Tredimensionell grafik idag har blivit så fast etablerad i våra liv att vi ibland inte ens uppmärksammar dess manifestationer.

När vi tittar på en skylt som visar det inre av ett rum eller en reklamvideo om glass, tittar på ramarna i en actionfylld film, har vi ingen aning om att bakom allt detta ligger det mödosamma arbetet av en 3D-grafikmästare.

3D-grafik är

3D-grafik (tredimensionell grafik)- Det här är en speciell typ Datorgrafik- en uppsättning metoder och verktyg som används för att skapa bilder av 3D-objekt (tredimensionella objekt).

En 3D-bild är inte svår att skilja från en tvådimensionell, eftersom den innebär att skapa en geometrisk projektion av en 3D-modell av scenen på ett plan med hjälp av specialiserade mjukvaruprodukter. Den resulterande modellen kan vara ett objekt från verkligheten, till exempel en modell av ett hus, bil, komet, eller så kan den vara helt abstrakt. Processen att konstruera en sådan tredimensionell modell kallas och syftar först och främst till att skapa en visuell tredimensionell bild av det modellerade objektet.

Idag, baserat på 3D-grafik, kan du skapa en mycket exakt kopia av ett verkligt objekt, skapa något nytt och ge de mest orealistiska designidéerna liv.

3D-grafikteknologier och 3D-utskriftstekniker har trängt in i många områden av mänsklig verksamhet och ger enorma vinster.

3D-bilder bombarderar oss varje dag på tv, i filmer, medan vi arbetar med datorer och i 3D-spel, från skyltar, som tydligt representerar kraften och prestationerna i 3D-grafik.

Prestationerna av modern 3D-grafik används i följande branscher

1. Kinematografi och animation- skapande av tredimensionella karaktärer och realistiska specialeffekter . Skapande datorspel - utveckling av 3D-karaktärer, virtual reality-miljöer, 3D-objekt för spel.
2. Reklam- kapaciteten hos 3D-grafik gör att du med fördel kan presentera en produkt på marknaden; med 3D-grafik kan du skapa illusionen av en kristallvit skjorta eller läcker fruktglass med chokladchips, etc. Samtidigt kan den utannonserade produkten i verkligheten ha många brister som lätt döljs bakom vackra och högkvalitativa bilder.
3. Inredningsdesign– design och utveckling av inredning kan inte heller klara sig utan tredimensionell grafik idag. 3D-teknik gör det möjligt att skapa realistiska 3D-modeller av möbler (soffa, fåtölj, stol, byrå, etc.), exakt upprepa objektets geometri och skapa en imitation av materialet. Med hjälp av 3D-grafik kan du skapa en video som visar alla våningarna i den designade byggnaden, som kanske inte ens har börjat byggas ännu.

Steg för att skapa en 3D-bild

För att få en 3D-bild av ett objekt måste du utföra följande steg

1. Modellering- konstruktion av en matematisk 3D-modell av den allmänna scenen och dess objekt.
2. Texturering inkluderar att applicera texturer på skapade modeller, justera material och få modeller att se realistiska ut.
3. Belysningsinställningar.
4. (rörliga föremål).
5. Tolkning- processen att skapa en bild av ett objekt med hjälp av en tidigare skapad modell.
6. Kompositering eller kompositering- efterbearbetning av den resulterande bilden.

Modellering- skapande av virtuellt utrymme och föremål inuti det, inkluderar skapandet av olika geometrier, material, ljuskällor, virtuella kameror, ytterligare specialeffekter.

De vanligaste mjukvaruprodukterna för 3D-modellering är: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Textureringär en överlagring på ytan av en skapad tredimensionell modell av en raster- eller vektorbild som låter dig visa egenskaper och material för ett objekt.

Belysning- skapande, riktningsinställning och justering av ljuskällor i den skapade scenen. Grafiska 3D-redigerare använder som regel följande typer av ljuskällor: punktljus (divergenta strålar), rundstrålande ljus (rundstrålande ljus), riktat ljus (parallella strålar) etc. Vissa redigerare gör det möjligt att skapa en volymetrisk glödkälla (Sfärljus).

En fotorealistisk bild av en 3D-scen är en speciell bild av en scen som tar hänsyn till skuggor som kastas av föremål, samt fenomen som reflektion och ljusbrytning.

Programmet har tre olika mekanismer för att skapa fotorealistiska bilder. Den första använder applikationen POV-Ray , den andra – inbyggd teknik NVIDIA OptiX , den tredje använder Embree - ray tracing kärna utvecklad av Intel.

Välja och justera bildkvalitet

Det är sällan möjligt att skapa en lyckad fotorealistisk bild på första försöket. Vanligtvis kommer du att behöva skapa flera fotorealistiska testbilder för att hjälpa dig justera kamerans position, ljusstyrka och position för lamporna, samt kontrollera att animeringen är korrekt. Därefter genomförs en slutlig visualisering.

