Tridimenzionalna grafika je danes tako trdno uveljavljena v naših življenjih, da včasih sploh nismo pozorni na njene manifestacije.

Če pogledamo pano, ki prikazuje notranjost sobe, ali reklamni video o sladoledu, gledamo kadre akcijskega filma, ne vemo, da se za vsem tem skriva skrbno delo mojstra 3D grafike.

3D grafika je

3D grafika (tridimenzionalna grafika)- to je posebna vrsta računalniška grafika- niz metod in orodij, ki se uporabljajo za ustvarjanje slik 3D predmetov (tridimenzionalnih predmetov).

3D slike ni težko ločiti od dvodimenzionalne, saj vključuje ustvarjanje geometrijske projekcije 3D modela scene na ravnino s pomočjo specializiranih programskih izdelkov. Nastali model je lahko predmet iz realnosti, na primer model hiše, avtomobila, kometa, lahko pa je popolnoma abstrakten. Postopek izdelave takšnega tridimenzionalnega modela se imenuje in je namenjen predvsem ustvarjanju vizualne tridimenzionalne podobe modeliranega predmeta.

Danes lahko na podlagi 3D grafike ustvarite zelo natančno kopijo pravega predmeta, ustvarite nekaj novega in oživite najbolj nerealistične oblikovalske ideje.

Tehnologije 3D grafike in tehnologije 3D tiskanja so prodrle na mnoga področja človekovega delovanja in prinašajo ogromne dobičke.

3D slike nas vsak dan bombardirajo na televiziji, v filmih, pri delu z računalniki in v 3D igrah, z reklamnih panojev, ki jasno predstavljajo moč in dosežke 3D grafike.

Dosežki sodobne 3D grafike se uporabljajo v naslednjih panogah

1. Kinematografija in animacija- ustvarjanje tridimenzionalnih likov in realističnih posebnih učinkov . Ustvarjanje računalniške igre - razvoj 3D likov, okolij virtualne resničnosti, 3D objektov za igre.
2. Oglaševanje- zmožnosti 3D grafike vam omogočajo ugodno predstavitev izdelka trgu; s 3D grafiko lahko ustvarite iluzijo kristalno bele srajce ali slastnega sadnega sladoleda s koščki čokolade itd. Hkrati pa ima oglaševani izdelek v resnici lahko veliko pomanjkljivosti, ki se zlahka skrijejo za lepimi in kakovostnimi slikami.
3. Notranje oblikovanje- oblikovanje in razvoj notranje opreme tudi danes ne more brez tridimenzionalne grafike. 3D tehnologije omogočajo ustvarjanje realističnih 3D modelov pohištva (kavč, fotelj, stol, komoda itd.), ki natančno ponavljajo geometrijo predmeta in ustvarjajo imitacijo materiala. S pomočjo 3D grafike lahko ustvarite videoposnetek, ki prikazuje vsa nadstropja projektirane stavbe, ki se morda sploh še ni začela graditi.

Koraki za ustvarjanje 3D slike

Če želite pridobiti 3D sliko predmeta, morate opraviti naslednje korake

1. Modelarstvo- izdelava matematičnega 3D modela splošne scene in njenih objektov.
2. Teksturiranje vključuje nanašanje tekstur na ustvarjene modele, prilagajanje materialov in ustvarjanje realističnega videza modelov.
3. Nastavitve osvetlitve.
4. (premikajoči se predmeti).
5. Upodabljanje- postopek ustvarjanja slike predmeta z uporabo predhodno ustvarjenega modela.
6. Kompozicija ali komponiranje- naknadna obdelava nastale slike.

Modelarstvo- ustvarjanje virtualnega prostora in objektov v njem, vključuje ustvarjanje različnih geometrij, materialov, svetlobnih virov, virtualnih kamer, dodatnih posebnih učinkov.

Najpogostejši programski izdelki za 3D modeliranje so: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Teksturiranje je prekrivanje na površini izdelanega tridimenzionalnega modela rastrske ali vektorske slike, ki omogoča prikaz lastnosti in materiala predmeta.

Razsvetljava- izdelava, nastavitev smeri in prilagoditev svetlobnih virov v izdelani sceni. Grafični 3D urejevalniki praviloma uporabljajo naslednje vrste svetlobnih virov: točkovna svetloba (divergentni žarki), vsesmerna svetloba (vsesmerna svetloba), usmerjena svetloba (vzporedni žarki) itd. Nekateri urejevalniki omogočajo ustvarjanje volumetričnega vira sijaja (Sferna svetloba).

Fotorealistična slika 3D scene je posebna slika scene, ki upošteva sence, ki jih mečejo predmeti, ter pojave, kot sta odboj in lom svetlobe.

Program ima tri različne mehanizme za ustvarjanje fotorealističnih slik. Prvi uporablja aplikacijo POV-žarek , drugi – vgrajena tehnologija NVIDIA OptiX , tretji uporablja Embree - jedro za sledenje žarkom razvil Intel.

Izbira in nastavitev kakovosti slike

Redko je mogoče ustvariti uspešno fotorealistično sliko v prvem poskusu. Običajno boste morali ustvariti več fotorealističnih testnih slik, ki vam bodo pomagale prilagoditi položaj kamere, svetlost in položaj luči ter preveriti, ali je animacija pravilna. Po tem se izvede končna vizualizacija.

Toda ustvarjanje fotorealistične slike lahko traja različno dolgo, odvisno od kompleksnosti prizora in parametrov, ki določajo kakovost slike. Poznavanje teh parametrov po eni strani pomaga preprečiti nepotrebno porabo časa za poskusno slikanje, po drugi strani pa pomaga doseči več. Visoka kvaliteta končna slika.

Obstajajo različni parametri, ki vam omogočajo spreminjanje kakovosti končne fotorealistične slike.

Kakovost mreže . Ta parameter se nastavi v parametrih dokumenta (ukaz ST: Document Parameters), poleg fotorealizma pa vpliva tudi na kvaliteto prikaza objektov v 3D oknu.

Poleg tega lahko s ploščo dostopate do nastavitve kakovosti slike ogled

Višji kot je ta parameter, dlje traja izvoz scene v format POV, več pomnilnik z naključnim dostopom Uporablja se POV-Ray in daljše elektrode POV-Ray predhodna priprava prizorov pred upodabljanjem (Parsing). V zvezi s tem je pri izvajanju predhodne vizualizacije priporočljivo zmanjšati kakovost mreže, morda celo na minimum. Pri končnem upodabljanju je bolje nastaviti kakovost mreže na največjo.

1. Fotorealističen videz

Ta mehanizem za ustvarjanje fotorealističnih slik temelji na tehnologije NVIDIA OptiX. Zasnovan je za ustvarjanje visokokakovostnih fotorealističnih slik ob upoštevanju osvetlitve in lastnosti materiala, kot so prosojnost, lomni količnik, površinske lastnosti itd.

Mehanizem omogoča pridobitev fotorealistične slike neposredno iz okolja T-FLEX CAD, ki zagotavlja uporabniku prijazen vmesnik nadzor parametrov scene, kakovost generiranja slike, kot tudi možnost shranjevanja rezultatov generiranja v datoteko in tiskanja. S tem mehanizmom lahko pridobite fotorealistično sliko ne le iz 3D modelov, temveč tudi iz uvoženih 3D slik.

Tehnologija NVIDEA OptiX se uporablja za ustvarjanje fotorealističnih videoposnetkov pri snemanju animacij razstavljanja v ukazu “3VX: Disassembly”.

Tretji motor za ustvarjanje fotorealističnih slik uporablja Embree, motor za sledenje žarkom, ki ga je razvil Intel.

Embree za svoje izračune uporablja osrednji procesor, odlikuje pa ga visoka zmogljivost in kakovost slike.

Vmesnik za delo z NVIDIA Optix je enak vmesniku za delo z Embree, zato bosta spodaj opisana skupaj.

Delo z ekipo

Za klic možnosti uporabite ukaz:

Piktogram	Trak
	Orodja → Videz → Fotorealizem → Fotorealističen videz (GPE NVIDIA)
Tipkovnica	Besedilni meni
<3RV>	Orodja > Fotorealistični pogled (NVIDIA GPE)

Piktogram	Trak
	Orodja → Videz → Fotorealizem → Fotorealistični pogled (CPE)
Tipkovnica	Besedilni meni
	Orodja > Fotorealistični pogled (CPE)

Po aktiviranju ukaza se prikaže novo okno, v katerem se generira slika.

Kakovost ustvarjene slike je v veliki meri odvisna od števila ponovitev. Iteracija je izračun barve slikovnih pik. Število iteracij je odvisno od velikosti slike, gostote mreže in števila predmetov.

Število ponovitev je prikazano na dnu zaslona.

Odvisno od moči računalnika, zahtevnosti modela in uveljavljena kakovost Postopek ustvarjanja slike lahko traja od nekaj minut do nekaj ur.

