery, je nejlepší je ze scény odstranit. V opačném případě bude počítač provádět zbytečný úkol, vypočítat neviditelnou geometrii.

Druhou věcí, kterou je potřeba při tvorbě animovaných scén zohlednit, je pohyb, ve kterém se většina objektů ve skutečnosti nachází. Například závěsy v místnosti se houpou ve větru, ručičky hodin se pohybují atd. Při tvorbě animace je proto nutné analyzovat scénu a identifikovat ty objekty, u kterých je potřeba nastavit pohyb. Mimochodem, pohyb dodává statickým scénám realističnost. Na rozdíl od animovaných by však v nich měl být pohyb uhodnut ve zmrzlých maličkostech - v košili, která sklouzává z opěradla židle, plazící se housenka na kmeni, strom ohýbaný větrem. Pokud pro více jednoduché předměty scén, vytváření realistické animace je relativně snadné, ale simulace pohybu postavy bez pomocných nástrojů je téměř nemožná. V každodenním životě jsou naše pohyby natolik přirozené a navyklé, že například nepřemýšlíme, zda při smíchu zahodit hlavu nebo se sklonit při průchodu pod nízkým baldachýnem. Modelování takového chování ve světě trojrozměrné grafiky je spojeno s mnoha úskalími a znovu vytvořit pohyby a zejména mimiku člověka není tak snadné. To je důvod, proč pro zjednodušení úkolu používáme další způsob: na lidském těle je připevněno velké množství senzorů, které zaznamenávají pohyb jakékoli jeho části v prostoru a vysílají odpovídající signál do počítače. Ten na oplátku zpracovává přijaté informace a používá je ve vztahu k nějakému kosternímu modelu postavy. Tato technologie se nazývá motion capture. Při pohybu skořápky, která je uložena na kosterní základně, je nutné počítat i se svalovou deformací. Pro 3D animátory zapojené do animace postav bude užitečné studovat anatomii, aby lépe porozuměli kostním a svalovým systémům.

Osvětlení není jen světlo, ale také stíny

Vytvoření scény s realistickým osvětlením je další výzvou, kterou je třeba překonat, aby výsledný obraz získal větší realismus. V reálném světě se světelné paprsky opakovaně odrážejí a lámou předměty, což má za následek, že stíny vrhané předměty mají obecně neostré, rozmazané hranice. Za kvalitu zobrazení stínů odpovídá především vykreslovací aparát. Existují samostatné požadavky na stíny vržené ve scéně. Stín vržený z předmětu může říci mnohé – jak vysoko je nad zemí, jaká je struktura povrchu, na který stín dopadá, jaký zdroj předmět osvětloval atd. Pokud ve scéně zapomenete na stíny, nebude taková scéna nikdy vypadat realisticky, protože ve skutečnosti má každý objekt svůj vlastní stín. Kromě toho může stín zdůraznit kontrast mezi popředím a pozadím a také „vydat“ objekt, který není v zorném poli čočky virtuální kamery. V tomto případě je divákovi dána možnost představit si okolní prostředí scény. Například na košili trojrozměrné postavy může vidět padající stín z větví a listí a odhadnout, že na opačné straně střeliště roste strom. Na druhou stranu příliš mnoho stínů neudělá snímek realističtějším. Ujistěte se, že objekt nevrhá stíny z pomocných zdrojů světla. Pokud je na scéně několik objektů, které vyzařují světlo, například lucerny, pak by všechny prvky scény měly vrhat stíny z každého ze zdrojů světla. Pokud ale v takové scéně budete využívat pomocné zdroje světla (například pro zvýraznění tmavých oblastí scény), není potřeba z těchto zdrojů vytvářet stíny. Pomocný zdroj by měl být pro diváka neviditelný a jeho přítomnost odhalí stíny.

Při tvorbě scény je důležité nepřehánět to s množstvím světelných zdrojů. Je lepší věnovat trochu času výběru jeho nejlepší polohy, než používat několik světelných zdrojů, kde si vystačíte s jedním. V případě, že je nutné použít více zdrojů, ujistěte se, že každý z nich vrhá stíny. Pokud nevidíte stíny světelného zdroje, pak je možná přeexponuje jiný, silnější zdroj. Při uspořádání světelných zdrojů ve scéně nezapomeňte věnovat pozornost jejich barvě. Zdroje denního světla mají modrý nádech, ale pro vytvoření umělého zdroje světla je potřeba mu dát nažloutlou barvu. Je třeba také vzít v úvahu, že barva zdroje simuluje denní světlo, také záleží na denní době. Pokud tedy děj scény zahrnuje večerní čas, osvětlení může být například v načervenalých odstínech západu slunce.

Nejdůležitější je špatný odhad

Vizualizace je konečná a samozřejmě nejdůležitější fáze při vytváření trojrozměrné scény. 3D grafický editor vypočítá obraz s přihlédnutím ke geometrii objektů, vlastnostem materiálů, ze kterých jsou vyrobeny, umístění a parametrům světelných zdrojů atd. Porovnáme-li práci v 3ds max s natáčením videa, pak lze hodnotu renderovacího jádra porovnat s filmem, na který je materiál natočen. Stejně jako dva filmy od různých společností mohou produkovat jasné a vybledlé fotografie, může být výsledek vaší práce realistický nebo pouze uspokojivý v závislosti na tom, jaký algoritmus vykreslování obrazu zvolíte. Existence velkého množství vizualizačních algoritmů způsobila nárůst počtu externích připojených rendererů. Často lze stejný renderer integrovat s různými balíčky 3D grafiky. Rychlostí a kvalitou vykreslovaného obrazu jsou externí vizualizéry zpravidla lepší než standardní vykreslovací aparát 3D editorů. Na otázku, která z nich dává nejlepší výsledek, však nelze jednoznačně odpovědět. Pojem „realismus“ je v tomto případě subjektivní, protože neexistují žádná objektivní kritéria, podle kterých by bylo možné hodnotit míru realismu vizualizéra.

