Trojrozmerná grafika sa dnes v našich životoch tak pevne udomácnila, že niekedy ani nevenujeme pozornosť jej prejavom.

Pri pohľade na bilbord zobrazujúci interiér izby alebo reklamné video o zmrzline, pri sledovaní políčok akčného filmu ani netušíme, že za tým všetkým sa skrýva starostlivá práca majstra 3D grafiky.

3D grafika je

3D grafika (trojrozmerná grafika)- ide o špeciálny typ počítačová grafika- súbor metód a nástrojov používaných na vytváranie obrazov 3D objektov (trojrozmerných objektov).

3D obraz nie je ťažké rozlíšiť od dvojrozmerného, ​​keďže ide o vytvorenie geometrickej projekcie 3D modelu scény do roviny pomocou špecializovaných softvérových produktov. Výsledným modelom môže byť objekt z reality, napríklad model domu, auta, kométy, alebo môže byť úplne abstraktný. Proces konštrukcie takéhoto trojrozmerného modelu sa nazýva a je zameraný predovšetkým na vytvorenie vizuálneho trojrozmerného obrazu modelovaného objektu.

Dnes môžete na základe 3D grafiky vytvoriť veľmi presnú kópiu skutočného objektu, vytvoriť niečo nové a priviesť k životu tie najnerealistickejšie nápady na dizajn.

Technológie 3D grafiky a technológie 3D tlače prenikli do mnohých oblastí ľudskej činnosti a prinášajú obrovské zisky.

3D obrazy nás každý deň bombardujú v televízii, vo filmoch, pri práci s počítačom a v 3D hrách, z billboardov, jasne reprezentujúce silu a úspechy 3D grafiky.

Výdobytky modernej 3D grafiky sa využívajú v nasledujúcich odvetviach

1. Kinematografia a animácia- vytváranie trojrozmerných postáv a realistických špeciálnych efektov . Tvorba počítačové hry - vývoj 3D postáv, prostredia virtuálnej reality, 3D objektov pre hry.
2. Reklama- možnosti 3D grafiky umožňujú výhodne prezentovať produkt na trhu, pomocou 3D grafiky vytvoríte ilúziu krištáľovo bielej košele alebo lahodnej ovocnej zmrzliny s čokoládovými lupienkami a pod. Zároveň v skutočnosti môže mať inzerovaný produkt veľa nedostatkov, ktoré sa ľahko skrývajú za krásnymi a kvalitnými obrázkami.
3. Interiérový dizajn- dizajn a vývoj interiérového dizajnu sa dnes tiež nezaobíde bez trojrozmernej grafiky. 3D technológie umožňujú vytvárať realistické 3D modely nábytku (pohovka, kreslo, stolička, komoda a pod.), presne opakujúce geometriu objektu a vytvárajúce imitáciu materiálu. Pomocou 3D grafiky môžete vytvoriť video zobrazujúce všetky poschodia navrhovanej budovy, ktorá možno ešte ani nezačala stavať.

Kroky na vytvorenie 3D obrazu

Ak chcete získať 3D obraz objektu, musíte vykonať nasledujúce kroky

1. Modelovanie- konštrukcia matematického 3D modelu všeobecnej scény a jej objektov.
2. Textúra zahŕňa aplikáciu textúr na vytvorené modely, úpravu materiálov a vytvorenie realistického vzhľadu modelov.
3. Nastavenia osvetlenia.
4. (pohybujúce sa predmety).
5. Vykresľovanie- proces vytvárania obrazu predmetu pomocou predtým vytvoreného modelu.
6. Skladanie alebo skladanie- následné spracovanie výsledného obrazu.

Modelovanie- vytváranie virtuálneho priestoru a objektov v ňom, zahŕňa vytváranie rôznych geometrií, materiálov, svetelných zdrojov, virtuálnych kamier, dodatočných špeciálnych efektov.

Najbežnejšie softvérové ​​produkty pre 3D modelovanie sú: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Textúra je prekrytie na plochu vytvoreného trojrozmerného modelu rastra resp vektorový obrázok, ktorý umožňuje zobraziť vlastnosti a materiál objektu.

Osvetlenie- tvorba, nastavenie smeru a úprava svetelných zdrojov vo vytvorenej scéne. Grafické 3D editory spravidla používajú tieto typy svetelných zdrojov: bodové svetlo (divergentné lúče), všesmerové svetlo (všesmerové svetlo), smerové svetlo (paralelné lúče) atď. Niektoré editory umožňujú vytvoriť objemový zdroj žiary (Sférické svetlo).

Fotorealistický obraz 3D scény je špeciálny obraz scény, ktorý berie do úvahy tiene vrhané predmetmi, ako aj javy ako odraz a lom svetla.

Program má tri rôzne mechanizmy na vytváranie fotorealistických obrázkov. Prvý z nich používa aplikáciu POV-Ray , druhá – vstavaná technológia NVIDIA OptiX , tretí využíva Embree - ray tracing jadro vyvinuté o Intel.

Výber a úprava kvality obrazu

Málokedy sa podarí vytvoriť úspešný fotorealistický obraz na prvý pokus. Zvyčajne budete musieť vytvoriť niekoľko fotorealistických testovacích obrázkov, ktoré vám pomôžu upraviť polohu kamery, jas a polohu svetiel, ako aj skontrolovať, či je animácia správna. Potom sa vykoná konečná vizualizácia.

Vytvorenie fotorealistického obrazu však môže trvať rôzne dlho v závislosti od zložitosti scény a parametrov, ktoré určujú kvalitu obrazu. Poznanie týchto parametrov na jednej strane pomáha vyhnúť sa zbytočnému času strávenému skúšobným zobrazovaním a na druhej strane pomáha dosiahnuť viac Vysoká kvalita konečný obrázok.

Existujú rôzne parametre, ktoré umožňujú meniť kvalitu výsledného fotorealistického obrazu.

Kvalita sieťoviny . Tento parameter sa nastavuje v parametroch dokumentu (príkaz ST: Document Parameters) a okrem fotorealizmu ovplyvňuje aj kvalitu zobrazenia objektov v 3D okne.

Okrem toho je možné pomocou panela pristupovať k nastaveniu kvality obrazu Vyhliadka .

Čím je tento parameter vyšší, tým dlhšie trvá export scény do formátu POV, tým viac Náhodný vstup do pamäťe Používa sa POV-Ray a dlhší POV-Ray vedie predbežná príprava scény pred vykreslením (Parsing). V tomto ohľade je vhodné pri vykonávaní predbežnej vizualizácie znížiť kvalitu pletiva, možno aj na minimum. Pri finálnom vykresľovaní je lepšie nastaviť kvalitu siete na maximum.

1. Fotorealistický vzhľad

Tento mechanizmus na vytváranie fotorealistických obrázkov je založený na technológie NVIDIA OptiX. Je navrhnutý tak, aby vytváral vysokokvalitné fotorealistické obrázky s prihliadnutím na osvetlenie, ako aj vlastnosti materiálu, ako je priehľadnosť, index lomu, vlastnosti povrchu atď.

Mechanizmus umožňuje získať fotorealistický obraz priamo z prostredia CAD T-FLEX, za predpokladu užívateľsky prívetivé rozhranie ovládanie parametrov scény, kvality generovania obrazu, ako aj možnosť uložiť výsledky generovania do súboru a vytlačiť. Používaním tento mechanizmus Fotorealistické obrázky môžete získať nielen z 3D modelov, ale aj z importovaných 3D obrázkov.

Technológia NVIDEA OptiX sa používa na vytváranie fotorealistických videí pri nahrávaní animácií demontáže v príkaze „3VX: Disassembly“

Tretí engine na generovanie fotorealistických obrázkov využíva Embree, ray tracing engine vyvinutý spoločnosťou Intel.

Na svoje výpočty používa Embree CPU a vyznačuje sa vysokým výkonom a kvalitou obrazu.

Rozhranie pre prácu s NVIDIA Optix je identické s rozhraním pre prácu s Embree, preto budú nižšie popísané spoločne.

Práca s tímom

Na zavolanie voľby použite príkaz:

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhľad → Fotorealizmus → Fotorealistický vzhľad (NVIDIA GPU)
Klávesnica	Textové menu
<3RV>	Nástroje > Fotorealistické zobrazenie (NVIDIA GPU)

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhľad → Fotorealizmus → Fotorealistické zobrazenie (CPU)
Klávesnica	Textové menu
	Nástroje > Fotorealistické zobrazenie (CPU)

Po aktivácii príkazu sa zobrazí nové okno, v ktorom sa vygeneruje obrázok.

Kvalita vytvoreného obrazu do značnej miery závisí od počtu iterácií. Iterácia je výpočet farby obrazových pixelov. Počet iterácií závisí od veľkosti obrázka, hustoty siete a počtu objektov.

Počet iterácií sa zobrazuje v spodnej časti obrazovky.

V závislosti od výkonu počítača, zložitosti modelu a zavedená kvalita Proces generovania obrazu môže trvať niekoľko minút až niekoľko hodín.

Panel nástrojov zobrazuje možnosti pre prácu s príkazom.

Vytlačte obrázok. Umožňuje vytlačiť výsledný obrázok.