V orodni vrstici so prikazane možnosti za delo z ukazom.

Natisnite sliko. Omogoča tiskanje nastale slike.

Shranite sliko. Omogoča izvoz nastale slike v datoteke v rastrskih formatih *.bmp, *.jpg, *gif, *tiff, *tif, *.png, *.tga. Datoteki lahko daste ime in določite, kje bo shranjena.

Ogled možnosti . Omogoča nastavitev parametrov za ustvarjanje slike. več natančen opis možnosti so navedene spodaj.

Zakleni parametre pogleda. Omogoča določitev smeri pogleda in merila slike. Vrtenje modela postane nemogoče.

Znova zaženi generacijo. Ponovno zažene generiranje fotorealistične slike in trenutni rezultati se ponastavijo.

Zaustavi ustvarjanje. Omogoča vam, da začasno ustavite ustvarjanje slike. To sprosti računalniške vire, porabljene za ta proces, kar izboljša zmogljivost.

Izbira kakovosti ustvarjene slike. V spustnem seznamu lahko izberete eno od štirih vrednosti kakovosti slike.

Za osnutke slik se uporablja nizka in srednja kakovost. Pri izbiri te kakovosti sistem samodejno izračuna minimalno število ponovitev, potrebnih za pridobitev slik z določeno stopnjo "šuma".

Če želite dobiti najbolj realistične slike, morate izbrati visoko ali največjo kakovost. Pri najvišji kakovosti je število ponovitev neomejeno.

Izbira trenutno aktivne kamere. Omogoča izbiro ene od kamer, ki so prisotne v 3D sceni. Slika bo ustvarjena glede na položaj izbrane kamere.

Poleg zgornjih možnosti je možnost »Kvaliteta slike" Spreminjamo ga lahko s spustnim seznamom v oknu ST: Parametri dokumenta na zavihku “ 3D".

Višja kot je kakovost, večja je gostota mreže. Da bi dobili najbolj realistične slike, je priporočljivo, da nastavite kakovost vsaj na " Povečana."

Ta parameter je še posebej pomemben, če ima model zaobljene površine.

Vizualno ločite slike različne kakovosti.

Zelo nevljudno	Standardno	Zelo visoko

Proces ustvarjanja fotorealističnih slik ima visoke zahteve glede značilnosti sistema. Podrobnejše informacije o njih najdete na naši spletni strani ali v poglavju »Hitri začetek«.

Generiranje slike je mogoče kadar koli ustaviti. Končni rezultat lahko shranite na svoj računalnik z možnostjo ali takoj pošljete v tiskanje z možnostjo.

Rezultat operacije:

Fotorealistična slika

Datoteke s primeri ustvarjanja fotorealističnih slik so v knjižnici "3D Primeri 15\Servisna orodja\Materiali in fotorealizem».

Za lažjo uporabo lahko na zaslonu istočasno prikažete okno fotorealističnega pogleda in okno modela. Če želite to narediti, morate uporabiti ukaz "WO: Odprite okno novega dokumenta».

V pogovornem oknu, ki se prikaže, morate na spustnem seznamu izbrati »Fotorealističen videz" S štirimi spustnimi seznami lahko konfigurirate priročno razporeditev oken na zaslonu.

Možnosti slike

Prilega oknu . Možnost je aktivna le, ko je "" Ko je možnost vključena, je slika določene velikosti v celoti prikazana na zaslonu. Fiksna velikost slike. Ko je aktiviran, vam omogoča nastavitev velikosti ustvarjene slike. To bo omogočilo možnost orodne vrstice "Zakleni parametre pogleda". Velikost slike je podana v slikovnih pikah. Slika določene velikosti bo ustvarjena v celoti, ne glede na to, ali se prilega zaslonu ali ne. Za pridobitev visokokakovostnih slik je priporočljivo, da fiksno velikost slike nastavite čim večjo. Kvaliteta slike. Ta možnost ponovi seznam nastavitev iz glavne plošče. Edina razlika je možnost ročne nastavitve števila iteracij z izbiro kakovosti slike "po meri" in v polje vnesite zahtevano številko. Število odbojev žarka. Parameter je pomemben pri ustvarjanju lomov in odbojev.

Nastavitve ozadja in teksture popolnoma sovpadajo s standardnimi parametri 3D pogleda z istim imenom. Več o njih si lahko preberete v poglavju “Delo z oknom 3D pogleda».

Faktor svetilnosti okolja. Omogoča prilagajanje svetlosti prizora s prilagajanjem količine svetlobe, ki pada na predmete.

Optimalni parametri za ustvarjanje fotorealistične slike so privzeto nastavljeni.

Primeri fotorealističnih slik

NVIDIA Optix:

Embree:

2. Realistična slika

Ta mehanizem uporablja tehnologijo POV-Ray, program, ki uporablja sledenje žarkom. Pogoji za generiranje slike so podani v T-FLEX CAD v besedilni obliki. Aplikacija POV-Ray je vključena v paket. Poleg tega lahko aplikacijo prenesete z ustreznega spletnega mesta.

Slika v T-FLEX CAD Fotorealistična slika (POV-Ray)

Fotorealistično sliko dobimo s sledenjem žarkom. Za to uporabite aplikacijo POV-Ray, ki je vključena v dobavo.

Treba je opozoriti, da aplikacija POV-žarek zahteva ločeno namestitev. Če želite to narediti, morate na namestitvenem CD-ju izbrati datoteko " povwin36.exe "iz imenika "POV-Ray". Namestitev POV-Ray poteka v angleškem jeziku. Za uporabnike, ki ne poznajo angleški jezik, priporočamo, da kliknete vse gumbe za odobritev ([ Naprej ], [Da] ali [Strinjam se ]) v zaporedoma prikazanih pogovornih oknih.

Za pridobitev fotorealistične 3D slike se prizor izvozi v format POV z uporabo nastavitev trenutnega 3D okna. Nato se samodejno zažene aplikacija POV-Ray za ustvarjanje končne slike. Ko je generiranje končano, si lahko nastalo sliko ogledate v oknu za ogled in jo po želji shranite v datoteko.

Pri izvozu v POV-Ray se teksture uporabijo za predmete na enak način, kot so prikazane v oknu T-FLEX CAD 3D. Poleg tega lahko skupaj s POV-Ray uporabljate teksture vseh formatov, ki jih podpira POV-Ray (gif, tga, iff, ppm, pgm, png, jpeg, tiff, sys).

POV-Ray deluje vzporedno z drugimi sistemi, t.j. Po zagonu te aplikacije lahko nadaljujete z delom v T-FLEX CAD. Glede na kompleksnost ustvarjene slike pa lahko POV-Ray porabi več sredstev, nato pa se bo delo v T-FLEX CAD upočasnilo.

Delo z ekipo

Če želite ustvariti fotorealistično sliko, uporabite »3VY: ustvarite realistično sliko" Ta ukaz je na voljo, ko je 3D okno aktivno. Preden prikličete ukaz, morate 3D sceno nastaviti na želeni položaj, set potreben material operacije, svetlobni viri (na fotoaparatu lahko uporabite svetlobne vire). Pri ustvarjanju fotorealistične slike je priporočljivo uporabiti perspektivno projekcijo.

Ukaz se kliče na naslednji način:

Piktogram	Trak
	Orodja → Videz → Fotorealizem → Realistična slika (POV-žarek)
Tipkovnica	Besedilni meni
<3VY >	Orodja > Realistična slika (POV žarek)

T-FLEX CAD shranjuje podatke o lokaciji aplikacije POV-Ray in ob vsakem dostopu preveri njeno prisotnost.

V primeru, ko je POV-Ray priklican prvič in tudi če sistem ne najde te aplikacije, T-FLEX CAD zahteva pot do nje. V tem primeru se na zaslonu prikaže pogovorno okno, v katerem morate nastaviti pot do aplikacije POV-Ray. Običajno se aplikacija nahaja na naslednji poti: "Programske datoteke\POV-Ray za Windows v3.6\bin" Odsotnost ustreznega imenika pomeni, da aplikacija ni nameščena (glejte odstavek “Temeljne določbe”).

Po klicu ukaza se na zaslonu prikaže pogovorno okno.

Širina in višina . Nastavite širino in višino ustvarjene fotorealistične slike v slikovnih pikah. Privzeto je nastavljena velikost trenutnega okna 3D.

Glajenje barv. Odgovoren za glajenje barve ustvarjene slike. Vrednost tega parametra mora biti večja od 0.

Nižja kot je ta vrednost, mehkejši bo videti prehod iz ene barve v drugo, vendar bo v tem primeru upodabljanje (tj. izračun slike) trajalo dlje. Vrednost tega parametra lahko izberete s seznama ali nastavite neodvisno.