Men att skapa en fotorealistisk bild kan ta olika lång tid, beroende på scenens komplexitet och de parametrar som bestämmer bildkvaliteten. Att känna till dessa parametrar, å ena sidan, hjälper till att undvika onödig tid som läggs på försöksbilder, och å andra sidan hjälper det till att uppnå mer Hög kvalitet slutlig bild.

Det finns olika parametrar som gör att du kan ändra kvaliteten på den resulterande fotorealistiska bilden.

Mesh kvalitet . Denna parameter ställs in i dokumentparametrarna (kommando ST: Dokumentparametrar), och förutom fotorealism påverkar det även kvaliteten på visningen av objekt i 3D-fönstret.

Dessutom kan bildkvalitetsinställningen nås med hjälp av panelen Visa .

Ju högre denna parameter, desto längre tid tar det att exportera scenen till POV-format, desto mer random access minne POV-Ray används och de längre POV-Ray-ledningarna preliminär förberedelse scener före rendering (Parsing). I detta avseende, när du utför preliminär visualisering, är det tillrådligt att minska kvaliteten på nätet, kanske till ett minimum. När du utför slutlig rendering är det bättre att ställa in maskkvaliteten till maximal.

1. Fotorealistiskt utseende

Denna mekanism för att generera fotorealistiska bilder är baserad på NVIDIA-teknik OptiX. Den är designad för att generera högkvalitativa fotorealistiska bilder med hänsyn till belysning, såväl som materialegenskaper som transparens, brytningsindex, ytegenskaper, etc.

Mekanismen gör att du kan få en fotorealistisk bild direkt från T-FLEX CAD-miljön användarvänligt gränssnitt kontroll av scenparametrar, bildgenereringskvalitet, samt möjligheten att spara genereringsresultat till en fil och skriva ut. Med denna mekanism kan du få en fotorealistisk bild inte bara från 3D-modeller utan också från importerade 3D-bilder.

NVIDEA OptiX-teknik används för att skapa fotorealistiska videor när man spelar in demonteringsanimationer i kommandot "3VX: Disassembly"

Den tredje motorn för att generera fotorealistiska bilder använder Embree, en strålspårningsmotor utvecklad av Intel.

Embree använder en central processor för sina beräkningar och kännetecknas av hög prestanda och bildkvalitet.

Gränssnittet för att arbeta med NVIDIA Optix är identiskt med gränssnittet för att arbeta med Embree, så de kommer att beskrivas tillsammans nedan.

Arbeta med teamet

För att anropa alternativet, använd kommandot:

Piktogram	Band
	Verktyg → Utseende → Fotorealism → Fotorealistiskt utseende (NVIDIA GPU)
Tangentbord	Textmeny
<3RV>	Verktyg > Fotorealistisk vy (NVIDIA GPU)

Piktogram	Band
	Verktyg → Utseende → Fotorealism → Fotorealistisk vy (CPU)
Tangentbord	Textmeny
	Verktyg > Fotorealistisk vy (CPU)

Efter att ha aktiverat kommandot visas ett nytt fönster där bilden genereras.

Kvaliteten på den skapade bilden beror till stor del på antalet iterationer. Iteration är beräkningen av färgen på bildpixlarna. Antalet iterationer beror på bildstorleken, maskdensiteten och antalet objekt.

Antalet iterationer visas längst ned på skärmen.

Beroende på datorns kraft, modellens komplexitet och etablerad kvalitet bildgenereringsprocessen kan ta från flera minuter till flera timmar.

Verktygsfältet visar alternativ för att arbeta med kommandot.

Skriv ut en bild. Låter dig skriva ut den resulterande bilden.

Spara bild. Låter dig exportera den resulterande bilden till filer i rasterformat *.bmp, *.jpg, *gif, *tiff, *tif, *.png, *.tga. Du kan ge filen ett namn och ange var den ska lagras.

Visa alternativ . Låter dig ställa in parametrar för bildgenerering. Mer detaljerad beskrivning alternativ ges nedan.

Lås vyparametrar. Låter dig fixa visningsriktningen och bildens skala. Rotation av modellen blir omöjlig.

Starta om generationen. Startar om genereringen av en fotorealistisk bild och de aktuella resultaten återställs.

Pausa generationen. Låter dig tillfälligt stoppa bildgenereringen. Detta frigör datorresurser som spenderas på denna process, vilket förbättrar prestandan.

Välja kvaliteten på den genererade bilden. I rullgardinsmenyn kan du välja ett av fyra bildkvalitetsvärden.

Låg och medelhög kvalitet används för utkast till bilder. När du väljer denna kvalitet beräknar systemet automatiskt det minsta antal iterationer som krävs för att få bilder med en viss nivå av "brus".