Uložiť obrázok. Umožňuje exportovať výsledný obrázok do súborov v rastrových formátoch *.bmp, *.jpg, *gif, *tiff, *tif, *.png, *.tga. Súbor môžete pomenovať a určiť, kde bude uložený.

Zobraziť možnosti . Umožňuje nastaviť parametre generovania obrázkov. Viac Detailný popis možnosti sú uvedené nižšie.

Zamknúť parametre zobrazenia. Umožňuje vám opraviť smer pohľadu a mierku obrázka. Otáčanie modelu je nemožné.

Reštartujte generáciu. Reštartuje generovanie fotorealistického obrázka a vynulujú sa aktuálne výsledky.

Pozastaviť generovanie. Umožňuje dočasne zastaviť generovanie obrázkov. Tým sa uvoľnia počítačové zdroje vynaložené na tento proces, čo zvyšuje výkon.

Výber kvality generovaného obrázka. V rozbaľovacom zozname môžete vybrať jednu zo štyroch hodnôt kvality obrazu.

Pre obrázky konceptov sa používa nízka a stredná kvalita. Pri výbere tejto kvality systém automaticky vypočíta minimálny počet opakovaní potrebných na získanie obrázkov s určitou úrovňou „šumu“.

Ak chcete získať čo najrealistickejšie obrázky, mali by ste vybrať kvalitu Vysoká alebo Maximálna. O maximálna kvalita počet opakovaní nie je obmedzený.

Výber aktuálnej aktívnej kamery. Umožňuje vybrať jednu z kamier prítomných v 3D scéne. Obraz sa vytvorí podľa polohy zvolenej kamery.

Okrem vyššie uvedených možností, „Kvalita obrazu" Dá sa zmeniť pomocou rozbaľovacieho zoznamu v okne ST: Parametre dokladu na karte “ 3D".

Čím vyššia kvalita, tým vyššia hustota siete. Na získanie čo najrealistickejších obrázkov sa odporúča nastaviť kvalitu aspoň na „ Zvýšené."

Tento parameter je obzvlášť dôležitý, ak má model zaoblené povrchy.

Vizuálne rozlišujte medzi obrázkami rôznej kvality.

Veľmi drzý	Štandardné	Veľmi vysoko

Proces vytvárania fotorealistických obrázkov má vysoké požiadavky Komu charakteristiky systému. Podrobnejšie informácie o nich nájdete na našej webovej stránke alebo v kapitole „Rýchly štart“.

Generovanie obrázkov je možné kedykoľvek zastaviť. Výsledný výsledok je možné uložiť do počítača pomocou voľby alebo ho ihneď odoslať do tlače.

Výsledok operácie:

Fotorealistický obraz

Súbory s príkladmi vytvárania fotorealistických obrázkov sú v knižnici "3D príklady 15\Servisné nástroje\Materiály a fotorealizmus».

Pre jednoduché používanie môžete na obrazovke súčasne zobraziť okno fotorealistického zobrazenia a okno modelu. Ak to chcete urobiť, musíte použiť príkaz „WO: Otvorenie nového okna dokumentu».

V dialógovom okne, ktoré sa zobrazí, z rozbaľovacieho zoznamu musíte vybrať „Fotorealistický vzhľad" Pomocou štyroch rozbaľovacích zoznamov môžete nakonfigurovať pohodlné usporiadanie okien na obrazovke.

Možnosti obrázka

Zapadnúť do okna . Voľba je aktívna len vtedy, keď je "" Keď je táto možnosť povolená, na obrazovke sa úplne zobrazí obrázok zadanej veľkosti. Pevná veľkosť obrázka. Po aktivácii vám umožňuje nastaviť veľkosť vytvoreného obrázka. Tým sa povolí možnosť panela s nástrojmi „Zamknúť parametre zobrazenia". Veľkosť obrázka je uvedená v pixeloch. Obraz zadanej veľkosti sa vytvorí celý, bez ohľadu na to, či sa zmestí na obrazovku alebo nie. Ak chcete získať obrázky vysokej kvality, odporúča sa nastaviť pevnú veľkosť obrázka čo najväčšiu. Kvalita obrazu. Táto možnosť zopakuje zoznam nastavení z hlavného panela. Jediným rozdielom je možnosť manuálneho nastavenia počtu iterácií výberom kvality obrazu "zvykom“ a do poľa zadajte požadované číslo. Počet odrazov lúča. Parameter je dôležitý pri vytváraní lomov a odrazov.

Nastavenia pozadia a textúry sa úplne zhodujú so štandardnými parametrami 3D zobrazenia s rovnakým názvom. Viac sa o nich dočítate v kapitole „Práca s oknom 3D zobrazenia».

Faktor okolitého jasu. Umožňuje upraviť jas scény úpravou množstva svetla dopadajúceho na objekty.

Štandardne sú nastavené optimálne parametre na vytvorenie fotorealistického obrazu.

Príklady fotorealistických obrázkov

NVIDIA Optix:

Embree:

2. Realistický obraz

Tento mechanizmus využíva technológiu POV-Ray, program, ktorý využíva sledovanie lúčov. Podmienky na generovanie obrazu sú špecifikované v T-FLEX CAD v textová forma. Aplikácia POV-Ray je súčasťou balenia. Okrem toho je možné aplikáciu stiahnuť z príslušnej webovej stránky.

Obrázok v T-FLEX CAD Fotorealistický obrázok (POV-Ray)

Fotorealistický obraz sa získa pomocou sledovania lúčov. K tomu použite aplikáciu POV-Ray, ktorá je súčasťou dodávky.

Treba poznamenať, že žiadosť POV-Ray vyžaduje samostatnú inštaláciu. Ak to chcete urobiť, na inštalačnom CD musíte vybrať súbor „ povwin36.exe "z adresára "POV-Ray". Inštalácia POV-Ray sa vykonáva v angličtine. Pre používateľov, ktorí nie sú oboznámení anglický jazyk, odporúča sa kliknúť na všetky schvaľovacie tlačidlá ([Ďalej ], [Áno] alebo [Súhlasím ]) v postupne sa zobrazujúcich dialógových oknách.

Pre získanie fotorealistického 3D obrazu sa scéna exportuje do formátu POV pomocou nastavení aktuálneho 3D okna. Ďalej sa automaticky spustí aplikácia POV-Ray, ktorá vygeneruje výsledný obrázok. Po dokončení generovania je možné výsledný obrázok zobraziť v zobrazovacom okne a v prípade potreby ho uložiť do súboru.

Pri exporte do POV-Ray sa textúry aplikujú na objekty rovnakým spôsobom, ako sú zobrazené v okne T-FLEX CAD 3D. Okrem toho môžete spolu s POV-Ray použiť textúry všetkých formátov podporovaných POV-Ray (gif, tga, iff, ppm, pgm, png, jpeg, tiff, sys).

POV-Ray funguje paralelne s inými systémami, t.j. Po spustení tejto aplikácie môžete pokračovať v práci v T-FLEX CAD. V závislosti od zložitosti generovaného obrazu však POV-Ray môže vyžadovať viac zdrojov a potom sa práca v T-FLEX CAD spomalí.

Práca s tímom

Ak chcete vytvoriť fotorealistický obrázok, použite „3VY: Vytvorte realistický obraz" Tento príkaz je dostupný, keď je aktívne 3D okno. Pred vyvolaním príkazu musíte nastaviť 3D scénu do požadovanej polohy, set požadovaný materiál operácie, svetelné zdroje (môžete použiť svetelné zdroje na fotoaparáte). Pri vytváraní fotorealistického obrazu sa odporúča použiť perspektívnu projekciu.

Príkaz sa volá nasledujúcim spôsobom:

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhľad → Fotorealizmus → Realistický obraz (POV-ray)
Klávesnica	Textové menu
<3VY >	Nástroje > Realistický obrázok (POV-ray)

T-FLEX CAD ukladá informácie o umiestnení aplikácie POV-Ray a kontroluje jej prítomnosť pri každom prístupe.

V prípade, keď je POV-Ray volaný prvýkrát, a tiež ak systém nemôže nájsť túto aplikáciu, T-FLEX CAD požaduje cestu k nemu. V tomto prípade sa na obrazovke zobrazí dialógové okno, pomocou ktorého je potrebné nastaviť cestu k aplikácii POV-Ray. Aplikácia sa zvyčajne nachádza na nasledujúcej ceste: "Program Files\POV-Ray pre Windows v3.6\bin" Neprítomnosť zodpovedajúceho adresára znamená, že aplikácia nie je nainštalovaná (pozri odsek „Základné ustanovenia”).

Po zavolaní príkazu sa na obrazovke zobrazí dialógové okno.

Šírka a výška . Nastavte šírku a výšku vytvoreného fotorealistického obrázku v pixeloch. Štandardne je nastavená veľkosť aktuálneho 3D okna.

Vyhladenie farieb. Zodpovedá za vyhladenie farby vygenerovaného obrázka. Hodnota tohto parametra musí byť väčšia ako 0.

Čím nižšia je táto hodnota, tým jemnejší bude prechod z jednej farby do druhej vyzerať, ale v tomto prípade bude vykresľovanie (t. j. výpočet obrázka) trvať dlhšie. Hodnotu tohto parametra je možné vybrať zo zoznamu alebo nastaviť nezávisle.