POV-Ray uporablja poseben jezik za opis 3D scene. Z njegovo pomočjo je mogoče nastaviti veliko število različnih karakteristik za površino materiala, kot tudi za notranjost materiala. Zato ima material v T-FLEX CAD posebna navodila, ki določajo, kako bo material videti, ko bo upodobljen v POV-Ray (ukaz “3MT:Uredite materiale«, gumb [ POV material ]). Pri preverjanju "Uporabite nadomestne materiale", bodo ta navodila poslana v POV-Ray. Vsi materiali, ki so priloženi sistemu, vključujejo posebna navodila za POV-Ray. Poleg materialov bo POV tudi izvažal dodatna navodila za vir svetlobe (glejte "Možnosti svetlobnega vira", parameter "POV Navodila").

Če potrditveno polje " Uporabite nadomestne materiale» je onemogočeno, bodo navodila, ki jih samodejno ustvari T-FLEX CAD, poslana v POV-Ray na podlagi lastnosti materiala, kot sta barva in odbojnost.

V oknu 3D je kameri privzeto dodeljen en ali več svetlobnih virov. Ti svetlobni viri so usmerjeni glede na kamero in se premikajo z njo (glejte opis "Možnosti pogleda 3D"). Če potrditveno polje "Izvoz luči na fotoaparatu» je vklopljen, se ti svetlobni viri prenesejo v POV-Ray.

Shrani rezultat v. To prikaže pot do začasno ustvarjene izhodne datoteke, ki jo bo POV-Ray uporabil za shranjevanje nastale slike v format bmp in T-FLEX CAD za branje. Če torej aplikacijo T-FLEX CAD zaprete, preden dobite rezultat, si lahko sliko iz te datoteke ogledate pozneje s katerim koli drugim pregledovalnikom slik.

Vse je začasno ustvarjene datoteke Med postopkom generiranja se slike ustvarijo v mapi, določeni v sistemski spremenljivki TEMP. Ko je slika ustvarjena, se izbrišejo vse datoteke razen izhodne. Sama izhodna datoteka je shranjena v tej mapi, dokler ni ustvarjena nova fotorealistična slika.

Informacije za uporabnike z izkušnjami s POV-Ray

Parametri svetlobnega vira. Pri ustvarjanju fotorealistične slike z uporabo običajnih svetlobnih virov so sence predmetov zelo jasne, saj so svetlobni viri neskončno majhni. V resnici se to zgodi zelo redko, zato se sence najpogosteje zgladijo. Uporaba virov razpršene svetlobe naredi sence bolj gladke in izboljša kakovost in realističnost slike. Pri razpršenih svetlobnih virih se namesto enega točkovnega vira svetlobe uporablja več točkovnih virov, premaknjenih drug glede na drugega. Bolj kot so premaknjene, manj jasna bo senca. Večje kot je število točkovnih virov, ki jih ima razpršeni vir, večja je zamegljenost sence in več časa je potrebno za upodabljanje.

Normalna svetloba Razpršena svetloba

Difuzni svetlobni vir v POV-Ray je niz točkovnih svetlobnih virov. Ti svetlobni viri so postavljeni v obliki pravokotnika, ki je na nek način usmerjen glede na določeno središče. Število svetlobnih virov na vsaki strani pravokotnika je lahko različno. Da lahko svetlobni vir, ustvarjen v T-FLEX CAD, postane difuzni svetlobni vir v POV-Ray, je treba v lastnostih svetlobnega vira v polju »POV Instructions« zapisati naslednje:

area_light<0.035, 0, 0>, <0, 0.035, 0.035>, 5, 5 prilagodljivo 1 tresenje

Tu so v trikotnih oklepajih podane koordinate nasprotnih vogalov pravokotnika glede na začetno točko (točko, kjer se nahaja vir razpršene svetlobe). "5, 5" je število svetlobnih virov v vsaki smeri. V tem primeru je skupno število točkovnih svetlobnih virov 5x5=25. “adaptive 1 jitter” - dodatni parametri, vključno z optimizacijo izračunov senc.

Antialiasing. Med normalno vizualizacijo lahko na mejah predmetov pride do gradacije in prekinitev tankih linij. Glajenje z dodatnimi izračuni lahko zmanjša Negativni vpliv teh pojavov.

Nazobčani robovi Omogočeno izravnavanje

Anti-aliasing temelji na upodabljanju delov scene s povečano ločljivostjo. Istočasno se upodabljanje prizora upočasni. Zato med fazo poskusnega upodabljanja ne smete omogočiti izravnave. Toda za končno upodabljanje je priporočljivo omogočiti izravnavanje.

Difuzna osvetlitev (Radiosity). Običajno upodabljanje upošteva neposredno osvetlitev, pri kateri so osvetljena le tista področja predmetov, ki so neposredno osvetljena s svetlobo iz svetlobnega vira. Vendar v resničnem svetu svetloba ne prihaja le iz virov. Odbije se tudi od predmetov, osvetljenih z neposredno svetlobo. POV-Ray ima možnost omogočiti mehanizem za izračun difuzne osvetlitve, ki v nekaterih primerih pomaga izboljšati realističnost slike.

Normalna osvetlitev Ambientalna osvetlitev

Zaradi velik znesek dodatnih izračunov lahko uporaba mehanizma difuzne osvetlitve povzroči znatno upočasnitev upodabljanja. Zato je treba uporabo ambientalne osvetlitve pri preskusnem slikanju izvajati samo pri nizkih ločljivostih.

Če želite omogočiti mehanizem razpršene osvetlitve, pojdite na " Omogoči vrstice "Okno". Ustvarjanje fotorealistične slike» zapišite naslednje:

globalne_nastavitve(

radiosity (štetje 500 minimum_reuse 0,018 svetlost 0,8))

Pomen teh navodil in dodatne informacije v zvezi z mehanizmom difuzne osvetlitve najdete v dokumentaciji aplikacije POV-Ray.

Ločljivost slike. Ta parameter pomembno vpliva na čas, porabljen za vizualizacijo. Pri nespremenjeni kakovosti slike je hitrost upodabljanja neposredno sorazmerna s površino nastale slike. Pri testiranju vizualizacije se lahko omejite na majhne ločljivosti, na primer 320*240.

Dodatna datoteka INI: Ko zaženete aplikacijo POV-Ray, se ustvari datoteka z razširitev ini, kjer so zapisane izvožene nastavitve. Če je potrebno, lahko določite druge nastavitve in celo preglasite tiste, ustvarjene v T-FLEX CAD, tako da jih določite v tej datoteki. V tem primeru je ime te datoteke navedeno v polju tega pogovornega okna.

Vključi vrstice : V polje tega pogovornega okna lahko vstavite nize, ki so izrazi, napisani v formatu POV, ki bodo vstavljeni v izvoženo datoteko.

Pojasnilo: Ko zaženete ukaz, se ustvari datoteka POV, ki ima naslednjo strukturo:

● <генерируемые переменные>

● <включаемые строки>

● <экспортированная 3D сцена>.

Ustvarjene spremenljivke

V izvoženo datoteko so vključene naslednje spremenljivke:

● fAspectRatio – širina/višina zaslona. Ko preglasite nastavitve širine in višine v dodatni datoteki INI, morate to spremenljivko preglasiti z<включаемые строки>.

● vSceneMin in vSceneMax – točki kocke, ki omejujejo 3D sceno v 3D prostoru.

● vSceneCenter – središče kocke.

● fSceneSize – dolžina diagonale kocke.

● vCameraPos – položaj kamere.

● vCamera2Scene – vektor od vCameraPos do središča kocke.

● fCamera2Scene – dolžina vektorja vCamera2Scene.

● cBackColor – barva ozadja.

Te spremenljivke je mogoče preglasiti ali uporabiti v<включаемых строках>.

Na primer:

#declare cBackColor<0.1, 0.1, 0.1>

razdalja fCamera2Scene / 2

rgb<0, 0, 1>

fog_offset vSceneMin. z

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

gor<0, 0, 1>

na novo definira barvo ozadja in nastavi modro meglo, odvisno od položaja in velikosti 3D scene.

Ko nastavite vse potrebne parametre za ustvarjanje fotorealistične slike, morate klikniti gumb [ v redu ]. Včasih se lahko ob zagonu POV-Ray prikaže pogovorno okno "", za zagon aplikacije v tem primeru preprosto kliknite gumb [ V REDU].

Pri ustvarjanju animacije z omogočenim fotorealizmom v ukazu ":Animirajte model" je priporočljivo počakati, da se prvi okvir upodobi v POV-Ray, da se prepričate, da je okno " O POV-Ray(tm) za Windows " se ne prikaže in ne moti ustvarjanja animacije.

Po zagonu POV-Ray se nadzor prenese v T-FLEX CAD (tj. z njim lahko nadaljujete delo). Ob koncu generiranja slike ali če je prekinjeno, se na zaslonu prikaže naslednje sporočilo:

Če si želite ogledati nastalo sliko, morate klikniti gumb [ ja ]. Posledično se odpre okno za ogled, katerega sliko lahko shranite v datoteko. Če ogled in shranjevanje nastale slike nista potrebna, kliknite [št ]. V tem primeru bo rezultat fotorealistične slike nekaj časa shranjen v sistemskem imeniku (dokler ne bo ustvarjena naslednja fotorealistična slika) TEMP.