För att få de mest realistiska bilderna bör du välja Hög eller Maximal kvalitet. Vid maximal kvalitet är antalet iterationer obegränsat.

Väljer den aktuella aktiva kameran. Låter dig välja en av kamerorna som finns i 3D-scenen. Bilden skapas enligt den valda kamerans position.

Förutom ovanstående alternativ, "Bildkvalitet" Det kan ändras med hjälp av rullgardinsmenyn i ST-fönstret: Dokumentparametrar på fliken “ 3D".

Ju högre kvalitet, desto högre maskdensitet. För att få de mest realistiska bilderna rekommenderas det att ställa in kvaliteten på minst "Ökade."

Denna parameter är särskilt viktig om modellen har rundade ytor.

Visuellt skilja mellan bilder av olika kvalitet.

Väldigt oartig	Standard	Väldigt högt

Processen att skapa fotorealistiska bilder har höga krav på systemegenskaper. Mer detaljerad information om dem finns på vår hemsida eller i kapitlet "Snabbstart".

Bildgenereringen kan stoppas när som helst. Det resulterande resultatet kan sparas på din dator med alternativet eller direkt skickas till utskrift med alternativet.

Resultat av operationen:

Fotorealistisk bild

Filer med exempel på att skapa fotorealistiska bilder finns i biblioteket "3D-exempel 15\Serviceverktyg\Material och fotorealism».

För enkel användning kan du samtidigt visa det fotorealistiska vyfönstret och modellfönstret på skärmen. För att göra detta måste du använda kommandot "WO: Öppna ett nytt dokumentfönster».

I dialogrutan som visas, från rullgardinsmenyn måste du välja "Fotorealistiskt utseende" Med hjälp av fyra rullgardinslistor kan du konfigurera ett bekvämt arrangemang av fönster på skärmen.

Bildalternativ

Passar in i fönstret . Alternativet är endast aktivt när "" När alternativet är aktiverat visas bilden av den angivna storleken helt på skärmen. Fast bildstorlek. När den är aktiverad kan du ställa in storleken på den skapade bilden. Detta kommer att aktivera verktygsfältsalternativet "Lås vyparametrar". Bildstorleken anges i pixlar. Bilden av den angivna storleken skapas i sin helhet, oavsett om den passar på skärmen eller inte. För att få bilder av hög kvalitet rekommenderas det att ställa in den fasta bildstorleken så stor som möjligt. Bildkvalitet. Det här alternativet upprepar listan med inställningar från huvudpanelen. Den enda skillnaden är möjligheten att ställa in antalet iterationer manuellt genom att välja bildkvalitet "beställnings-" och ange önskat nummer i fältet. Antal strålreflektioner. Parametern är viktig när man genererar brytningar och reflektioner.

Bakgrunds- och texturinställningarna sammanfaller helt med standardparametrarna för 3D-vyn med samma namn. Du kan läsa mer om dem i kapitlet "Arbeta med 3D-vyfönstret».

Omgivande luminansfaktor. Låter dig justera ljusstyrkan på scenen genom att justera mängden ljus som faller på föremål.

De optimala parametrarna för att skapa en fotorealistisk bild är inställda som standard.

Exempel på fotorealistiska bilder

NVIDIA Optix:

Embree:

2. Realistisk bild

Denna mekanism använder POV-Ray-teknik, ett program som använder strålspårning. Villkoren för bildgenerering anges i T-FLEX CAD i textform. POV-Ray-applikationen ingår i paketet. Dessutom kan applikationen laddas ner från motsvarande webbplats.

Bild i T-FLEX CAD Fotorealistisk bild (POV-Ray)

Den fotorealistiska bilden erhålls med ray-tracing. För att göra detta, använd POV-Ray-applikationen som ingår i leveransen.

Det bör noteras att ansökan POV-Ray kräver separat installation. För att göra detta, på installations-CD:n måste du välja filen " povwin36.exe "från katalogen "POV-Ray". Installation av POV-Ray utförs på engelska. För användare som inte känner till engelska språket, det rekommenderas att klicka på alla godkännandeknappar ([ Nästa ], [Ja] eller [Jag håller med ]) i successiva dialogrutor.

För att få en fotorealistisk 3D-bild exporteras scenen till POV-format med inställningarna för det aktuella 3D-fönstret. Därefter startas POV-Ray-applikationen automatiskt för att generera den resulterande bilden. När genereringen är klar kan den resulterande bilden ses i visningsfönstret och, om så önskas, sparas i en fil.

Vid export till POV-Ray appliceras texturer på objekt på samma sätt som de visas i T-FLEX CAD 3D-fönstret. Dessutom kan du tillsammans med POV-Ray använda texturer av alla format som stöds av POV-Ray (gif, tga, iff, ppm, pgm, png, jpeg, tiff, sys).