S jistotou však můžeme říci, že aby byl výsledný obraz realističtější, musí vizualizační algoritmus zohledňovat všechny vlastnosti šíření světelných vln. Jak jsme si řekli výše, když paprsek světla dopadne na předměty, mnohokrát se odráží a láme. Je nemožné vypočítat osvětlení v každém bodě prostoru, vezmeme-li v úvahu nekonečný počet odrazů, proto se pro určení intenzity světla používají dva zjednodušené modely: Raytracing a metoda Global Illumination. Až donedávna bylo nejoblíbenějším vykreslovacím algoritmem sledování světelných paprsků. Tato metoda spočívala v tom, že trojrozměrný editor sledoval průběh paprsku emitovaného světelným zdrojem s daným počtem lomů a odrazů. Trasování nemůže poskytnout fotorealistický obraz, protože algoritmus nezajišťuje účinky reflexních a refrakčních kaustik (vzplanutí způsobené odrazem a lomem světla) ani vlastnosti rozptylu světla. Dnes je použití metody globálního osvětlení předpokladem pro získání realistického obrazu. Pokud trasování vypočítává pouze ty oblasti scény, které přijímají paprsky světla, metoda globálního osvětlení vypočítá rozptyl světla v neosvětlených nebo zastíněných oblastech scény na základě analýzy každého pixelu v obrázku. To bere v úvahu všechny odrazy světelných paprsků ve scéně.

Jednou z nejběžnějších metod pro výpočet globálního osvětlení je Photon Mapping. Tato metoda zahrnuje výpočet globálního osvětlení na základě vytvoření tzv. fotonové mapy – informace o osvětlení scény shromážděné pomocí trasování. Výhodou Photon Mapping je, že po uložení jako fotonová mapa lze výsledky sledování fotonů později použít k vytvoření efektů globálního osvětlení ve scénách 3D animace. Kvalita globálního osvětlení vypočítaná pomocí sledování fotonů závisí na počtu fotonů a také na hloubce sledování. Pomocí Photon Mapping můžete také vypočítat kaustiku. Kromě výpočtu globálního osvětlení vám externí renderery umožňují vizualizovat materiály s přihlédnutím k vlivu podpovrchového rozptylu (Sub-Surface Scattering). Tento efekt je nezbytnou podmínkou pro dosažení realističnosti u materiálů, jako je kůže, vosk, tenká tkanina atd. Paprsky světla dopadající na takový materiál se kromě lomu a odrazu rozptylují v samotném materiálu, čímž způsobují mírnou záři zevnitř.

Dalším důvodem, proč jsou obrázky vykreslené pomocí plug-in rendererů realističtější než obrázky vykreslené pomocí standardních vykreslovacích algoritmů, je možnost používat efekty fotoaparátu. Mezi ně patří především hloubka ostrosti (Depth of Field), rozostření pohybujících se objektů (motion blur). Efekt hloubky ostrosti lze použít, když chcete upoutat pozornost diváka na nějaký detail ve scéně. Pokud obrázek obsahuje efekt hloubky ostrosti, divák si nejprve všimne prvků ve scéně, které jsou zaostřeny. Efekt hloubky ostrosti může být užitečný, když potřebujete vizualizovat, co postava vidí. Pomocí efektu hloubky ostrosti můžete zaměřit pohled postavy na ten či onen objekt. Efekt hloubky ostrosti je podstatnou složkou realistického obrazu i tehdy, když pozornost na scéně upoutá malý předmět – například housenka na kmeni. Pokud jsou všechny objekty, které se zaměří, na obrázku stejně jasně nakresleny, včetně větví, listů, kmene a housenky, nebude takový obrázek vypadat realisticky. Pokud by taková scéna existovala ve skutečnosti a natáčení by se neprovádělo virtuální kamerou, ale skutečnou kamerou, byl by zaostřený pouze hlavní objekt – housenka. Cokoli, co je od něj vzdáleno, by vypadalo rozmazaně. Trojrozměrný obraz proto musí mít efekt hloubky ostrosti.

Závěr

Hardwarové možnosti pracovních stanic se každým dnem zvyšují, což umožňuje využívat nástroje pro práci s 3D grafikou ještě efektivněji. Zároveň se vylepšuje arzenál nástrojů pro 3D grafický editor. Základní přístupy k vytváření fotorealistických snímků přitom zůstávají nezměněny. Splnění těchto požadavků nezaručuje, že výsledný snímek bude podobný fotografii. Jejich ignorování však jistě způsobí neúspěch. Vytvořit fotorealistický obraz při samotné práci na 3D projektu je neuvěřitelně obtížný úkol. Kdo se věnuje 3D grafice a pracuje s ní profesionálně, zpravidla se ukáže až v jedné z fází tvorby 3D scény. Někteří znají všechny záludnosti modelování, jiní umí dovedně vytvářet materiály, jiní „vidí“ správné nasvícení scén atd. Když tedy začínáte pracovat s 3D, snažte se najít oblast, ve které se cítíte nejjistěji a rozvíjejte svůj talent.

Sergej a Marina Bondarenkovi, http://www.3domen.com