POV-Ray používa špeciálny jazyk na opis 3D scény. S jeho pomocou je možné nastaviť veľké množstvo parametrov pre povrch materiálu, ako aj pre vnútro materiálu. rôzne vlastnosti. Preto má materiál v T-FLEX CAD špeciálne pokyny, ktoré určujú, ako bude materiál vyzerať pri vykreslení v POV-Ray (príkaz „3MT:Upravte materiály“, tlačidlo [ Materiál POV ]). Pri kontrole "Používajte náhrady materiálov“, budú tieto inštrukcie prenesené do POV-Ray. Všetky materiály dodávané so systémom obsahujú špecifické pokyny pre POV-Ray. Okrem materiálov bude POV aj exportovať dodatočné pokyny pre zdroj svetla (pozri "Možnosti svetelného zdroja", parameter "Pokyny POV").

Ak začiarkavacie políčko " Používajte náhrady materiálov» je vypnuté, pokyny automaticky generované T-FLEX CAD budú odoslané do POV-Ray na základe vlastností materiálu, ako je farba a odrazivosť.

V okne 3D je ku kamere štandardne priradený jeden alebo viac svetelných zdrojov. Tieto svetelné zdroje sú orientované vzhľadom na kameru a pohybujú sa s ňou (pozri popis "Možnosti zobrazenia 3D"). Ak začiarkavacie políčko "Exportujte svetlá na fotoaparáte» je zapnuté, tieto svetelné zdroje sa prenesú do POV-Ray.

Uložiť výsledok do. Zobrazí sa cesta k dočasne vygenerovanému výstupnému súboru, ktorý POV-Ray použije na uloženie výsledného obrázka formát bmp a T-FLEX CAD, aby ste si ho prečítali. Preto, ak je aplikácia T-FLEX CAD zatvorená pred získaním výsledku, obrázok z tohto súboru je možné neskôr zobraziť pomocou akéhokoľvek iného prehliadača obrázkov.

Všetko je dočasné vytvorené súbory Počas procesu generovania sa obrázky vytvárajú v priečinku špecifikovanom v systémovej premennej TEMP. Po vytvorení obrázka sa všetky súbory okrem výstupného vymažú. Samotný výstupný súbor je uložený v tomto priečinku, kým sa nevytvorí nový fotorealistický obrázok.

Informácie pre používateľov so skúsenosťami s POV-Ray

Parametre svetelného zdroja. Pri vytváraní fotorealistického obrazu pomocou konvenčných svetelných zdrojov sú tiene objektov veľmi jasné, pretože svetelné zdroje sú nekonečne malé. V skutočnosti sa to stáva veľmi zriedka, takže tiene sú najčastejšie vyhladené. Použitie zdrojov rozptýleného svetla vyhladzuje tiene a zlepšuje kvalitu a realizmus obrazu. V difúznych svetelných zdrojoch sa namiesto jedného bodového svetelného zdroja používa niekoľko vzájomne posunutých bodových zdrojov. Čím viac sú posunuté, tým menej jasný bude tieň. Čím väčší počet bodových zdrojov má difúzny zdroj, tým vyššie je rozmazanie tieňa a tým viac času trvá vykreslenie.

Normálne svetlo Difúzne svetlo

Difúzny svetelný zdroj v POV-Ray je súbor bodových svetelných zdrojov. Tieto svetelné zdroje sú umiestnené vo forme obdĺžnika, orientovaného nejakým spôsobom vzhľadom na určený stred. Počet svetelných zdrojov pozdĺž každej strany obdĺžnika môže byť odlišný. Aby sa svetelný zdroj vytvorený v T-FLEX CAD stal zdrojom rozptýleného svetla v POV-Ray, musí byť vo vlastnostiach svetelného zdroja v poli “POV Instructions” zapísané nasledovné:

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

Tu sú v trojuholníkových zátvorkách uvedené súradnice protiľahlých rohov obdĺžnika vzhľadom na počiatočný bod (bod, v ktorom sa nachádza zdroj rozptýleného svetla). "5, 5" je počet svetelných zdrojov v každom smere. V tomto prípade je celkový počet bodových svetelných zdrojov 5x5=25. „adaptívny 1 jitter“ - ďalšie parametre vrátane optimalizácie výpočtov tieňov.

Antialiasing. Pri normálnej vizualizácii sa môže na hraniciach objektov vyskytnúť gradácia a diskontinuita tenkých čiar. Vyhladenie pomocou dodatočných výpočtov môže znížiť Negatívny vplyv týchto javov.

Okraj zubaté Vyhladzovanie je povolené

Anti-aliasing je založený na vykresľovaní častí scény so zvýšeným rozlíšením. Zároveň sa spomalí vykresľovanie scény. Preto by ste počas fázy skúšobného vykresľovania nemali povoliť vyhladzovanie. Ale pre finálne vykreslenie je vhodné povoliť anti-aliasing.

Difúzne osvetlenie (Radiosity). Bežné zobrazovanie počíta s priamym osvetlením, pri ktorom sa osvetľujú len tie oblasti predmetov, ktoré sú priamo osvetlené svetlom zo svetelného zdroja. V skutočnom svete však svetlo nepochádza len zo zdrojov. Odráža sa aj od predmetov osvetlených priamym svetlom. POV-Ray má schopnosť povoliť mechanizmus na výpočet difúzneho osvetlenia, čo v niektorých prípadoch pomáha zlepšiť realizmus obrazu.

Normálne osvetlenie Okolité osvetlenie

Kvôli veľké množstvo pri dodatočných výpočtoch môže použitie mechanizmu difúzneho osvetlenia viesť k výraznému spomaleniu vykresľovania. Preto by sa pri testovacom zobrazovaní malo okolité osvetlenie používať len pri nízkom rozlíšení.

Ak chcete povoliť mechanizmus rozptýleného osvetlenia, prejdite na " Povoliť riadky "Okno". Vytvorenie fotorealistického obrazu» zapíšte si nasledovné:

globálne nastavenia(

rádiozita ( počet 500 minimum_reuse 0,018 jas 0,8))

Význam uvedených pokynov, ako aj Ďalšie informácie Informácie týkajúce sa mechanizmu difúzneho osvetlenia by ste mali nájsť v dokumentácii aplikácie POV-Ray.

Rozlíšenie obrazu. Tento parameter výrazne ovplyvňuje čas strávený vizualizáciou. Pri nezmenenej kvalite obrazu je rýchlosť vykresľovania priamo úmerná ploche výsledného obrazu. Pri testovaní vizualizácie sa môžete obmedziť na malé rozlíšenia, napríklad 320*240.

Ďalší INI súbor: Keď spustíte aplikáciu POV-Ray, vytvorí sa súbor s ini rozšírenie, kde sú zapísané exportované nastavenia. V prípade potreby môžete špecifikovať ďalšie nastavenia a dokonca prepísať tie, ktoré sú vygenerované v T-FLEX CAD, ich špecifikovaním v tomto súbore. V tomto prípade je názov tohto súboru uvedený v poli tohto dialógového okna.

Zahrnúť riadky : Do poľa tohto dialógového okna môžete vložiť reťazce, čo sú výrazy napísané vo formáte POV, ktoré sa vložia do exportovaného súboru.

Vysvetlenie: Keď spustíte príkaz, vytvorí sa súbor POV, ktorý má nasledujúcu štruktúru:

● <генерируемые переменные>

● <включаемые строки>

● <экспортированная 3D сцена>.

Generované premenné

V exportovanom súbore sú zahrnuté nasledujúce premenné:

● fAspectRatio – šírka/výška obrazovky. Pri prepisovaní nastavení Šírka a Výška v rozšírených nastaveniach INI súbor musíte prepísať aj túto premennú pomocou<включаемые строки>.

● vSceneMin a vSceneMax – vrcholy kocky, ktoré obmedzujú 3D scénu v 3D priestore.

● vSceneCenter – stred kocky.

● fSceneSize – dĺžka uhlopriečky kocky.

● vCameraPos – poloha kamery.

● vCamera2Scene – vektor z vCameraPos do stredu kocky.

● fCamera2Scene – dĺžka vektora vCamera2Scene.

● cBackColor – farba pozadia.

Tieto premenné je možné prepísať alebo použiť v<включаемых строках>.

Napríklad:

#declare cBackColor<0.1, 0.1, 0.1>

vzdialenosť fCamera2Scene / 2

rgb<0, 0, 1>

fog_offset vSceneMin . z

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

hore<0, 0, 1>

predefinuje farbu pozadia a nastaví modrú hmlu v závislosti od polohy a veľkosti 3D scény.

Po nastavení všetkých potrebných parametrov na vytvorenie fotorealistického obrázku je potrebné kliknúť na tlačidlo [ OK ]. Niekedy sa pri spustení POV-Ray môže zobraziť dialógové okno "“, na spustenie aplikácie v tomto prípade stačí kliknúť na tlačidlo [ OK].

Pri vytváraní animácie s povoleným fotorealizmom v príkaze ":Animujte model" je vhodné počkať, kým sa prvá snímka vykreslí v POV-Ray, aby ste sa uistili, že okno " O POV-Ray(tm) pre Windows » sa neobjavil a neprekáža pri vytváraní animácie.