POV-Ray arbetar parallellt med andra system, d.v.s. Efter att ha startat denna applikation kan du fortsätta arbeta i T-FLEX CAD. Men beroende på komplexiteten hos den genererade bilden kan POV-Ray ta mer resurser, och då kommer arbetet i T-FLEX CAD att sakta ner.

Arbeta med teamet

För att skapa en fotorealistisk bild, använd "3VY: Skapa en realistisk bild" Detta kommando är tillgängligt när 3D-fönstret är aktivt. Innan du anropar kommandot måste du ställa in 3D-scenen till önskad position, ställ in erforderligt material operationer, ljuskällor (du kan använda ljuskällor på kameran). När du skapar en fotorealistisk bild rekommenderas det att använda perspektivprojektion.

Kommandot anropas på följande sätt:

Piktogram	Band
	Verktyg → Utseende → Fotorealism → Realistisk bild (POV-ray)
Tangentbord	Textmeny
<3VY >	Verktyg > Realistisk bild (POV-ray)

T-FLEX CAD lagrar information om platsen för POV-Ray-applikationen och kontrollerar dess närvaro varje gång den används.

I fallet när POV-Ray anropas för första gången, och även om systemet inte kan hitta denna applikation, begär T-FLEX CAD sökvägen till den. I det här fallet visas en dialogruta på skärmen, med vilken du måste ställa in sökvägen till POV-Ray-applikationen. Vanligtvis finns applikationen i följande sökväg: "Program Files\POV-Ray för Windows v3.6\bin" Avsaknaden av en motsvarande katalog indikerar att applikationen inte är installerad (se avsnitt "Grundläggande bestämmelser”).

Efter att ha anropat kommandot visas en dialogruta på skärmen.

Bredd och höjd . Ställ in bredden och höjden på den skapade fotorealistiska bilden i pixlar. Som standard är storleken på det aktuella 3D-fönstret inställt.

Färgutjämning. Ansvarig för att jämna ut färgen på den genererade bilden. Värdet på denna parameter måste vara större än 0.

Ju lägre detta värde är, desto mjukare kommer övergången från en färg till en annan att se ut, men i det här fallet tar återgivningen (dvs bildberäkning) längre tid. Värdet på denna parameter kan väljas från listan eller ställas in oberoende.

POV-Ray använder ett speciellt språk för att beskriva en 3D-scen. Med dess hjälp är det möjligt att ställa in ett stort antal olika egenskaper för materialets yta, såväl som för materialets inre. Därför, i T-FLEX CAD, har materialet speciella instruktioner som bestämmer hur materialet kommer att se ut när det återges i POV-Ray (kommando "3MT:Redigera material", knapp [ POV-material ]). När du kontrollerar "Använd materialersättningar", kommer dessa instruktioner att överföras till POV-Ray. Allt material som levereras med systemet innehåller specifika instruktioner för POV-Ray. Förutom material kommer POV även exportera Ytterligare instruktioner för ljuskällan (se "Alternativ för ljuskälla", parameter "POV-instruktioner").

Om kryssrutan " Använd materialersättningar» är inaktiverad, kommer instruktioner som genereras automatiskt av T-FLEX CAD att skickas till POV-Ray, baserat på materialegenskaper som färg och reflektivitet.

I 3D-fönstret är en eller flera ljuskällor tilldelade kameran som standard. Dessa ljuskällor är orienterade i förhållande till kameran och rör sig med den (se beskrivningen "Alternativ för 3D-visning"). Om kryssrutan "Exportera lampor på kameran» är påslagen överförs dessa ljuskällor till POV-Ray.

Spara resultatet till. Detta visar sökvägen till en tillfälligt genererad utdatafil som POV-Ray kommer att använda för att spara den resulterande bilden till bmp-format, och T-FLEX CAD för att läsa den. Därför, om T-FLEX CAD-applikationen stängs innan resultatet erhålls, kan bilden från den här filen ses senare med vilken annan bildvisare som helst.

Allt är tillfälligt genererade filer Under genereringsprocessen skapas bilder i mappen som anges i systemvariabeln TEMP. Efter att bilden har skapats raderas alla filer utom utdata. Själva utdatafilen lagras i den här mappen tills en ny fotorealistisk bild skapas.

Information för användare med erfarenhet av POV-Ray

Ljuskälla parametrar. När du skapar en fotorealistisk bild med hjälp av konventionella ljuskällor är skuggorna på föremål mycket tydliga, eftersom ljuskällorna är oändligt små. I verkligheten händer detta mycket sällan, så skuggor jämnas oftast ut. Användningen av diffusa ljuskällor gör skuggor mjukare och förbättrar bildens kvalitet och realism. I diffusa ljuskällor används istället för en punktljuskälla flera punktkällor som är förskjutna i förhållande till varandra. Ju mer de flyttas, desto mindre tydlig blir skuggan. Ju fler punktkällor en diffus källa har, desto högre blir skuggoskärpan och desto mer tid tar det att återge.