Preden je generiranje slike končano, lahko ponovno zaženete POV-Ray (število takih zagonov ni omejeno). Nato bo T-FLEX CAD, ki izvaja izvoz v POV, na koncu procesa generiranja prejšnje slike ustvaril nov zagon Aplikacije POV-Ray. Tako je implementirana čakalna vrsta nalog za generiranje slik, tj. nova naloga se zažene, potem ko prejšnja dokonča generiranje.

Primeri fotorealističnih slik T-FLEX CAD modelov

Prototipi za fotorealizem

V standardni namestitvi obstajajo prototipi, posebej zasnovani za hitro ustvarjanje fotorealistične slike. Če želite ustvariti dokumente na podlagi teh prototipov, morate poklicati ukaz ":Ustvari nov dokument temelji na prototipni datoteki", in na zavihku " Fotorealizem » izberite enega od dveh prototipov: « Soba" ali " Letenje okoli predmeta».

V vsakem od teh prototipov je vnaprej ustvarjenih več svetlobnih virov, kamera in koordinatni sistem za povezavo 3D fragmenta. Položaj teh elementov lahko spremenite po lastni presoji s premikanjem ustreznih elementov v oknu za risanje. V oknu 2D so tudi majhna navodila za uporabo prototipa.

Običajno delo s temi prototipi poteka na naslednji način: na podlagi enega od prototipov se ustvari nov dokument. V ta dokument je vstavljen 3D model (v ustreznem merilu) kot 3D fragment ali 3D slika, katere fotorealistično sliko je treba pridobiti. Nato se izvede več poskusnih upodobitev, da se določi ustrezna postavitev svetlobnih virov in kamere. Na koncu se izvede končna vizualizacija.

Spodaj bodo obravnavane nastavitve, ki jih je treba določiti za poskusno in končno vizualizacijo. Toda najprej je treba povedati o značilne značilnosti vsakega od prototipov.

Prototip "Soba" » je namenjen ustvarjanju statične slike. V tem prototipu je scena sestavljena iz "sobe", dveh luči in kamere. Poleg tega je bil za udobje vnaprej ustvarjen koordinatni sistem za povezovanje 3D fragmenta. Obe steni in strop »sobe« privzeto nista vidna, vendar sta lahko vidna, če počistite potrditveno polje »Skrij strop« v oknu 2D.

prototip" Letenje okoli predmeta" je namenjen tako ustvarjanju statične slike kot ustvarjanju fotorealistične animacije, pri kateri se kamera premika po objektu. Oder je sestavljen iz velike krožne ploščadi, treh svetlobnih virov in kamere. V sceni je vnaprej ustvarjen koordinatni sistem za povezavo 3D fragmenta. Poleg tega je položaj kamere povezan z izrazom in odvisen od kadra, v katerem je prizor. V 2D oknu morate nastaviti trajanje animacije (to je čas, v katerem bo kamera obletela objekt in se vrnila na prvotno lokacijo). Scena mora biti animirana s spremenljivko "frame", pri čemer je treba upoštevati, da je število sličic na sekundo 25.

Primer uporabe prototipa "Letenje okoli predmeta" se nahaja v knjižnici "3D Primeri 15", v mapi "Service tools\ Photorealistic image\ Flight around an object". Z odpiranjem datoteke "Scena temelji na prototype.grb", v oknu 3D morate izbrati kamero " Kamera " Nato morate uporabiti ukaz »AN: Animate model« in izvesti animacijo na spremenljivki »frame« od 0 do 250 s koraki po 1.

3D modeliranje in vizualizacija sta nujna tako pri izdelavi izdelkov ali njihove embalaže, kot tudi pri izdelavi prototipov izdelkov in izdelavi 3D animacij.

Tako so storitve 3D modeliranja in vizualizacije na voljo, kadar:

• ocena fizičnih in tehničnih lastnosti izdelka je potrebna, še preden je izdelan v izvirni velikosti, materialu in konfiguraciji;
• potrebno je ustvariti 3D model bodoče notranjosti.

V takih primerih se boste zagotovo morali zateči k storitvam strokovnjakov na področju 3D modeliranja in vizualizacije.

3D modeli- sestavni del kakovostnih predstavitev in tehnične dokumentacije ter osnova za izdelavo prototipa izdelka. Posebnost našega podjetja je sposobnost izvajanja celotnega cikla dela za ustvarjanje realističnega 3D predmeta: od modeliranja do izdelave prototipov. Ker se vsa dela lahko izvajajo v kompleksu, to bistveno skrajša čas in stroške iskanja izvajalcev in postavljanja novih tehničnih specifikacij.

Če govorimo o izdelku, vam bomo pomagali izdati poskusno serijo in vzpostaviti nadaljnjo proizvodnjo, maloserijsko ali industrijsko.

Opredelitev pojmov "3D modeliranje" in "vizualizacija"

3D grafika oz 3D modeliranje- računalniška grafika, ki združuje tehnike in orodja, potrebna za ustvarjanje tridimenzionalnih objektov v tehničnem prostoru.

Tehnike je treba razumeti kot metode oblikovanja tridimenzionalnega grafičnega predmeta - izračun njegovih parametrov, risanje "okostja" ali tridimenzionalne nepodrobne oblike; ekstrudiranje, podaljševanje in rezanje delov itd.

In pod orodji so profesionalni programi za 3D modeliranje. Najprej - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, pa tudi nekateri drugi programi za volumetrično vizualizacijo predmetov in prostora.

Volumen upodabljanje je izdelava dvodimenzionalne rastrske slike na osnovi izdelanega 3D modela. V svojem bistvu je to najbolj realistična podoba tridimenzionalnega grafičnega objekta.

Aplikacije 3D modeliranja:

• Oglaševanje in trženje

Tridimenzionalna grafika je nepogrešljiva za predstavitev bodočega izdelka. Za začetek proizvodnje morate narisati in nato ustvariti 3D model predmeta. In na podlagi 3D modela se s pomočjo tehnologij hitre izdelave prototipov (3D tiskanje, rezkanje, litje v silikonske kalupe itd.) ustvari realističen prototip (vzorec) bodočega izdelka.

Po upodabljanju (3D vizualizaciji) lahko dobljeno sliko uporabimo pri razvoju dizajna embalaže ali pri izdelavi zunanjega oglaševanja, POS materialov in oblikovanja razstavnih prostorov.

• Urbanistično načrtovanje

Z uporabo tridimenzionalne grafike je doseženo najbolj realistično modeliranje urbane arhitekture in krajine - z minimalni stroški. Vizualizacija stavbne arhitekture in krajinskega oblikovanja omogoča investitorjem in arhitektom, da izkusijo učinek prisotnosti v oblikovanem prostoru. To vam omogoča, da objektivno ocenite prednosti projekta in odpravite pomanjkljivosti.

• Industrija

Sodobne proizvodnje si ne moremo predstavljati brez predprodukcijskega modeliranja izdelkov. S prihodom 3D tehnologij imajo proizvajalci priložnost, da znatno prihranijo materiale in zmanjšajo finančne stroške za inženirsko načrtovanje. S pomočjo 3D modeliranja grafični oblikovalci ustvarijo tridimenzionalne slike delov in predmetov, ki jih lahko kasneje uporabijo za izdelavo kalupov in prototipov predmeta.

• Računalniške igre

3D tehnologija se pri ustvarjanju računalniških iger uporablja že več kot deset let. V profesionalnih programih izkušeni strokovnjaki ročno rišejo tridimenzionalne pokrajine, modele likov, animirajo ustvarjene 3D predmete in like ter ustvarjajo konceptualno umetnost (koncepti).

• kino

Celotna sodobna filmska industrija je osredotočena na kino v 3D formatu. Za takšno snemanje se uporabljajo posebne kamere, ki lahko snemajo v 3D formatu. Poleg tega se s pomočjo 3D grafike ustvarjajo posamezni predmeti in polne pokrajine za filmsko industrijo.

• Arhitektura in notranja oprema

Tehnologija 3D modeliranja v arhitekturi se je že dolgo izkazala za najboljšo. Danes je ustvarjanje tridimenzionalnega modela stavbe nepogrešljiv atribut oblikovanja. Na podlagi 3D modela lahko ustvarite prototip zgradbe. Še več, tako prototip, ki ponavlja le splošne obrise stavbe, kot podroben montažni model prihodnje strukture.+

Kar zadeva notranjo opremo, lahko s tehnologijo 3D modeliranja kupec vidi, kako bo izgledal njegov dom ali poslovni prostor po prenovi.