Po spustení POV-Ray sa ovládanie prenesie na T-FLEX CAD (t.j. môžete s ním ďalej pracovať). Na konci generovania obrazu alebo ak je prerušené, sa na obrazovke zobrazí nasledujúce hlásenie:

Ak potrebujete zobraziť výsledný obrázok, musíte kliknúť na tlačidlo [Áno ]. V dôsledku toho sa otvorí okno na prezeranie, ktorého obrázok je možné uložiť do súboru. Ak nie je potrebné zobraziť a uložiť výsledný obrázok, kliknite na tlačidlo [ Nie ]. V tomto prípade bude výsledok fotorealistického obrázku uložený v systémovom adresári na nejaký čas (kým sa nevytvorí ďalší fotorealistický obrázok) TEPL.

Pred dokončením generovania obrázka môžete znova spustiť POV-Ray (počet takýchto spustení nie je obmedzený). Potom T-FLEX CAD, vykonávajúci export do POV, na konci procesu generovania predchádzajúceho obrázku, vytvorí nové spustenie Aplikácie POV-Ray. Implementuje sa teda rad úloh na generovanie obrázkov, t.j. nová úloha sa spustí po dokončení generovania predchádzajúcej.

Príklady fotorealistických obrázkov CAD modelov T-FLEX

Prototypy pre fotorealizmus

V štandardnej inštalácii existujú prototypy špeciálne navrhnuté pre rýchla tvorba fotorealistický obraz. Ak chcete vytvoriť dokumenty založené na týchto prototypoch, musíte zavolať príkaz „:Vytvorte nový dokument založené na prototypovom súbore“ a na karte “ Fotorealizmus » vyberte jeden z dvoch prototypov: « Izba" alebo " Lietanie okolo objektu».

V každom z týchto prototypov je vopred vytvorených niekoľko svetelných zdrojov, kamera a súradnicový systém na prepojenie 3D fragmentu. Pozíciu týchto prvkov je možné zmeniť podľa vlastného uváženia presunutím príslušných prvkov v okne výkresu. V 2D okne je tiež malý návod, ako používať prototyp.

Práca s týmito prototypmi sa zvyčajne vykonáva nasledovne: na základe jedného z prototypov sa vytvorí nový dokument. Do tohto dokumentu je vložený 3D model (vo vhodnej mierke) ako 3D fragment alebo 3D obraz, ktorého fotorealistický obraz je potrebné získať. Ďalej sa vykoná niekoľko skúšobných renderov, aby sa určilo vhodné umiestnenie svetelných zdrojov a kamery. Na záver sa vykoná finálna vizualizácia.

Nastavenia, ktoré je potrebné špecifikovať pre skúšobnú a konečnú vizualizáciu, budú popísané nižšie. Najprv je však potrebné povedať o charakteristické rysy každý z prototypov.

Prototyp "Izba" » je určený na vytvorenie statického obrázka. V tomto prototype scéna pozostáva z „miestnosti“, dvoch svetiel a kamery. Okrem toho bol pre pohodlie vopred vytvorený súradnicový systém na prepojenie 3D fragmentu. V predvolenom nastavení nie sú dve steny a strop „miestnosti“ viditeľné, ale môžu byť viditeľné, ak zrušíte začiarknutie políčka „Skryť strop“ v 2D okne.

Prototyp" Lietanie okolo objektu“ je určený ako na vytváranie statického obrazu, tak aj na vytváranie fotorealistickej animácie, pri ktorej sa kamera pohybuje okolo objektu. Scéna pozostáva z veľkej kruhovej plošiny, troch svetelných zdrojov a kamery. V scéne bol vopred vytvorený súradnicový systém na prepojenie 3D fragmentu. Okrem toho poloha kamery súvisí s výrazom a závisí od záberu, v ktorom sa scéna nachádza. V 2D okne je potrebné nastaviť dĺžku trvania animácie (teda čas, počas ktorého kamera obletí objekt a vráti sa na pôvodné miesto). Scéna musí byť animovaná pomocou premennej „frame“, berúc do úvahy, že počet snímok za sekundu je 25.

Príklad použitia prototypu "Lietanie okolo objektu" sa nachádza v knižnici "3D príklady 15", v priečinku "Servisné nástroje\ Fotorealistický obrázok\ Prelet okolo objektu". Otvorením súboru "Scéna založená na prototype.grb", musíte vybrať fotoaparát v 3D okne " fotoaparát " Ďalej musíte použiť príkaz „AN: Animate model“ a vykonať animáciu na premennej „frame“ od 0 do 250 s krokmi po 1.

3D modelovanie a vizualizácia sú nevyhnutné pri výrobe produktov alebo ich obalov, ako aj pri vytváraní prototypov produktov a vytváraní 3D animácií.

Služby 3D modelovania a vizualizácie sa teda poskytujú, keď:

• potrebujú posúdenie fyzických a technické vlastnosti výrobky ešte pred ich vytvorením v pôvodnej veľkosti, materiáli a konfigurácii;
• je potrebné vytvoriť 3D model budúceho interiéru.

V takýchto prípadoch sa určite budete musieť uchýliť k službám špecialistov v oblasti 3D modelovania a vizualizácie.

3D modely- neoddeliteľná súčasť vysokokvalitných prezentácií a technickej dokumentácie, ako aj základ pre vytvorenie prototypu produktu. Zvláštnosťou našej spoločnosti je schopnosť vykonať celý cyklus práce na vytvorení realistického 3D objektu: od modelovania až po prototypovanie. Keďže všetky práce je možné vykonávať v komplexe, výrazne sa tým znižuje čas a náklady na vyhľadávanie účinkujúcich a stanovovanie nových technických špecifikácií.

Ak sa bavíme o produkte, pomôžeme vám vydať skúšobnú sériu a nastaviť ďalšiu výrobu v malom alebo priemyselnom meradle.

Definícia pojmov „3D modelovanie“ a „vizualizácia“

3D grafika alebo 3D modelovanie- počítačová grafika, ktorá kombinuje techniky a nástroje potrebné na vytváranie trojrozmerných objektov v technickom priestore.

Techniky treba chápať ako metódy trojrozmerného formovania grafický objekt- výpočet jeho parametrov, kreslenie „kostra“ alebo trojrozmerného nedetailného tvaru; vytláčanie, predlžovanie a rezanie dielov a pod.

A pod nástrojmi sú profesionálne 3D modelovacie programy. V prvom rade - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, ako aj niektoré ďalšie programy na objemovú vizualizáciu objektov a priestoru.

Vykresľovanie objemu je vytvorenie dvojrozmerného rastrového obrazu na základe zostrojeného 3D modelu. Vo svojej podstate ide o najrealistickejší obraz trojrozmerného grafického objektu.

Aplikácie 3D modelovania:

• Reklama a marketing

Trojrozmerná grafika je nevyhnutná pre prezentáciu budúceho produktu. Aby ste mohli začať s výrobou, musíte nakresliť a následne vytvoriť 3D model objektu. A na základe 3D modelu, pomocou technológií rýchleho prototypovania (3D tlač, frézovanie, odlievanie do silikónovej formy a pod.), vzniká realistický prototyp (vzorka) budúceho produktu.

Po vykreslení (3D vizualizácia) je možné výsledný obrázok použiť pri vývoji obalového dizajnu alebo pri tvorbe vonkajšej reklamy, POS materiálov a dizajnu výstavných stánkov.

• Urbanistické plánovanie

Pomocou trojrozmernej grafiky sa dosiahne najrealistickejšie modelovanie mestskej architektúry a krajiny – s minimálne náklady. Vizualizácia stavebnej architektúry a krajinného dizajnu umožňuje investorom a architektom zažiť efekt prítomnosti v navrhovanom priestore. To vám umožní objektívne posúdiť zásluhy projektu a odstrániť nedostatky.

• priemysel

Modernú výrobu si nemožno predstaviť bez predvýrobného modelovania výrobkov. S príchodom 3D technológií majú výrobcovia možnosť výrazne ušetriť materiál a znížiť finančné náklady na inžiniersky dizajn. Pomocou 3D modelovania grafickí dizajnéri vytvárajú trojrozmerné obrazy dielov a predmetov, ktoré môžu byť neskôr použité na vytváranie foriem a prototypov objektu.

• Počítačové hry

3D technológia sa pri tvorbe počítačových hier používa už viac ako desať rokov. V profesionálnych programoch skúsení špecialisti ručne kreslia trojrozmerné krajiny, modely postáv, animujú vytvorené 3D objekty a postavy a tiež vytvárajú koncept art (návrhy konceptov).

• Kino

Celý moderný filmový priemysel je zameraný na kino v 3D formáte. Na takéto natáčanie sa používajú špeciálne kamery, ktoré dokážu natáčať v 3D formáte. Navyše pomocou 3D grafiky vznikajú jednotlivé objekty a plnohodnotné krajiny pre filmový priemysel.

• Architektúra a interiérový dizajn

Technológia 3D modelovania v architektúre sa dlhodobo osvedčila ako najlepšia. Dnes je vytvorenie trojrozmerného modelu budovy nepostrádateľným atribútom dizajnu. Na základe 3D modelu môžete vytvoriť prototyp budovy. Navyše, ako prototyp, opakujúci len všeobecné obrysy budovy, tak aj detailný prefabrikovaný model budúcej stavby.+

Čo sa týka interiérového dizajnu, pomocou technológie 3D modelovania môže zákazník vidieť, ako bude vyzerať jeho domov alebo kancelársky priestor po rekonštrukcii.