Normalt ljus Diffuserat ljus

En diffus ljuskälla i POV-Ray är en uppsättning punktljuskällor. Dessa ljuskällor är placerade i form av en rektangel, orienterade på något sätt i förhållande till det specificerade centrumet. Antalet ljuskällor längs varje sida av rektangeln kan vara olika. För att en ljuskälla skapad i T-FLEX CAD ska bli en diffus ljuskälla i POV-Ray måste följande skrivas i ljuskällans egenskaper i fältet "POV Instructions":

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

Här, inom triangulära parentes, anges koordinaterna för rektangelns motsatta hörn relativt startpunkten (punkten där den diffusa ljuskällan är belägen). "5, 5" är antalet ljuskällor i varje riktning. I detta fall är det totala antalet punktljuskällor 5x5=25. "adaptive 1 jitter" - ytterligare parametrar, inklusive optimering av skuggberäkningar.

Kantutjämning. Under normal visualisering kan gradering och diskontinuitet av tunna linjer förekomma vid objektens gränser. Utjämning genom ytterligare beräkningar kan minska Negativ påverkan av dessa fenomen.

Kantutjämning aktiverad

Kantutjämning bygger på att rendera delar av scenen med ökad upplösning. Samtidigt saktar renderingen av scenen ner. Därför bör du inte aktivera kantutjämning under provrenderingsstadiet. Men för slutlig rendering är det lämpligt att aktivera kantutjämning.

Diffus belysning (Radiosity). Konventionell rendering tar hänsyn till direkt belysning, där endast de områden av objekt som är direkt upplysta av ljus från ljuskällan är upplysta. Men i den verkliga världen kommer ljus inte bara från källor. Det reflekteras också från föremål som är upplysta av direkt ljus. POV-Ray har förmågan att möjliggöra en mekanism för att beräkna diffus belysning, vilket i vissa fall hjälper till att förbättra bildens realism.

Normal belysning Omgivningsbelysning

På grund av stor mängd ytterligare beräkningar kan användningen av den diffusa belysningsmekanismen leda till en betydande nedgång i återgivningen. Därför bör användningen av omgivande belysning vid testavbildning endast utföras vid låga upplösningar.

För att aktivera den diffusa belysningsmekanismen, gå till " Aktivera "Fönster"-linjer Skapa en fotorealistisk bild» skriv ner följande:

globala inställningar(

radiositet (antal 500 minimum_reuse 0,018 ljusstyrka 0,8))

Innebörden av dessa instruktioner, såväl som ytterligare information om den diffusa belysningsmekanismen, finns i POV-Ray-applikationsdokumentationen.

Bildupplösning. Denna parameter påverkar avsevärt tiden som läggs på visualisering. Med oförändrad bildkvalitet är renderingshastigheten direkt proportionell mot området för den resulterande bilden. När du testar visualisering kan du begränsa dig till små upplösningar, till exempel 320*240.

Ytterligare INI-fil: När du startar POV-Ray-applikationen skapas en fil med ini förlängning, där exporterade inställningar skrivs. Om det behövs kan du ange andra inställningar och till och med åsidosätta de som genereras i T-FLEX CAD genom att ange dem i den här filen. I det här fallet anges namnet på den här filen i fältet i den här dialogrutan.

Inkludera rader : I fältet för den här dialogrutan kan du infoga strängar, som är uttryck skrivna i POV-format, som kommer att infogas i den exporterade filen.

Förklaring: När du kör kommandot skapas en POV-fil som har följande struktur:

● <генерируемые переменные>

● <включаемые строки>

● <экспортированная 3D сцена>.

Genererade variabler

Följande variabler ingår i den exporterade filen:

● fAspectRatio – skärmbredd/höjd. När du åsidosätter inställningarna för bredd och höjd i en extra INI-fil måste du åsidosätta denna variabel med<включаемые строки>.

● vSceneMin och vSceneMax – kubhörn som begränsar 3D-scenen i 3D-rymden.

● vSceneCenter – mitten av kuben.

● fSceneSize – kubdiagonal längd.

● vCameraPos – kameraposition.

● vCamera2Scene – vektor från vCameraPos till mitten av kuben.

● fCamera2Scene – längden på vCamera2Scene-vektorn.

● cBackColor – bakgrundsfärg.

Dessa variabler kan åsidosättas eller användas i<включаемых строках>.

Till exempel:

#declare cBackColor<0.1, 0.1, 0.1>

avstånd fCamera2Scene / 2

rgb<0, 0, 1>

fog_offset vSceneMin . z

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

upp<0, 0, 1>

omdefinierar bakgrundsfärgen och ställer in en blå dimma, beroende på positionen och storleken på 3D-scenen.