• Animacija

S pomočjo 3D grafike lahko ustvarite animirani lik, ga "nasilite" v premikanje in z oblikovanjem zapletenih animacijskih prizorov ustvarite polnopravni animirani video.

Faze razvoja 3D modela

Izdelava 3D modela poteka v več fazah:

1. Modeliranje ali ustvarjanje geometrije modela

Govorimo o ustvarjanju tridimenzionalnega geometrijskega modela, ne da bi upoštevali fizične lastnosti predmeta. Uporabljajo se naslednje tehnike:

• ekstrudiranje;
• modifikatorji;
• poligonalno modeliranje;
• rotacija.

2. Teksturiranje predmeta

Stopnja realizma prihodnjega modela je neposredno odvisna od izbire materialov pri ustvarjanju tekstur. Profesionalni programi delati z 3D grafika Pri možnostih ustvarjanja realistične slike praktično ni omejitev.

3. Postavitev luči in opazovalnice

Ena najtežjih stopenj pri ustvarjanju 3D modela. Navsezadnje je realistična percepcija slike neposredno odvisna od izbire svetlobnega tona, stopnje svetlosti, ostrine in globine senc. Poleg tega je treba izbrati opazovalno točko za objekt. To je lahko pogled iz ptičje perspektive ali spreminjanje prostora, da se doseže učinek prisotnosti v njem - z izbiro pogleda na predmet z višine človeške višine.+

4. 3D vizualizacija ali renderiranje

Končna faza 3D modeliranja. Sestavljen je iz podrobnih nastavitev prikaza 3D modela. To je dodajanje grafičnih posebnih učinkov, kot so bleščanje, megla, sijaj itd. Pri video upodabljanju se določijo natančni parametri 3D animacije likov, detajlov, pokrajin itd. (čas spreminjanja barve, sijaja itd.).

Na isti stopnji so podrobne nastavitve vizualizacije: izbrano je potrebno število sličic na sekundo in razširitev končnega videa (na primer DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2). , WMV itd.). Po potrebi pridobite dvodimenzionalno rastrska slika, se določi format in ločljivost slike, predvsem JPEG, TIFF ali RAW.

5. Postprodukcija

Obdelava zajetih slik in videoposnetkov z urejevalniki medijev - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (ali Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab itd.

Postprodukcija vključuje ustvarjanje medijskih datotek z izvirnimi vizualnimi učinki, katerih namen je vznemiriti um potencialnega potrošnika: narediti vtis, vzbuditi zanimanje in si ga zapomniti za dolgo časa!

3D modeliranje v livarstvu

V livarski proizvodnji 3D modeliranje postopoma postaja nepogrešljiva tehnološka komponenta procesa ustvarjanja izdelkov. Če govorimo o vlivanju v kovinske kalupe, potem se 3D modeli takšnih kalupov ustvarijo s pomočjo tehnologij 3D modeliranja, pa tudi 3D prototipov.

Toda litje v silikonske kalupe danes ne postaja nič manj priljubljeno. V tem primeru vam bo 3D modeliranje in vizualizacija pomagalo izdelati prototip predmeta, na podlagi katerega bo izdelan kalup iz silikona ali drugega materiala (les, poliuretan, aluminij itd.).

Metode 3D vizualizacije (renderiranje)

1. Rasterizacija.

Eden najbolj preproste metode upodabljanje. Pri uporabi se dodatni vizualni učinki (na primer barva in senca predmeta glede na točko opazovanja) ne upoštevajo.

2. Raycasting.

3D model gledamo z določene, vnaprej določene točke – s človeške višine, ptičje perspektive itd. Iz opazovalne točke se pošiljajo žarki, ki določajo svetlobo in senco predmeta, ko ga gledamo v običajnem 2D formatu.

3. Sledenje žarkom.

Ta metoda upodabljanja pomeni, da se žarek, ko zadene površino, razdeli na tri komponente: odbito, senco in lomljeno. To dejansko tvori barvo slikovne pike. Poleg tega je realizem slike neposredno odvisen od števila delitev.

4. Sledenje poti.

Ena najkompleksnejših metod 3D vizualizacije. Pri uporabi te metode 3D upodabljanja je širjenje svetlobnih žarkov čim bližje fizikalnim zakonom širjenja svetlobe. To je tisto, kar zagotavlja visoko realističnost končne slike. Omeniti velja, da je ta metoda intenzivna.

Naše podjetje vam bo zagotovilo celotno paleto storitev na področju 3D modeliranja in vizualizacije. Imamo vse tehnične zmogljivosti za izdelavo 3D modelov različnih zahtevnosti. Imamo tudi bogate izkušnje s 3D vizualizacijo in modeliranjem, kar lahko osebno preverite s preučevanjem našega portfelja ali naših drugih del, ki še niso predstavljena na spletnem mestu (na zahtevo).

Blagovna znamka KOLORO vam bomo zagotovili storitve izdelave poskusne serije izdelkov ali njihovo maloserijsko proizvodnjo. Da bi to naredili, bodo naši strokovnjaki ustvarili najbolj realističen 3D model predmeta, ki ga potrebujete (embalaža, logotip, znak, 3D vzorec katerega koli izdelka, kalup za litje itd.), Na podlagi katerega bo izdelan prototip izdelka. ustvarili. Stroški našega dela so neposredno odvisni od kompleksnosti predmeta 3D modeliranja in se o njih razpravlja individualno.

Dela, izdelana z uporabo 3D računalniške grafike, enako pritegnejo pozornost tako 3D oblikovalcev kot tistih, ki imajo precej nejasno predstavo o tem, kako je bilo to narejeno. Najuspešnejših 3D del ni mogoče ločiti od pravega snemanja. Takšna dela praviloma sprožijo burne razprave o tem, ali gre za fotografijo ali tridimenzionalni ponaredek.
Navdihnjeni z deli znanih 3D-umetnikov, se mnogi lotijo ​​študija 3D-urejevalnikov, saj verjamejo, da je njihovo obvladovanje tako enostavno kot Photoshop. Medtem je programe za ustvarjanje 3D grafike precej težko obvladati, njihovo učenje pa zahteva veliko časa in truda. Vendar pa tudi po preučevanju orodij 3D urejevalnika oblikovalcu začetniku ni enostavno doseči realistične slike. Ko se znajde v situaciji, ko je prizor videti "brez življenja", ne more vedno najti razlage za to. Kaj je narobe?
Glavna težava pri ustvarjanju fotorealistične slike je težava pri natančni simulaciji okolja. Slika, ki jo dobimo kot rezultat izračuna (vizualizacije) v tridimenzionalnem urejevalniku, je rezultat matematičnih izračunov po danem algoritmu. Razvijalcem programske opreme je težko najti algoritem, ki bi pomagal opisati vse fizikalne procese resničnega življenja. Iz tega razloga je okoljsko modeliranje na ramenih samega 3D umetnika.
Strojne zmogljivosti delovnih postaj se iz dneva v dan povečujejo, kar omogoča še učinkovitejšo uporabo orodij za delo s 3D grafiko. Hkrati se izboljšuje arzenal orodij za urejanje 3D grafike.
Obstaja določen niz pravil za ustvarjanje realistične 3D slike. Ne glede na to, v katerem urejevalniku 3D delate, in na kompleksnost prizorov, ki jih ustvarite, ostanejo enaki. Skladnost s temi zahtevami ne zagotavlja, da bo končna slika podobna fotografiji. Vendar bo njihovo ignoriranje zagotovo povzročilo neuspeh.
Ustvarjanje fotorealistične slike med samim delom na 3D projektu je neverjetno težka naloga. Praviloma tisti, ki se posvečajo 3D grafiki in se z njo profesionalno ukvarjajo, izvajajo le eno od stopenj ustvarjanja 3D scene. Nekateri poznajo vse podrobnosti modeliranja, drugi lahko mojstrsko ustvarjajo materiale, tretji "vidijo" pravilno osvetlitev prizorov itd. Zato, ko začnete delati s tridimenzionalno grafiko, poskusite najti področje, v katerem se najbolj počutite samozavestni in razvijajte svoje talente.
Kot veste, je rezultat dela v urejevalniku 3D statična datoteka ali animacija. Glede na to, kakšen bo vaš končni izdelek, se lahko pristopi k ustvarjanju realistične slike razlikujejo.