• Animácia

Pomocou 3D grafiky môžete vytvoriť animovanú postavu, „donútiť“ ju pohybovať sa a tiež navrhnutím zložitých animačných scén vytvoriť plnohodnotné animované video.

Etapy vývoja 3D modelu

Vývoj 3D modelu prebieha v niekoľkých etapách:

1. Modelovanie alebo vytváranie geometrie modelu

Hovoríme o vytvorení trojrozmerného geometrického modelu, bez zohľadnenia fyzikálnych vlastností objektu. Používajú sa tieto techniky:

• extrúzia;
• modifikátory;
• polygonálne modelovanie;
• rotácia.

2. Textúra objektu

Úroveň realizmu budúceho modelu priamo závisí od výberu materiálov pri vytváraní textúr. Profesionálne programy pracovať s 3D grafika V možnostiach vytvorenia realistického obrazu neexistujú prakticky žiadne obmedzenia.

3. Nastavenie svetla a pozorovacieho bodu

Jedna z najťažších etáp pri vytváraní 3D modelu. Koniec koncov, realistické vnímanie obrazu priamo závisí od výberu svetelného tónu, úrovne jasu, ostrosti a hĺbky tieňov. Okrem toho je potrebné vybrať pozorovacie miesto pre objekt. Môže to byť pohľad z vtáčej perspektívy alebo zmenšenie priestoru, aby sa dosiahol efekt prítomnosti v ňom – výberom pohľadu na objekt z výšky ľudskej výšky.+

4. 3D vizualizácia alebo rendering

Záverečná fáza 3D modelovania. Pozostáva z podrobností o nastavení zobrazenia 3D modelu. To znamená pridanie špeciálnych grafických efektov, ako je oslnenie, hmla, lesk atď. V prípade vykresľovania videa sa určujú presné parametre 3D animácie postáv, detailov, krajiny a pod. (čas zmeny farby, žiara a pod.).

V rovnakej fáze sú podrobné nastavenia vizualizácie: vyberie sa požadovaný počet snímok za sekundu a rozšírenie konečného videa (napríklad DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2 , WMV atď.). Ak je to potrebné, získajte dvojrozmerný rastrový obrázok, určuje sa formát a rozlíšenie obrázka, hlavne JPEG, TIFF alebo RAW.

5. Post produkcia

Spracovanie zachytených obrázkov a videí pomocou editorov médií - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (alebo Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab atď.

Postprodukcia zahŕňa poskytnutie originálnych vizuálnych efektov mediálnym súborom, ktorých účelom je nadchnúť myseľ potenciálneho spotrebiteľa: zapôsobiť, vzbudiť záujem a dlho si ho pamätať!

3D modelovanie v zlievarni

V zlievarenskej výrobe sa 3D modelovanie postupne stáva neodmysliteľnou technologickou súčasťou procesu tvorby produktu. Ak hovoríme o odlievaní do kovových foriem, tak 3D modely takýchto foriem sa vytvárajú pomocou technológií 3D modelovania, ako aj 3D prototypovania.

Ale odlievanie do silikónových foriem si dnes získava nemenej popularitu. IN v tomto prípade- 3D modelovanie a vizualizácia Vám pomôže vytvoriť prototyp objektu, na základe ktorého sa vyrobí forma zo silikónu alebo iného materiálu (drevo, polyuretán, hliník a pod.).

Metódy 3D vizualizácie (rendering)

1. Rastrovanie.

Jeden z najviac jednoduché metódy vykresľovanie. Pri jeho použití sa neberú do úvahy dodatočné vizuálne efekty (napríklad farba a tieň objektu vzhľadom na pozorovaný bod).

2. Raycasting.

Na 3D model sa pozerá z určitého, vopred určeného bodu – z ľudskej výšky, vtáčej perspektívy atď. Z pozorovacieho bodu sú vysielané lúče, ktoré určujú svetlo a tieň objektu, keď sa naň pozerá v bežnom 2D formáte.

3. Sledovanie lúčov.

Táto metóda vykresľovania znamená, že pri dopade na povrch sa lúč rozdelí na tri zložky: odrazený, tieňový a lomený. To v skutočnosti tvorí farbu pixelu. Okrem toho realizmus obrazu priamo závisí od počtu delení.

4. Trasovanie cesty.

Jedna z najkomplexnejších metód 3D vizualizácie. Pri použití tejto metódy 3D vykresľovania sa šírenie svetelných lúčov čo najviac približuje fyzikálnym zákonom o šírení svetla. Práve to zaisťuje vysokú realistickosť výsledného obrazu. Stojí za zmienku, že túto metódu sa líši intenzitou zdrojov.

Naša spoločnosť Vám poskytne celý rad služieb v oblasti 3D modelovania a vizualizácie. Máme všetky technické možnosti na vytváranie 3D modelov rôznej zložitosti. Máme tiež bohaté skúsenosti s 3D vizualizáciou a modelovaním, ktoré si môžete osobne overiť preštudovaním nášho portfólia, prípadne iných našich prác, ktoré ešte nie sú prezentované na stránke (na vyžiadanie).

Značková agentúra KOLORO Vám poskytne služby pri výrobe skúšobnej série výrobkov alebo jej malosériovej výrobe. K tomu naši špecialisti vytvoria čo najrealistickejší 3D model objektu, ktorý potrebujete (obal, logo, postava, 3D vzorka akéhokoľvek produktu, odlievacia forma a pod.), na základe ktorého bude vytvorený prototyp produktu. vytvorené. Cena našej práce priamo závisí od zložitosti objektu 3D modelovania a je diskutovaná individuálne.

Diela vytvorené pomocou 3D počítačovej grafiky rovnako priťahujú pozornosť 3D dizajnérov aj tých, ktorí majú dosť hmlistú predstavu o tom, ako to bolo urobené. Najúspešnejšie 3D diela sa nedajú odlíšiť od skutočného nakrúcania. Takéto diela spravidla vyvolávajú vášnivé diskusie o tom, či ide o fotografiu alebo trojrozmerný falzifikát.
Mnohí, inšpirovaní dielami slávnych 3D umelcov, začali študovať 3D editory a veria, že ich zvládnutie je také jednoduché ako Photoshop. Medzitým sa programy na vytváranie 3D grafiky veľmi ťažko ovládajú a ich učenie si vyžaduje veľa času a úsilia. Avšak ani po naštudovaní nástrojov 3D editora nie je pre začínajúceho dizajnéra jednoduché dosiahnuť realistický obraz. Keď sa ocitne v situácii, keď scéna vyzerá „bez života“, nemôže vždy nájsť vysvetlenie. Čo sa deje?
Hlavným problémom pri vytváraní fotorealistického obrazu je náročnosť presnej simulácie prostredia. Obrázok, ktorý sa získa ako výsledok výpočtu (vizualizácie) v trojrozmernom editore, je výsledkom matematických výpočtov podľa daného algoritmu. Pre vývojárov softvéru je ťažké nájsť algoritmus, ktorý by pomohol opísať všetky fyzikálne procesy skutočného života. Z tohto dôvodu padá environmentálne modelovanie na plecia samotného 3D umelca.
Hardvérové ​​možnosti pracovných staníc sa každým dňom zvyšujú, čo umožňuje ešte efektívnejšie využívať nástroje na prácu s 3D grafikou. Zároveň sa vylepšuje arzenál nástrojov na úpravu 3D grafiky.
Na vytvorenie realistického 3D obrazu existuje určitý súbor pravidiel. Bez ohľadu na to, v ktorom 3D editore pracujete, a na zložitosti scén, ktoré vytvárate, zostávajú rovnaké. Dodržanie týchto požiadaviek nezaručuje, že výsledný obrázok bude podobný fotografii. Ich ignorovanie však určite spôsobí neúspech.
Vytvorenie fotorealistického obrazu počas samotnej práce na 3D projekte je neskutočne náročná úloha. Tí, ktorí sa 3D grafike venujú a pracujú s ňou profesionálne, vykonávajú spravidla len jednu z etáp tvorby 3D scény. Niektorí poznajú všetky zložitosti modelovania, iní dokážu majstrovsky vytvárať materiály, iní „vidia“ správne nasvietenie scén atď. Z tohto dôvodu sa pri začatí práce s trojrozmernou grafikou snažte nájsť oblasť, v ktorej sa cítite najviac sebavedomí a rozvíjajú svoj talent.
Ako viete, výsledkom práce v 3D editore je statický súbor alebo animácia. V závislosti od toho, aký bude váš konečný produkt, sa prístupy k vytvoreniu realistického obrazu môžu líšiť.