Efter att ha ställt in alla nödvändiga parametrar för att skapa en fotorealistisk bild måste du klicka på knappen [ OK ]. Ibland, när du startar POV-Ray, kan en dialogruta visas "", för att starta applikationen i det här fallet klickar du bara på knappen [ OK].

När du skapar en animation med fotorealism aktiverad i kommandot ":Animera modellen" det är tillrådligt att vänta tills den första bilden har renderats i POV-Ray för att se till att fönstret " Om POV-Ray(tm) för Windows " visas inte och stör inte skapandet av animationer.

Efter att ha startat POV-Ray överförs kontrollen till T-FLEX CAD (dvs. du kan fortsätta arbeta med den). I slutet av bildgenereringen eller om den avbryts visas följande meddelande på skärmen:

Om du behöver se den resulterande bilden måste du klicka på knappen [ Ja ]. Som ett resultat öppnas ett visningsfönster, vars bild kan sparas i en fil. Om du inte behöver visa och spara den resulterande bilden klickar du på [ Nej ]. I det här fallet kommer resultatet av den fotorealistiska bilden att lagras i systemkatalogen under en tid (tills nästa fotorealistiska bild skapas) TEMP.

Innan bildgenereringen är klar kan du köra POV-Ray igen (antalet sådana lanseringar är inte begränsat). Sedan kommer T-FLEX CAD, som utför export till POV, i slutet av processen att generera den föregående bilden, att producera ny lansering POV-Ray applikationer. Således implementeras en kö av uppgifter för att generera bilder, d.v.s. en ny uppgift lanseras efter att den föregående har slutfört generationen.

Exempel på fotorealistiska bilder av T-FLEX CAD-modeller

Prototyper för fotorealism

I en standardinstallation finns det prototyper speciellt utformade för att snabbt skapa en fotorealistisk bild. För att skapa dokument baserade på dessa prototyper måste du anropa kommandot ":Skapa nytt dokument baserat på prototypfil" och på fliken " Fotorealism » välj en av två prototyper: « rum" eller " Flyger runt ett föremål».

I var och en av dessa prototyper är flera ljuskällor, en kamera och ett koordinatsystem för att länka ett 3D-fragment förskapade. Placeringen av dessa element kan ändras efter eget gottfinnande genom att flytta motsvarande element i ritfönstret. Även i 2D-fönstret finns en liten instruktion om hur man använder prototypen.

Vanligtvis utförs arbetet med dessa prototyper enligt följande: ett nytt dokument skapas baserat på en av prototyperna. En 3D-modell (i lämplig skala) infogas i detta dokument som ett 3D-fragment eller 3D-bild, av vilken en fotorealistisk bild måste erhållas. Därefter utförs flera provrenderingar för att bestämma lämplig placering av ljuskällor och kamera. I slutet genomförs en sista visualisering.

De inställningar som måste specificeras för prov och slutlig visualisering kommer att diskuteras nedan. Men först är det nödvändigt att säga om särdrag var och en av prototyperna.

Prototyp "Rum" » är utformad för att skapa en statisk bild. I denna prototyp består scenen av ett "rum", två lampor och en kamera. Dessutom har ett koordinatsystem för att länka ett 3D-fragment skapats i förväg. Som standard är "rummets" två väggar och tak inte synliga, men de kan göras synliga om du avmarkerar kryssrutan "Dölj tak" i 2D-fönstret.

Prototyp" Flyger runt ett föremål" är avsedd för att både skapa en statisk bild och skapa fotorealistisk animation där kameran rör sig runt objektet. Scenen består av en stor cirkulär plattform, tre ljuskällor och en kamera. Ett koordinatsystem för att länka ett 3D-fragment har skapats i förväg i scenen. Dessutom är kamerapositionen relaterad till uttrycket och beror på den ram där scenen befinner sig. I 2D-fönstret måste du ställa in varaktigheten för animeringen (det vill säga den tid under vilken kameran flyger runt objektet och återgår till sin ursprungliga plats). Scenen måste animeras med variabeln "frame", med hänsyn till att antalet bilder per sekund är 25.

Exempel på att använda en prototyp "Flyger runt ett föremål" finns i biblioteket "3D-exempel 15", i mappen "Serviceverktyg\ Fotorealistisk bild\ Flyg runt ett objekt". Genom att öppna filen "Scen baserad på prototype.grb", måste du välja kameran i 3D-fönstret" Kamera " Därefter måste du använda kommandot "AN: Animate model" och utföra animering på "frame"-variabeln från 0 till 250 med steg om 1.

3D-modellering och visualisering är nödvändiga vid tillverkning av produkter eller deras förpackningar, såväl som när man skapar produktprototyper och skapar 3D-animationer.