Začnimo s kompozicijo
Lokacija objektov v 3D sceni je zelo pomembna za končni rezultat. Postavljeni naj bodo tako, da gledalec ob pogledu na del predmeta, ki se slučajno pojavi v kadru, ni v zadregi, temveč že na prvi pogled prepozna vse sestavine prizora.
Pri ustvarjanju 3D scene morate biti pozorni na položaj predmetov glede na virtualno kamero. Ne pozabite, da so predmeti, ki so bližje objektivu kamere, videti večji. Zaradi tega morate zagotoviti, da so predmeti enake velikosti v isti vrstici.
Ne glede na zaplet 3D scene mora nujno odražati posledice nekaterih dogodkov, ki so se zgodili v preteklosti.
Na primer, če odtisi nekoga vodijo do zasnežene hiše, bo gledalec ob pogledu na takšno sliko sklepal, da je nekdo vstopil v hišo.
Ko delate na 3D projektu, bodite pozorni na splošno razpoloženje scene. Lahko se prenese z dobro izbranim elementom dekoracije ali določeno paleto barv. Na primer, če prizoru dodate svečo, boste poudarili romantiko okolice. Če modelirate junake iz risank, naj bodo barve svetle, če pa ustvarjate pošast, izberite temne odtenke.

Ne pozabite na podrobnosti
Ko delate na 3D projektu, morate vedno upoštevati, kako viden je predmet v sceni, koliko je osvetljen, itd. Glede na to mora imeti objekt večjo ali manjšo stopnjo podrobnosti. Tridimenzionalni svet je virtualna resničnost, kjer vse spominja na gledališko kuliso. Če ne boste mogli videti zadnje strani predmeta, ga ne modelirajte. Če imate vijak z privitim vijakom, ne modelirajte navoja pod matico, če bo v prizoru vidna fasada hiše, vam ni treba modelirati notranjosti, če ustvarjate noč gozdni prizor, se osredotočite samo na tiste predmete, ki so v ospredju. Drevesa v ozadju bodo na upodobljeni sliki skoraj nevidna, zato jih ni smiselno modelirati do lista.
Pogosto pri ustvarjanju tridimenzionalnih modelov majhne podrobnosti igrajo skoraj glavno vlogo, zaradi česar je predmet bolj realističen.
Če v prizoru ne morete doseči realizma, poskusite povečati raven podrobnosti v predmetih. Več finih podrobnosti kot vsebuje prizor, bolj verjetna bo videti končna slika. Možnost povečanja podrobnosti scene je skoraj zmagovalna, vendar ima eno pomanjkljivost - veliko število poligonov, kar vodi do povečanja časa upodabljanja.
Lahko se prepričate, da je realističnost sklopke neposredno odvisna od stopnje podrobnosti pri preprost primer. Če v prizoru ustvarite tri modele travnih listov in jih vizualizirate, slika na gledalca ne bo naredila nobenega vtisa. Če pa to skupino predmetov večkrat kloniramo, bo slika videti bolj impresivna.
Podrobnosti lahko nadzorujete na dva načina: kot je opisano zgoraj (povečanje števila poligonov v sceni) ali povečanje ločljivosti teksture.
V mnogih primerih je smiselno več pozornosti nameniti ustvarjanju teksture kot samemu objektnemu modelu. Hkrati boste prihranili sistemske vire, potrebne za upodabljanje zapletenih modelov, s čimer boste skrajšali čas upodabljanja. Bolje je narediti boljšo teksturo kot povečati število poligonov. Odličen primer pametne uporabe teksture je stena hiše. Vsako opeko lahko modelirate posebej, kar bo zahtevalo čas in sredstva. Veliko lažje je uporabiti fotografijo opečne stene.

Če morate ustvariti pokrajino
Ena najtežjih nalog, s katerimi se morajo pogosto ukvarjati oblikovalci 3D grafike, je modeliranje narave. V čem je problem ustvarjanja naravnega okolja okoli nas? Bistvo je v tem, da je vsak organski predmet, pa naj bo to žival, rastlina itd., heterogen. Kljub navidezni simetrični strukturi oblika takih predmetov ni primerna za noben matematični opis, s katerim se ukvarjajo urejevalniki 3D. Tudi tisti predmeti, ki so na prvi pogled videti simetrični, se ob natančnejšem pregledu izkažejo za asimetrične. Na primer, lasje na glavi osebe se nahajajo drugače na desni in levi strani, najpogosteje so počesani na desno, list na drevesni veji pa lahko na nekem mestu poškoduje gosenica itd.
Večina najboljša rešitev Za simulacijo organske snovi v tridimenzionalni grafiki lahko razmislimo o fraktalnem algoritmu, ki se pogosto uporablja pri nastavitvah materialov in različnih orodij za tridimenzionalno modeliranje. Ta algoritem je boljši od drugih matematičnih izrazov pri simulaciji organske snovi. Zato pri ustvarjanju organskih predmetov obvezno uporabite zmožnosti fraktalnega algoritma za opis njihovih lastnosti.

Tankosti ustvarjanja materiala
Materiali, ki jih simuliramo v 3D grafiki, so lahko zelo različni – od kovine, lesa in plastike do stekla in kamna. Poleg tega je vsak material določen z velikim številom lastnosti, vključno s površinsko topografijo, zrcalnostjo, vzorcem, velikostjo in svetlostjo bleščanja itd.
Pri vizualizaciji katere koli teksture se morate zavedati, da je kakovost materiala v končni sliki močno odvisna od številnih dejavnikov, vključno z: parametri osvetlitve (svetlost, vpadni kot svetlobe, barva vira svetlobe itd.), algoritem vizualizacije (vrsta uporabljenega vizualizatorja in njegove nastavitve), ločljivost rastrske teksture. Zelo pomembna je tudi metoda projiciranja teksture na predmet. Neuspešno uporabljena tekstura lahko "odda" tridimenzionalni predmet kot šiv ali sumljivo ponavljajoč se vzorec. Poleg tega običajno pravi predmeti niso popolnoma čisti, se pravi, da so na njih vedno sledi umazanije. Če modelirate kuhinjsko mizo, potem kljub temu, da se vzorec na kuhinjski oljni krpi ponavlja, njena površina ne sme biti povsod enaka - oljna prta je lahko obrabljena na vogalih mize, ima rezine od noža itd. .
Svojemu tridimenzionalne predmete ne da bi bili videti nenaravno čisti, lahko uporabite ročno izdelane (na primer Adobe Photoshop) zemljevide umazanije in jih zmešate z originalnimi teksturami, da ustvarite realističen, obrabljen material.

Načini za doseganje realizma v 3D grafiki

Dela, izdelana s tridimenzionalno računalniško grafiko, enako pritegnejo pozornost tako 3D oblikovalcev kot tistih, ki imajo precej nejasno predstavo o tem, kako je bilo vse narejeno. Najuspešnejših 3D del ni mogoče ločiti od pravega snemanja. Takšna dela praviloma sprožijo burne razprave o tem, kaj je: fotografija ali tridimenzionalni ponaredek. Navdihnjeni z deli znanih 3D umetnikov, se mnogi lotijo ​​učenja 3D urejevalnikov, saj verjamejo, da jih je tako enostavno obvladati kot Photoshop. Medtem je programe za ustvarjanje 3D grafike precej težko obvladati, njihovo učenje pa zahteva veliko časa in truda. Toda tudi po preučevanju orodij 3D urejevalnika začetniku 3D oblikovalcu ni lahko doseči realistične slike. Ko se znajde v situaciji, ko je scena videti "mrtva", ne more vedno najti razlage za to. Kaj je narobe?

Glavna težava pri ustvarjanju fotorealistične slike je težava pri natančni simulaciji okolja. Slika, ki jo dobimo kot rezultat izračuna (vizualizacije) v tridimenzionalnem urejevalniku, je rezultat matematičnih izračunov po danem algoritmu. Razvijalcem programske opreme je težko najti algoritem, ki bi pomagal opisati vse fizične procese, ki se odvijajo v resničnem življenju. Zato je modeliranje okolja na ramenih samega 3D umetnika. Obstaja določen niz pravil za ustvarjanje realistične 3D slike. Ne glede na to, v katerem urejevalniku 3D delate, in na kompleksnost prizorov, ki jih ustvarite, ostanejo enaki. Rezultat dela v urejevalniku 3D je statična datoteka ali animacija. Glede na to, kakšen bo končni izdelek v vašem primeru, se lahko pristopi k ustvarjanju realistične slike razlikujejo.

Začnimo s kompozicijo

Lokacija objektov v 3D sceni je zelo pomembna za končni rezultat. Postavljeni naj bodo tako, da gledalec ob pogledu na del predmeta, ki se slučajno pojavi v kadru, ni v zadregi, temveč že na prvi pogled prepozna vse sestavine prizora. Pri ustvarjanju 3D scene morate biti pozorni na položaj predmetov glede na virtualno kamero. Ne pozabite, da so predmeti, ki so bližje objektivu kamere, videti večji. Zato morate zagotoviti, da so predmeti enake velikosti v isti vrstici. Ne glede na zaplet 3D scene mora nujno odražati posledice nekaterih dogodkov, ki so se zgodili v preteklosti. Če na primer odtisi nekoga vodijo do zasnežene hiše, bo gledalec ob pogledu na takšno sliko sklepal, da je nekdo vstopil v hišo. Ko delate na 3D projektu, bodite pozorni na splošno razpoloženje scene. Lahko se prenese z dobro izbranim elementom dekoracije ali določeno paleto barv. Na primer, če prizoru dodate svečo, boste poudarili romantiko okolice. Če modelirate risane junake, naj bodo barve svetle, če pa modelirate nagnusno pošast, izberite temne odtenke.