Začnime kompozíciou
Umiestnenie objektov v 3D scéne má pre konečný výsledok veľký význam. Mali by byť umiestnené tak, aby divák pri pohľade na časť objektu, ktorá sa náhodne objaví v zábere, nebol v rozpakoch, ale na prvý pohľad rozpoznal všetky zložky scény.
Pri vytváraní 3D scény je potrebné venovať pozornosť polohe objektov vzhľadom na virtuálnu kameru. Pamätajte, že objekty, ktoré sú bližšie k objektívu fotoaparátu, sa zdajú byť väčšie. Z tohto dôvodu musíte zabezpečiť, aby objekty rovnakej veľkosti boli na rovnakom riadku.
Bez ohľadu na dej 3D scény musí nevyhnutne odrážať dôsledky niektorých udalostí, ktoré sa stali v minulosti.
Napríklad, ak niečie stopy vedú k zasneženému domu, divák pri pohľade na takýto obrázok dospeje k záveru, že do domu niekto vstúpil.
Pri práci na 3D projekte dbajte na celkovú náladu scény. Môže to byť sprostredkované dobre zvoleným prvkom dekorácie alebo určitým rozsahom farieb. Napríklad pridaním sviečky do scény zvýrazníte romantiku prostredia. Ak modelujete kreslené postavičky, farby by mali byť jasné, ale ak vytvárate monštrum, zvoľte tmavé odtiene.

Nezabudnite na detaily
Pri práci na 3D projekte by ste mali vždy brať do úvahy, ako je objekt na scéne viditeľný, ako veľmi je osvetlený atď. V závislosti od toho by mal mať objekt väčšiu alebo menšiu mieru detailov. Trojrozmerný svet je virtuálna realita, kde všetko pripomína divadelné kulisy. Ak nevidíte zadnú časť objektu, nemodelujte ho. Ak máte svorník s naskrutkovanou skrutkou, závit pod maticou nemodelujte, ak bude v scéne viditeľná fasáda domu, interiér modelovať nemusíte, ak tvoríte nocľah lesnú scénu, mali by ste sa zamerať len na tie objekty, ktoré sú v popredí. Stromy umiestnené v pozadí budú na vykreslenom obrázku takmer neviditeľné, takže nemá zmysel ich modelovať až po list.
Často pri vytváraní trojrozmerných modelov hrajú takmer hlavnú úlohu malé detaily, vďaka ktorým je objekt realistickejší.
Ak nemôžete dosiahnuť realizmus v scéne, skúste zvýšiť úroveň detailov v objektoch. Čím viac jemných detailov scéna obsahuje, tým vierohodnejšie bude výsledný obrázok vyzerať. Možnosť zvýšenia detailov scény je takmer obojstranne výhodná, má však jednu nevýhodu – veľký počet polygónov, čo vedie k predĺženiu doby vykresľovania.
Môžete sa uistiť, že realizmus spojky priamo závisí od úrovne detailov jednoduchý príklad. Ak v scéne vytvoríte tri modely stebiel trávy a vizualizujete ich, obraz na diváka neurobí žiadny dojem. Ak sa však táto skupina objektov mnohokrát naklonuje, obrázok bude pôsobiť pôsobivejšie.
Detaily môžete ovládať dvoma spôsobmi: ako je popísané vyššie (zvýšenie počtu polygónov v scéne), alebo zvýšením rozlíšenia textúry.
V mnohých prípadoch má zmysel venovať viac pozornosti vytváraniu textúry ako samotnému objektovému modelu. Zároveň ušetríte systémové prostriedky potrebné na vykreslenie zložitých modelov, čím sa skráti čas vykresľovania. Je lepšie urobiť lepšiu textúru ako zvýšiť počet polygónov. Skvelým príkladom šikovného využitia textúry je stena domu. Každú tehlu môžete modelovať samostatne, čo zaberie čas aj zdroje. Je oveľa jednoduchšie použiť fotografiu tehlovej steny.

Ak potrebujete vytvoriť krajinu
Jednou z najťažších úloh, s ktorými sa dizajnéri 3D grafiky často musia popasovať, je modelovanie prírody. Aký je problém vytvárania prírodného prostredia okolo nás? Ide o to, že akýkoľvek organický objekt, či už je to zviera, rastlina atď., je heterogénny. Napriek zjavnej symetrickej štruktúre sa tvar takýchto objektov nehodí na žiadny matematický popis, ktorým sa zaoberajú 3D editory. Aj tie predmety, ktoré majú na prvý pohľad symetrický vzhľad, sa pri bližšom skúmaní ukážu ako asymetrické. Napríklad vlasy na hlave človeka sú umiestnené odlišne na pravej a ľavej strane, najčastejšie sú česané doprava a list na vetve stromu môže byť na nejakom mieste poškodený húsenicou atď.
Najviac najlepšie riešenie Na simuláciu organickej hmoty v trojrozmernej grafike je možné zvážiť fraktálny algoritmus, ktorý sa často používa v nastaveniach materiálov a rôznych nástrojov trojrozmerného modelovania. Tento algoritmus je lepší ako iné matematické výrazy pri simulácii organickej hmoty. Preto pri vytváraní organických objektov nezabudnite využiť možnosti fraktálneho algoritmu na popis ich vlastností.

Jemnosť tvorby materiálu
Materiály, ktoré sú simulované v 3D grafike, môžu byť veľmi rôznorodé – od kovu, dreva a plastu až po sklo a kameň. Okrem toho je každý materiál určený veľkým počtom vlastností vrátane topografie povrchu, zrkadlovosti, vzoru, veľkosti a jasu oslnenia atď.
Pri vizualizácii akejkoľvek textúry musíte pamätať na to, že kvalita materiálu vo výslednom obrázku veľmi závisí od mnohých faktorov, vrátane: svetelných parametrov (jas, uhol dopadu svetla, farba svetelného zdroja atď.), vizualizačný algoritmus (typ použitého vizualizéra a jeho nastavenie), rozlíšenie rastrovej textúry. Veľký význam má aj spôsob premietania textúry na objekt. Neúspešne aplikovaná textúra môže „prezradiť“ trojrozmerný objekt ako šev alebo podozrivo sa opakujúci vzor. Okrem toho zvyčajne skutočné predmety nie sú dokonale čisté, to znamená, že na nich sú vždy stopy nečistôt. Ak modelujete kuchynský stôl, tak aj napriek tomu, že sa vzor na kuchynskej utierke opakuje, jej povrch by nemal byť všade rovnaký - handrička môže byť odretá v rohoch stola, odrezky od noža atď. .
Tvojmu trojrozmerné predmety bez toho, aby ste vyzerali neprirodzene čisto, môžete použiť ručne vyrobené (napríklad Adobe Photoshop) mapy nečistôt a zmiešať ich s pôvodnými textúrami, aby ste vytvorili realistický, opotrebovaný materiál.

Spôsoby, ako dosiahnuť realizmus v 3D grafike

Diela vytvorené pomocou trojrozmernej počítačovej grafiky rovnako priťahujú pozornosť 3D dizajnérov aj tých, ktorí majú dosť hmlistú predstavu o tom, ako sa to všetko urobilo. Najúspešnejšie 3D diela sa nedajú odlíšiť od skutočného nakrúcania. Takéto diela spravidla vyvolávajú vášnivé diskusie o tom, čo to je: fotografia alebo trojrozmerný falzifikát. Mnohí, inšpirovaní prácou slávnych 3D umelcov, sa učia 3D editory a veria, že ich ovládanie je také jednoduché ako Photoshop. Medzitým sa programy na vytváranie 3D grafiky veľmi ťažko ovládajú a ich učenie si vyžaduje veľa času a úsilia. No ani po naštudovaní nástrojov 3D editora nie je pre začínajúceho 3D dizajnéra jednoduché dosiahnuť realistický obraz. Keď sa ocitne v situácii, keď scéna vyzerá „mŕtve“, nemôže vždy nájsť vysvetlenie. Čo sa deje?

Hlavným problémom pri vytváraní fotorealistického obrazu je náročnosť presnej simulácie prostredia. Obrázok, ktorý sa získa ako výsledok výpočtu (vizualizácie) v trojrozmernom editore, je výsledkom matematických výpočtov podľa daného algoritmu. Pre vývojárov softvéru je ťažké nájsť algoritmus, ktorý by pomohol opísať všetky fyzikálne procesy, ktoré prebiehajú v reálnom živote. Modelovanie prostredia preto leží na pleciach samotného 3D umelca. Na vytvorenie realistického 3D obrazu existuje určitý súbor pravidiel. Bez ohľadu na to, v ktorom 3D editore pracujete, a na zložitosti scén, ktoré vytvárate, zostávajú rovnaké. Výsledkom práce v 3D editore je statický súbor alebo animácia. V závislosti od toho, aký bude konečný produkt vo vašom prípade, sa prístupy k vytvoreniu realistického obrazu môžu líšiť.

Začnime kompozíciou

Umiestnenie objektov v 3D scéne má pre konečný výsledok veľký význam. Mali by byť umiestnené tak, aby divák pri pohľade na časť objektu, ktorá sa náhodne objaví v zábere, nebol v rozpakoch, ale na prvý pohľad rozpoznal všetky zložky scény. Pri vytváraní 3D scény je potrebné venovať pozornosť polohe objektov vzhľadom na virtuálnu kameru. Pamätajte, že objekty umiestnené bližšie k objektívu fotoaparátu sa zdajú byť väčšie. Preto musíte zabezpečiť, aby objekty rovnakej veľkosti boli na rovnakom riadku. Bez ohľadu na dej 3D scény musí nevyhnutne odrážať dôsledky niektorých udalostí, ktoré sa stali v minulosti. Ak teda napríklad niekoho stopy vedú k zasneženému domu, divák pri pohľade na takýto obrázok dospeje k záveru, že do domu niekto vstúpil. Pri práci na 3D projekte dbajte na celkovú náladu scény. Môže to byť sprostredkované dobre zvoleným prvkom dekorácie alebo určitým rozsahom farieb. Napríklad pridaním sviečky do scény zvýrazníte romantiku prostredia. Ak modelujete kreslené postavičky, farby by mali byť svetlé, no ak modelujete ohavnú príšeru, zvoľte tmavé odtiene.