Således tillhandahålls 3D-modellerings- och visualiseringstjänster när:

• en bedömning av produktens fysiska och tekniska egenskaper är nödvändig även innan den skapas i dess ursprungliga storlek, material och konfiguration;
• det är nödvändigt att skapa en 3D-modell av den framtida interiören.

I sådana fall måste du definitivt tillgripa tjänsterna från specialister inom området 3D-modellering och visualisering.

3D-modeller- en integrerad komponent av högkvalitativa presentationer och teknisk dokumentation, samt grunden för att skapa en produktprototyp. Det speciella med vårt företag är förmågan att utföra en hel cykel av arbete för att skapa ett realistiskt 3D-objekt: från modellering till prototypframställning. Eftersom allt arbete kan utföras i ett komplex, minskar detta avsevärt tiden och kostnaderna för att söka efter utförare och sätta nya tekniska specifikationer.

Om vi ​​pratar om en produkt hjälper vi dig att släppa en provserie och sätta upp ytterligare produktion, småskalig eller industriell skala.

Definition av begreppen "3D-modellering" och "visualisering"

3D-grafik eller 3D-modellering- datorgrafik, som kombinerar de tekniker och verktyg som krävs för att skapa tredimensionella objekt i tekniskt rum.

Tekniker bör förstås som metoder för att forma ett tredimensionellt grafiskt objekt - beräkna dess parametrar, rita ett "skelett" eller en tredimensionell icke-detaljerad form; extrudering, förlängning och skärning av delar m.m.

Och under verktygen finns professionella 3D-modelleringsprogram. Först och främst - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, samt några andra program för volymetrisk visualisering av objekt och utrymme.

Volymåtergivningär skapandet av en tvådimensionell rasterbild baserad på den konstruerade 3D-modellen. I sin kärna är detta den mest realistiska bilden av ett tredimensionellt grafiskt objekt.

Tillämpningar av 3D-modellering:

• Reklam och marknadsföring

Tredimensionell grafik är oumbärlig för presentationen av en framtida produkt. För att starta produktionen behöver du rita och sedan skapa en 3D-modell av objektet. Och baserat på 3D-modellen, med hjälp av snabba prototyptekniker (3D-utskrift, fräsning, silikongjutning, etc.), skapas en realistisk prototyp (prov) av den framtida produkten.

Efter rendering (3D-visualisering) kan den resulterande bilden användas vid utveckling av förpackningsdesign eller när man skapar utomhusreklam, POS-material och utställningsmonterdesign.

• Stadsplanering

Med hjälp av tredimensionell grafik uppnås den mest realistiska modelleringen av stadsarkitektur och landskap - med minimala kostnader. Visualisering av byggnadsarkitektur och landskapsdesign tillåter investerare och arkitekter att uppleva effekten av närvaro i det designade utrymmet. Detta gör att du objektivt kan bedöma projektets fördelar och eliminera bristerna.

• Industri

Modern produktion kan inte föreställas utan förproduktionsmodellering av produkter. Med tillkomsten av 3D-teknik har tillverkare möjlighet att avsevärt spara material och minska de ekonomiska kostnaderna för teknisk design. Med hjälp av 3D-modellering skapar grafiska designers tredimensionella bilder av delar och föremål, som senare kan användas för att skapa formar och prototyper av föremålet.

• Datorspel

3D-teknik har använts för att skapa datorspel i mer än tio år. I professionella program ritar erfarna specialister manuellt tredimensionella landskap, modeller av karaktärer, animerar skapade 3D-objekt och karaktärer och skapar också konceptkonst (konceptdesign).

• Bio

Hela den moderna filmbranschen är inriktad på film i 3D-format. För sådan filmning används speciella kameror som kan fotografera i 3D-format. Dessutom skapas med hjälp av 3D-grafik enskilda objekt och fullfjädrade landskap för filmbranschen.

• Arkitektur och inredning

Tekniken för 3D-modellering inom arkitektur har länge visat sig vara den bästa. Idag är att skapa en tredimensionell modell av en byggnad ett oumbärligt designattribut. Baserat på 3D-modellen kan du skapa en byggnadsprototyp. Dessutom både en prototyp som endast upprepar byggnadens allmänna konturer och en detaljerad prefabricerad modell av den framtida strukturen.+

När det gäller inredning kan kunden med hjälp av 3D-modelleringsteknik se hur hans hem eller kontor kommer att se ut efter renovering.

• Animation

Med hjälp av 3D-grafik kan du skapa en animerad karaktär, "få" honom att röra sig, och även, genom att designa komplexa animationsscener, skapa en fullfjädrad animerad video.

Stadier för att utveckla en 3D-modell

Utvecklingen av en 3D-modell genomförs i flera steg:

1. Modellera eller skapa modellgeometri

Vi talar om att skapa en tredimensionell geometrisk modell, utan att ta hänsyn till objektets fysiska egenskaper. Följande tekniker används:

• extrudering;
• modifieringsmedel;
• polygonal modellering;
• rotation.