Ne pozabite na podrobnosti

Ko delate na 3D projektu, morate vedno upoštevati, kako viden je predmet v sceni, kako osvetljen je itd. Odvisno od tega mora imeti objekt večjo ali manjšo stopnjo podrobnosti. Tridimenzionalni svet je virtualna resničnost, kjer vse spominja na gledališko kuliso. Če ne boste mogli videti zadnje strani predmeta, ga ne modelirajte. Če imate vijak z matico, ne modelirajte navojev pod matico; če je v prizoru vidna fasada hiše, ni treba modelirati notranjosti; Če modelirate nočni gozdni prizor, se osredotočite le na tiste predmete, ki so v ospredju. Drevesa v ozadju bodo na upodobljeni sliki skoraj nevidna, zato jih ni smiselno modelirati do lista.

Pogosto pri ustvarjanju tridimenzionalnih modelov majhne podrobnosti igrajo skoraj glavno vlogo, zaradi česar je predmet bolj realističen. Če v prizoru ne morete doseči realizma, poskusite povečati raven podrobnosti v predmetih. Več finih podrobnosti kot vsebuje prizor, bolj verjetna bo videti končna slika. Možnost povečanja podrobnosti scene je skoraj zmagovalna, vendar ima eno pomanjkljivost - veliko število poligonov, kar vodi do povečanja časa upodabljanja. Na tem preprostem primeru lahko vidite, da je realističnost prizora neposredno odvisna od stopnje podrobnosti. Če v prizoru ustvarite tri modele travnih listov in jih vizualizirate, slika na gledalca ne bo naredila nobenega vtisa. Če pa to skupino predmetov večkrat kloniramo, bo slika videti bolj impresivna. Podrobnosti lahko nadzorujete na dva načina: kot je opisano zgoraj (povečanje števila poligonov v sceni) ali povečanje ločljivosti teksture. V mnogih primerih je smiselno več pozornosti nameniti ustvarjanju teksture kot samemu objektnemu modelu. Hkrati boste prihranili sistemske vire, potrebne za upodabljanje zapletenih modelov, s čimer boste skrajšali čas upodabljanja. Bolje je narediti boljšo teksturo kot povečati število poligonov. Odličen primer pametne uporabe teksture je stena hiše. Vsako opeko lahko modelirate posebej, kar bo zahtevalo čas in sredstva. Veliko lažje je uporabiti fotografijo opečne stene.

Če morate ustvariti pokrajino

Ena najtežjih nalog, s katerimi se morajo 3D oblikovalci pogosto ukvarjati, je modeliranje narave. V čem je problem ustvarjanja naravnega okolja okoli nas? Bistvo je v tem, da je vsak organski predmet, pa naj bo to žival, rastlina itd., heterogen. Kljub navidezni simetrični strukturi oblika takih predmetov ni primerna za noben matematični opis, s katerim se ukvarjajo urejevalniki 3D. Tudi tisti predmeti, ki so na prvi pogled videti simetrični, se ob natančnejšem pregledu izkažejo za asimetrične. Tako so na primer lasje na glavi osebe različno nameščeni na desni in levi strani, najpogosteje jih počeše na desno, list na drevesni veji pa lahko na nekem mestu poškoduje gosenica itd. Najboljša rešitev za simulacijo organske snovi v 3D se lahko šteje za fraktalni algoritem, ki se pogosto uporablja pri nastavitvah materialov in različnih orodij za 3D modeliranje. Ta algoritem je boljši od drugih matematičnih izrazov pri simulaciji organske snovi. Zato pri ustvarjanju organskih predmetov obvezno uporabite zmožnosti fraktalnega algoritma za opis njihovih lastnosti.

Tankosti ustvarjanja materiala

Materiali, ki jih simuliramo v 3D grafiki, so lahko zelo različni – od kovine, lesa in plastike do stekla in kamna. Poleg tega je vsak material določen z velikim številom lastnosti, vključno s površinskim reliefom, zrcalnostjo, vzorcem, velikostjo in svetlostjo bleščanja itd. Pri vizualizaciji katere koli teksture se morate zavedati, da je kakovost materiala v končni sliki zelo odvisna od številnih dejavnikov, vključno s parametri osvetlitve (svetlost, vpadni kot svetlobe, barva svetlobnega vira itd.), algoritem vizualizacije (vrsta uporabljenega upodabljalnika in njegove nastavitve), ločljivost rastrske teksture. tudi velik pomen ima metodo za projiciranje teksture na predmet. Neuspešno uporabljena tekstura lahko "odda" tridimenzionalni predmet kot oblikovan šiv ali sumljivo ponavljajoč se vzorec. Poleg tega v resnici predmeti običajno niso popolnoma čisti, se pravi, da so na njih vedno sledi umazanije. Če modelirate kuhinjsko mizo, potem kljub dejstvu, da se vzorec na kuhinjski oljni krpi ponavlja, njena površina ne sme biti povsod enaka - oljna krpa je lahko obrabljena na vogalih mize, ima rezine od noža, itd. Če želite preprečiti, da bi vaši 3D-predmeti izgledali nenaravno čisti, lahko uporabite ročno izdelane (na primer Adobe Photoshop) zemljevide umazanije in jih zmešate z originalnimi teksturami, da ustvarite realističen "obrabljen" material.

Dodajanje gibanja

Pri ustvarjanju animacije ima geometrija objektov pomembnejšo vlogo kot pri statičnem posnetku. Med gibanjem lahko gledalec vidi predmete iz različnih zornih kotov, zato je pomembno, da je model videti realističen z vseh strani. Na primer, ko modelirate drevesa v statični sceni, lahko uporabite trik in poenostavite svojo nalogo: namesto da bi ustvarili "pravo" drevo, lahko naredite dve sekajoči se pravokotni ravnini in jima nanesete teksturo s pomočjo prosojne maske. Pri ustvarjanju animiranega prizora ta metoda ni primerna, saj bo takšno drevo videti realistično samo z ene točke, vsako vrtenje kamere pa bo "oddalo" ponaredek. V večini primerov, ko 3D-predmeti izginejo iz objektiva navideznega fotoaparata, je najbolje, da jih odstranite s scene. V nasprotnem primeru bo računalnik opravil neuporabno nalogo in izračunal nevidno geometrijo.

Druga stvar, ki jo moramo upoštevati pri ustvarjanju animiranih scen, je gibanje, v katerem je večina predmetov v resnici. Na primer, zavese v sobi se zibljejo v vetru, urni kazalci se premikajo itd. Zato je pri ustvarjanju animacije potrebno analizirati sceno in identificirati tiste objekte, za katere je potrebno nastaviti gibanje. Mimogrede, gibanje dodaja realističnost statičnim prizorom. Toda za razliko od animiranih je treba v njih gibanje ugibati v zamrznjenih malenkostih - v srajci, ki zdrsne z naslonjala stola, plazeči gosenici na deblu, drevesu, ki ga veter upogne. Če za več preprostih predmetov prizorov je ustvarjanje realistične animacije razmeroma enostavno, vendar je simulacija gibanja lika brez pomožnih orodij skoraj nemogoča. V vsakdanjem življenju so naši gibi tako naravni in običajni, da ne razmišljamo, na primer, ali bi vrgli glavo nazaj, ko se smejimo ali sklonili, ko gremo pod nizkim nadstreškom. Modeliranje takšnega vedenja v svetu tridimenzionalne grafike je povezano s številnimi pastmi in poustvariti gibe, predvsem pa mimiko človeka, ni tako enostavno. Zato za poenostavitev naloge uporabljamo naslednji način: na človeško telo je pritrjenih veliko število senzorjev, ki beležijo gibanje katerega koli dela v prostoru in pošljejo ustrezen signal računalniku. On pa obdela prejete informacije in jih uporabi v povezavi z nekim skeletnim modelom značaja. Ta tehnologija se imenuje zajem gibanja. Pri premikanju lupine, ki je postavljena na skeletno podlago, je treba upoštevati tudi mišično deformacijo. Za 3D animatorje, ki se ukvarjajo z animacijo likov, bo koristno preučevanje anatomije, da bi bolje razumeli sistem kosti in mišic.