Nezabudnite na detaily

Pri práci na 3D projekte by ste mali vždy brať do úvahy, ako je objekt na scéne viditeľný, ako je osvetlený atď. V závislosti od toho by mal mať objekt väčší alebo menší stupeň detailov. Trojrozmerný svet je virtuálna realita, kde všetko pripomína divadelné kulisy. Ak nevidíte zadnú časť objektu, nemodelujte ho. Ak máte skrutku s naskrutkovanou maticou, nemodelujte závity pod maticou; ak je v scéne viditeľná fasáda domu, nie je potrebné modelovať interiér; Ak modelujete scénu nočného lesa, mali by ste sa zamerať len na tie objekty, ktoré sú v popredí. Stromy umiestnené v pozadí budú na vykreslenom obrázku takmer neviditeľné, takže nemá zmysel ich modelovať až po list.

Často pri vytváraní trojrozmerných modelov hrajú takmer hlavnú úlohu malé detaily, vďaka ktorým je objekt realistickejší. Ak nemôžete dosiahnuť realizmus v scéne, skúste zvýšiť úroveň detailov v objektoch. Čím viac jemných detailov scéna obsahuje, tým vierohodnejšie bude výsledný obrázok vyzerať. Možnosť zvýšenia detailov scény je takmer obojstranne výhodná, má však jednu nevýhodu – veľký počet polygónov, čo vedie k predĺženiu doby vykresľovania. Na tomto jednoduchom príklade môžete vidieť, že realizmus scény priamo závisí od úrovne detailov. Ak v scéne vytvoríte tri modely stebiel trávy a vizualizujete ich, obraz na diváka neurobí žiadny dojem. Ak sa však táto skupina objektov mnohokrát naklonuje, obrázok bude pôsobiť pôsobivejšie. Detaily môžete ovládať dvoma spôsobmi: ako je popísané vyššie (zvýšenie počtu polygónov v scéne), alebo zvýšením rozlíšenia textúry. V mnohých prípadoch má zmysel venovať viac pozornosti vytváraniu textúry ako samotnému objektovému modelu. Zároveň ušetríte systémové prostriedky potrebné na vykreslenie zložitých modelov, čím sa skráti čas vykresľovania. Je lepšie urobiť lepšiu textúru ako zvýšiť počet polygónov. Skvelým príkladom šikovného využitia textúry je stena domu. Každú tehlu môžete modelovať samostatne, čo zaberie čas aj zdroje. Je oveľa jednoduchšie použiť fotografiu tehlovej steny.

Ak potrebujete vytvoriť krajinu

Jednou z najťažších úloh, s ktorou sa 3D dizajnéri často musia popasovať, je modelovanie prírody. Aký je problém vytvárania prírodného prostredia okolo nás? Ide o to, že akýkoľvek organický objekt, či už je to zviera, rastlina atď., je heterogénny. Napriek zjavnej symetrickej štruktúre sa tvar takýchto objektov nehodí na žiadny matematický popis, ktorým sa zaoberajú 3D editory. Aj tie predmety, ktoré majú na prvý pohľad symetrický vzhľad, sa pri bližšom skúmaní ukážu ako asymetrické. Napríklad vlasy na hlave človeka sú umiestnené odlišne na pravej a ľavej strane, najčastejšie ich vyčesáva doprava a list na vetve stromu môže na nejakom mieste poškodiť húsenica atď. Za najlepšie riešenie pre simuláciu organickej hmoty v 3D možno považovať fraktálny algoritmus, ktorý sa často používa v nastaveniach materiálov a rôznych nástrojov 3D modelovania. Tento algoritmus je lepší ako iné matematické výrazy pri simulácii organickej hmoty. Preto pri vytváraní organických objektov nezabudnite využiť možnosti fraktálneho algoritmu na popis ich vlastností.

Jemnosť tvorby materiálu

Materiály, ktoré sú simulované v 3D grafike, môžu byť veľmi rôznorodé – od kovu, dreva a plastu až po sklo a kameň. Okrem toho je každý materiál určený veľkým počtom vlastností, vrátane povrchového reliéfu, zrkadlovosti, vzoru, veľkosti a jasu oslnenia atď. Pri vizualizácii akejkoľvek textúry je potrebné pamätať na to, že kvalita materiálu vo výslednom obrázku veľmi závisí od mnohých faktorov vrátane parametrov osvetlenia (jas, uhol dopadu svetla, farba svetelného zdroja atď.), algoritmus vizualizácie (typ použitého renderera a jeho nastavenie), rozlíšenie rastrovej textúry. Tiež veľký význam má metódu premietania textúry na objekt. Neúspešne aplikovaná textúra môže „prezradiť“ trojrozmerný objekt ako vytvorený šev alebo podozrivo sa opakujúci vzor. Okrem toho v skutočnosti predmety zvyčajne nie sú dokonale čisté, to znamená, že sú na nich vždy stopy nečistôt. Ak modelujete kuchynský stôl, tak aj napriek tomu, že vzor na kuchynskej utierke sa opakuje, jej povrch by nemal byť všade rovnaký - handrička môže byť opotrebovaná v rohoch stola, má rezy od noža, atď. Aby vaše 3D objekty nevyzerali neprirodzene čisto, môžete použiť ručne vyrobené (napríklad Adobe Photoshop) mapy nečistôt a zmiešať ich s pôvodnými textúrami, aby ste vytvorili realistický „opotrebovaný“ materiál.

Pridanie pohybu

Pri tvorbe animácie hrá geometria objektov dôležitejšiu úlohu ako v prípade statického obrázku. Počas pohybu môže divák vidieť predmety z rôznych uhlov, preto je dôležité, aby model vyzeral realisticky zo všetkých strán. Napríklad pri modelovaní stromov v statickej scéne môžete použiť trik a uľahčiť si prácu: namiesto vytvorenia „skutočného“ stromu môžete vytvoriť dve pretínajúce sa kolmé roviny a použiť na ne textúru pomocou masky priehľadnosti. Pri vytváraní animovanej scény táto metóda nie je vhodná, pretože takýto strom bude vyzerať realisticky iba z jedného bodu a akékoľvek otočenie kamery „prezradí“ falošnosť. Vo väčšine prípadov, keď 3D objekty zmiznú z objektívu virtuálneho fotoaparátu, je najlepšie ich zo scény odstrániť. V opačnom prípade počítač vykoná zbytočnú úlohu, vypočíta neviditeľnú geometriu.

Druhou vecou, ​​ktorú treba pri tvorbe animovaných scén zohľadniť, je pohyb, v ktorom sa väčšina predmetov v skutočnosti nachádza. Napríklad závesy v miestnosti sa kývajú vo vetre, ručičky hodín sa pohybujú atď. Preto je pri tvorbe animácie potrebné analyzovať scénu a identifikovať tie objekty, ktorým je potrebné nastaviť pohyb. Mimochodom, pohyb dodáva realizmus statickým scénam. Na rozdiel od animovaných však v nich treba pohyb uhádnuť v zamrznutých maličkostiach – v košeli skĺzajúcej z operadla stoličky, plaziacej sa húsenici na kmeni, strome ohnutom vetrom. Ak na viac jednoduché predmety scén, vytváranie realistickej animácie je relatívne jednoduché, ale simulácia pohybu postavy bez pomocných nástrojov je takmer nemožná. V bežnom živote sú naše pohyby také prirodzené a zaužívané, že napríklad nerozmýšľame, či pri smiechu zahodiť hlavu, alebo sa skloniť pri prechode pod nízky baldachýn. Modelovanie takéhoto správania vo svete trojrozmernej grafiky je spojené s mnohými úskaliami a opätovné vytvorenie pohybov a najmä mimiky človeka nie je také jednoduché. To je dôvod, prečo na zjednodušenie úlohy používame ďalší spôsob: na ľudskom tele je pripevnené veľké množstvo senzorov, ktoré zaznamenávajú pohyb ktorejkoľvek jeho časti v priestore a posielajú zodpovedajúci signál do počítača. Ten zas spracuje prijaté informácie a použije ich vo vzťahu k nejakému kostrovému modelu postavy. Táto technológia sa nazýva motion capture. Pri pohybe škrupiny, ktorá je uložená na kostrovom podklade, je potrebné počítať aj so svalovou deformáciou. Pre 3D animátorov zapojených do animácie postáv bude užitočné študovať anatómiu, aby lepšie porozumeli kostným a svalovým systémom.