Osvetlitev ni le svetloba, ampak tudi sence

Ustvarjanje prizora z realistično osvetlitvijo je še en izziv, ki ga je treba premagati, da bo končna slika bolj realistična. V resničnem svetu se svetlobni žarki vedno znova odbijajo in lomijo na predmetih, zaradi česar imajo sence, ki jih mečejo predmeti, na splošno mehke, zamegljene meje. Naprava za upodabljanje je v glavnem odgovorna za kakovost prikaza senc. Obstajajo posebne zahteve za sence v prizoru. Senca, ki jo meče predmet, lahko pove marsikaj – kako visoko je nad tlemi, kakšna je struktura površine, na katero pada senca, kateri vir je predmet osvetlil itd. Če v prizoru pozabite na sence, takšen prizor nikoli ne bo videti realističen, saj ima v resnici vsak predmet svojo senco. Poleg tega lahko senca poudari kontrast med ospredjem in ozadjem ter "odda" predmet, ki ni v vidnem polju objektiva virtualne kamere. V tem primeru ima gledalec možnost, da si predstavlja okoliško okolje scene. Na primer, na majici tridimenzionalnega lika lahko vidi padajočo senco z vej in listov ter ugiba, da na nasprotni strani strelne točke raste drevo. Po drugi strani pa preveč senc ne bo naredilo slike bolj realistične. Prepričajte se, da subjekt ne meče senc zaradi pomožnih svetlobnih virov. Če je v prizoru več predmetov, ki oddajajo svetlobo, na primer luči, morajo vsi elementi prizora mečati sence iz vsakega od svetlobnih virov. Če pa boste v takem prizoru uporabili pomožne vire svetlobe (na primer za poudarjanje temnih območij prizora), ni treba ustvarjati senc iz teh virov. Pomožni vir naj bo gledalcu neviden, sence pa bodo razkrile njegovo prisotnost.

Pri ustvarjanju scene je pomembno, da ne pretiravate s številom svetlobnih virov. Bolje je porabiti nekaj časa za izbiro najboljšega položaja zanj, kot pa uporabiti več virov svetlobe, kjer lahko preživite le z enim. V primeru, da je potrebna uporaba več virov, se prepričajte, da vsak od njih meče senco. Če ne vidite senc vira svetlobe, potem jih morda drug, močnejši vir preveč osvetli. Pri razporejanju svetlobnih virov v prizoru bodite pozorni na njihovo barvo. Viri dnevne svetlobe imajo modri odtenek, a če želite ustvariti umetni vir svetlobe, mu morate dati rumenkasto barvo. Upoštevati je treba tudi, da barva vira simulira dnevna svetloba, odvisno tudi od ure dneva. Torej, če zaplet prizora vključuje večerni čas, je lahko osvetlitev na primer v rdečkastih odtenkih sončnega zahoda.

Najpomembnejša stvar je napačen izračun

Vizualizacija je zadnja in seveda najpomembnejša faza pri ustvarjanju tridimenzionalne scene. Urejevalnik 3D grafike izračuna sliko ob upoštevanju geometrije predmetov, lastnosti materialov, iz katerih so izdelani, lokacije in parametrov svetlobnih virov itd. Če primerjamo delo v 3ds max s snemanjem videa, potem lahko vrednost upodabljalnika primerjamo s filmom, na katerem je material posnet. Tako kot lahko dva filma različnih podjetij ustvarita svetle in zbledele fotografije, je lahko rezultat vašega dela realističen ali samo zadovoljiv, odvisno od izbranega algoritma za upodabljanje slike. Obstoj velikega števila vizualizacijskih algoritmov je povzročil povečanje števila zunanjih povezanih upodabljalcev. Pogosto je mogoče isti upodabljalnik integrirati z različnimi paketi 3D grafike. Glede na hitrost in kakovost upodobljene slike so zunanji vizualizatorji praviloma boljši od standardne naprave za upodabljanje 3D urejevalnikov. Vendar je nemogoče dati jasen odgovor na vprašanje, kateri od njih daje najboljši rezultat. Koncept "realizma" je v tem primeru subjektiven, saj ni objektivnih meril, po katerih bi lahko ocenili stopnjo realizma vizualizatorja.

Zagotovo pa lahko trdimo, da mora vizualizacijski algoritem upoštevati vse značilnosti širjenja svetlobnih valov, da bi bila končna slika bolj realistična. Kot smo rekli zgoraj, ko svetlobni žarek zadene predmete, se večkrat odbije in lomi. Osvetljenosti na vsaki točki v prostoru je nemogoče izračunati ob upoštevanju neskončnega števila odbojev, zato se za določanje jakosti svetlobe uporabljata dva poenostavljena modela: Raytracing in metoda Global Illumination. Do nedavnega je bil najbolj priljubljen algoritem upodabljanja sledenje svetlobnim žarkom. Ta metoda je bila v tem, da je tridimenzionalni urejevalnik sledil poteku žarka, ki ga oddaja svetlobni vir z danim številom lomov in odbojev. Sledenje ne more zagotoviti fotorealistične slike, ker algoritem ne zagotavlja učinkov odbojne in lomne kavstike (bliski, ki so posledica odboja in loma svetlobe), kot tudi lastnosti sipanja svetlobe. Danes je uporaba metode globalne osvetlitve predpogoj za pridobitev realne slike. Če sledenje izračuna samo tista področja prizora, ki prejmejo svetlobne žarke, metoda globalne osvetlitve izračuna razpršitev svetlobe v neosvetljenih ali zasenčenih območjih prizora na podlagi analize vsakega piksla na sliki. To upošteva vse odboje svetlobnih žarkov v prizoru.

Ena najpogostejših metod za izračun globalne osvetlitve je fotonsko preslikavo. Ta metoda vključuje izračun globalne osvetlitve na podlagi ustvarjanja tako imenovanega fotonskega zemljevida - informacije o osvetlitvi prizora, zbrane s sledenjem. Prednost Photon Mappinga je, da se lahko rezultati sledenja fotonov, ko so shranjeni kot fotonski zemljevid, kasneje uporabijo za ustvarjanje učinkov globalne osvetlitve v prizorih 3D animacije. Kakovost globalne osvetlitve, izračunane s sledenjem fotonom, je odvisna od števila fotonov in globine sledenja. Z uporabo Photon Mapping lahko izračunate tudi kaustike. Zunanji upodabljalniki poleg izračuna globalne osvetlitve omogočajo vizualizacijo materialov ob upoštevanju učinka podpovršinskega sipanja (Sub-Surface Scattering). Ta učinek je nujen pogoj za doseganje realizma v materialih, kot so usnje, vosek, tanka tkanina itd. Svetlobni žarki, ki padejo na tak material, se poleg loma in odboja razpršijo v samem materialu in s tem povzročijo rahel sijaj od znotraj.

Drug razlog, zakaj so slike, upodobljene z upodabljalniki vtičnikov, bolj realistične kot slike, upodobljene s standardnimi algoritmi za upodabljanje, je možnost uporabe učinkov kamere. Sem spadajo predvsem globinska ostrina (Depth of Field), zamegljenost premikajočih se predmetov (motion blur). Učinek globinske ostrine lahko uporabite, ko želite pritegniti pozornost gledalca na kakšno podrobnost v prizoru. Če slika vsebuje učinek globinske ostrine, bo gledalec najprej opazil elemente v prizoru, ki so v fokusu. Učinek globinske ostrine je lahko koristen, ko morate vizualizirati, kaj lik vidi. Z učinkom globinske ostrine lahko pogled lika usmerite na enega ali drugega predmeta. Učinek globinske ostrine je bistvena sestavina realistične slike, tudi če pozornost v prizoru pritegne majhen predmet - na primer gosenica na deblu. Če so vsi predmeti, ki pridejo v fokus, enako jasno narisani na sliki, vključno z vejami, listi, deblom in gosenico, potem taka slika ne bo videti realistična. Če bi takšen prizor obstajal v resnici in bi snemanje potekalo ne z virtualno kamero, ampak z resnično kamero, bi bil v fokusu le glavni objekt - gosenica. Vse, kar je oddaljeno od njega, bi bilo videti zamegljeno. Zato mora imeti tridimenzionalna slika učinek globinske ostrine.

Zaključek

Strojne zmogljivosti delovnih postaj se iz dneva v dan povečujejo, kar omogoča še učinkovitejšo uporabo orodij za delo s 3D grafiko. Hkrati se izboljšuje arzenal orodij za urejanje 3D grafike. Hkrati ostajajo osnovni pristopi k ustvarjanju fotorealističnih slik nespremenjeni. Skladnost s temi zahtevami ne zagotavlja, da bo končna slika podobna fotografiji. Vendar bo njihovo ignoriranje zagotovo povzročilo neuspeh. Ustvarjanje fotorealistične slike med samim delom na 3D projektu je neverjetno težka naloga. Praviloma se tisti, ki se posvečajo 3D grafiki in z njo profesionalno ukvarjajo, pokažejo le na eni od stopenj ustvarjanja 3D scene. Nekateri poznajo vse podrobnosti modeliranja, drugi znajo spretno ustvarjati materiale, tretji "vidijo" pravilno osvetlitev prizorov itd. Zato, ko začnete delati s 3D, poskusite najti področje, na katerem se počutite najbolj samozavestni in razvijati svoje talente.

Sergej in Marina Bondarenko, http://www.3domen.com