Osvetlenie nie je len svetlo, ale aj tiene

Vytvorenie scény s realistickým osvetlením je ďalšou výzvou, ktorú treba prekonať, aby bol výsledný obraz realistickejší. V reálnom svete sa svetelné lúče opakovane odrážajú a lámu objektmi, čo vedie k tomu, že tiene vrhané objektmi majú vo všeobecnosti neostré, rozmazané hranice. Za kvalitu zobrazenia tieňov je zodpovedný najmä renderovací aparát. Existujú samostatné požiadavky na tiene vrhané v scéne. Tieň vrhaný z objektu môže veľa povedať – ako vysoko je nad zemou, aká je štruktúra povrchu, na ktorý tieň dopadá, aký zdroj objekt osvetľoval atď. Ak v scéne zabudnete na tiene, takáto scéna nebude nikdy vyzerať realisticky, keďže v skutočnosti má každý objekt svoj tieň. Okrem toho môže tieň zdôrazniť kontrast medzi popredím a pozadím, ako aj „vydať“ objekt, ktorý nie je v zornom poli objektívu virtuálneho fotoaparátu. V tomto prípade dostane divák možnosť predstaviť si okolité prostredie scény. Napríklad na tričku trojrozmernej postavy vidí padajúci tieň z konárov a listov a uhádne, že na opačnej strane miesta streľby rastie strom. Na druhej strane príliš veľa tieňov nespraví obraz realistickejším. Uistite sa, že objekt nevrhá tiene z pomocných zdrojov svetla. Ak je na scéne niekoľko objektov, ktoré vyžarujú svetlo, napríklad lampy, potom by všetky prvky scény mali vrhať tiene z každého zo svetelných zdrojov. Ak však v takejto scéne budete využívať pomocné zdroje svetla (napríklad na zvýraznenie tmavých oblastí scény), nie je potrebné z týchto zdrojov vytvárať tiene. Pomocný zdroj by mal byť pre diváka neviditeľný a tiene odhalia jeho prítomnosť.

Pri tvorbe scény je dôležité nepreháňať to s množstvom svetelných zdrojov. Je lepšie stráviť trochu času výberom jeho najlepšej polohy, ako použiť niekoľko svetelných zdrojov, kde si vystačíte len s jedným. V prípade, že je potrebné použiť niekoľko zdrojov, uistite sa, že každý z nich vrhá tiene. Ak nevidíte tiene zdroja svetla, možno ich preexponuje iný, silnejší zdroj. Pri usporiadaní svetelných zdrojov v scéne nezabudnite venovať pozornosť ich farbe. Zdroje denného svetla majú modrý odtieň, ale na vytvorenie umelého zdroja svetla je potrebné dať mu žltkastú farbu. Malo by sa tiež vziať do úvahy, že farba zdroja simuluje denné svetlo, závisí aj od dennej doby. Ak teda dej scény zahŕňa večerný čas, osvetlenie môže byť napríklad v červenkastých odtieňoch západu slnka.

Najdôležitejšia vec je zlý výpočet

Vizualizácia je konečná a samozrejme najdôležitejšia fáza pri vytváraní trojrozmernej scény. 3D grafický editor vypočíta obraz, pričom zohľadní geometriu objektov, vlastnosti materiálov, z ktorých sú vyrobené, umiestnenie a parametre svetelných zdrojov atď. Ak porovnáme prácu v 3ds max s natáčaním videa, tak hodnotu renderovacieho jadra môžeme porovnať s filmom, na ktorý je materiál natočený. Rovnako ako dva filmy od rôznych spoločností môžu produkovať svetlé a vyblednuté fotografie, výsledok vašej práce môže byť realistický alebo iba uspokojivý v závislosti od toho, aký algoritmus vykresľovania obrazu si vyberiete. Existencia veľkého množstva vizualizačných algoritmov spôsobila nárast počtu externých pripojených rendererov. Často môže byť rovnaký renderer integrovaný s rôznymi 3D grafickými balíkmi. Z hľadiska rýchlosti a kvality renderovaného obrazu sú externé vizualizéry spravidla lepšie ako štandardné vykresľovacie zariadenia 3D editorov. Nedá sa však jednoznačne odpovedať na otázku, ktorá z nich dáva najlepší výsledok. Pojem „realizmus“ je v tomto prípade subjektívny, pretože neexistujú žiadne objektívne kritériá, podľa ktorých by sa dala hodnotiť miera realizmu vizualizéra.

S istotou však môžeme povedať, že na to, aby bol výsledný obraz realistickejší, musí vizualizačný algoritmus zohľadňovať všetky vlastnosti šírenia svetelných vĺn. Ako sme povedali vyššie, keď lúč svetla zasiahne predmety, mnohokrát sa odráža a láme. Nie je možné vypočítať osvetlenie v každom bode v priestore, berúc do úvahy nekonečný počet odrazov, preto sa na určenie intenzity svetla používajú dva zjednodušené modely: Raytracing a metóda Global Illumination. Až donedávna bol najpopulárnejším vykresľovacím algoritmom sledovanie svetelných lúčov. Táto metóda spočívala v tom, že trojrozmerný editor sledoval priebeh lúča vyžarovaného zdrojom svetla s daným počtom lomov a odrazov. Trasovanie nemôže poskytnúť fotorealistický obraz, pretože algoritmus neposkytuje efekty reflexných a refrakčných žieravín (záblesky spôsobené odrazom a lomom svetla), ako aj vlastnosti rozptylu svetla. Predpokladom na získanie realistického obrazu je dnes použitie metódy globálneho osvetlenia. Ak sledovanie počíta len tie oblasti scény, ktoré prijímajú lúče svetla, metóda globálneho osvetlenia vypočíta rozptyl svetla v neosvetlených alebo zatienených oblastiach scény na základe analýzy každého pixelu v obrázku. Toto zohľadňuje všetky odrazy svetelných lúčov v scéne.

Jednou z najbežnejších metód na výpočet globálneho osvetlenia je Fotónové mapovanie. Táto metóda zahŕňa výpočet globálneho osvetlenia na základe vytvorenia takzvanej fotónovej mapy – informácie o osvetlení scény zozbierané pomocou trasovania. Výhodou Fotónového mapovania je, že po uložení ako fotónovej mapy možno výsledky sledovania fotónov neskôr použiť na vytvorenie efektov globálneho osvetlenia v 3D animačných scénach. Kvalita globálneho osvetlenia vypočítaná pomocou sledovania fotónov závisí od počtu fotónov, ako aj od hĺbky sledovania. Pomocou Fotónového mapovania môžete tiež vypočítať žieraviny. Okrem výpočtu globálneho osvetlenia vám externé renderery umožňujú vizualizovať materiály s prihliadnutím na efekt podpovrchového rozptylu (Sub-Surface Scattering). Tento efekt je nevyhnutnou podmienkou pre dosiahnutie realizmu v materiáloch ako koža, vosk, tenká tkanina atď. Lúče svetla dopadajúce na takýto materiál sa okrem lomu a odrazu rozptyľujú v samotnom materiáli, čím spôsobujú miernu žiaru zvnútra.

Ďalším dôvodom, prečo sú obrázky vykreslené pomocou doplnkových vykresľovacích modulov realistickejšie ako obrázky vykreslené pomocou štandardných vykresľovacích algoritmov, je možnosť používať efekty fotoaparátu. Medzi ne patrí predovšetkým hĺbka ostrosti (Depth of Field), rozmazanie pohybujúcich sa objektov (motion blur). Efekt hĺbky poľa možno použiť, keď chcete upriamiť pozornosť diváka na nejaký detail v scéne. Ak obrázok obsahuje efekt hĺbky poľa, divák si najskôr všimne prvky na scéne, ktoré sú zaostrené. Efekt hĺbky poľa môže byť užitočný, keď potrebujete vizualizovať, čo postava vidí. Pomocou efektu hĺbky poľa môžete zamerať pohľad postavy na jeden alebo iný objekt. Efekt hĺbky ostrosti je podstatnou zložkou realistického obrazu aj vtedy, keď pozornosť na scéne upúta malý objekt – napríklad húsenica na kmeni. Ak sú na obrázku rovnako jasne nakreslené všetky objekty, vrátane vetiev, listov, kmeňa a húsenice, nebude takýto obrázok vyzerať realisticky. Ak by takáto scéna existovala v skutočnosti a natáčanie by sa neuskutočňovalo virtuálnou kamerou, ale skutočnou kamerou, zaostrený by bol len hlavný objekt – húsenica. Všetko, čo je od neho vzdialené, by vyzeralo rozmazane. Preto musí mať trojrozmerný obraz efekt hĺbky ostrosti.

Záver

Hardvérové ​​možnosti pracovných staníc sa každým dňom zvyšujú, čo umožňuje ešte efektívnejšie využívať nástroje na prácu s 3D grafikou. Zároveň sa vylepšuje arzenál nástrojov na úpravu 3D grafiky. Základné prístupy k tvorbe fotorealistických obrázkov zároveň zostávajú nezmenené. Dodržanie týchto požiadaviek nezaručuje, že výsledný obrázok bude podobný fotografii. Ich ignorovanie však určite spôsobí neúspech. Vytvorenie fotorealistického obrazu počas samotnej práce na 3D projekte je neskutočne náročná úloha. Tí, ktorí sa 3D grafike venujú a pracujú s ňou profesionálne, sa spravidla prejavia až v jednej z fáz tvorby 3D scény. Niektorí poznajú všetky zložitosti modelovania, iní vedia šikovne vytvárať materiály, iní „vidia“ správne nasvietenie scén atď. Preto, keď začínate pracovať s 3D, skúste nájsť oblasť, v ktorej sa cítite najistejšie a rozvíjajte svoje talenty.

Sergey a Marina Bondarenko, http://www.3domen.com