2. Texturera ett objekt

Nivån av realism för den framtida modellen beror direkt på valet av material när du skapar texturer. Professionella program att arbeta med 3D-grafik Det finns praktiskt taget inga begränsningar i möjligheterna att skapa en realistisk bild.

3. Uppsättning av ljus och observationspunkt

Ett av de svåraste stegen när man skapar en 3D-modell. När allt kommer omkring beror den realistiska uppfattningen av bilden direkt på valet av ljuston, ljusstyrka, skärpa och skuggdjup. Dessutom är det nödvändigt att välja en observationspunkt för objektet. Detta kan vara ett fågelperspektiv eller skala utrymmet för att uppnå effekten av att vara närvarande i det - genom att välja en vy av objektet från en höjd av mänsklig höjd.+

4. 3D-visualisering eller rendering

Det sista steget av 3D-modellering. Den består av att detaljera visningsinställningarna för 3D-modellen. Det vill säga att lägga till grafiska specialeffekter som bländning, dimma, glans, etc. När det gäller videorendering bestäms de exakta parametrarna för 3D-animering av karaktärer, detaljer, landskap etc. (tidpunkt för färgbyten, glöd etc.).

I samma skede är visualiseringsinställningarna detaljerade: det erforderliga antalet bilder per sekund och förlängningen av den slutliga videon väljs (till exempel DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2 , WMV, etc.). Skaffa vid behov en tvådimensionell rasterbild, bestäms bildens format och upplösning, främst JPEG, TIFF eller RAW.

5. Efterbearbetning

Bearbeta tagna bilder och videor med hjälp av mediaredigerare - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (eller Final Cut Pro/Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab, etc.

Postproduktion innebär att ge mediefiler ursprungliga visuella effekter, vars syfte är att väcka tankarna hos en potentiell konsument: att imponera, väcka intresse och bli ihågkommen under lång tid!

3D-modellering i gjuteri

Inom gjuteriproduktion blir 3D-modellering gradvis en oumbärlig teknisk komponent i produktskapandeprocessen. Om vi ​​pratar om gjutning i metallformar skapas 3D-modeller av sådana formar med hjälp av 3D-modelleringstekniker, såväl som 3D-prototyper.

Men att gjuta i silikonformar blir inte mindre populärt idag. I det här fallet kommer 3D-modellering och visualisering att hjälpa dig att skapa en prototyp av ett objekt, på grundval av vilken en form kommer att göras av silikon eller annat material (trä, polyuretan, aluminium, etc.).

3D-visualiseringsmetoder (rendering)

1. Rasterisering.

En av de mest enkla metoder tolkning. När du använder det tas inte hänsyn till ytterligare visuella effekter (till exempel färgen och skuggan av ett objekt i förhållande till observationspunkten).

2. Strålkastning.

3D-modellen ses från en viss, förutbestämd punkt - från en mänsklig höjd, ett fågelperspektiv, etc. Strålar skickas från observationspunkten som bestämmer ljuset och skuggan av objektet när det ses i det vanliga 2D-formatet.

3. Ray spårning.

Denna renderingsmetod innebär att när den träffar en yta delas strålen in i tre komponenter: reflekterad, skugga och bryts. Detta bildar faktiskt färgen på pixeln. Dessutom beror bildens realism direkt på antalet uppdelningar.

4. Banspårning.

En av de mest komplexa 3D-visualiseringsmetoderna. När du använder denna 3D-renderingsmetod är utbredningen av ljusstrålar så nära som möjligt de fysiska lagarna för ljusutbredning. Det är detta som säkerställer den höga realismen i den slutliga bilden. Det är värt att notera att denna metod är resurskrävande.

Vårt företag kommer att förse dig med ett komplett utbud av tjänster inom området 3D-modellering och visualisering. Vi har alla tekniska möjligheter att skapa 3D-modeller av varierande komplexitet. Vi har också lång erfarenhet av 3D-visualisering och modellering, som du personligen kan verifiera genom att studera vår portfolio, eller våra andra verk som ännu inte presenterats på webbplatsen (på begäran).

Varumärkesbyrå KOLORO kommer att förse dig med tjänster för produktion av en provserie av produkter eller dess småskaliga produktion. För att göra detta kommer våra specialister att skapa den mest realistiska 3D-modellen av objektet du behöver (förpackning, logotyp, karaktär, 3D-prov av någon produkt, gjutform, etc.), på grundval av vilken en prototyp av produkten kommer att vara skapas. Kostnaden för vårt arbete beror direkt på 3D-modelleringsobjektets komplexitet och diskuteras individuellt.

Verk gjorda med 3D-datorgrafik lockar lika mycket uppmärksamhet från både 3D-designers och de som har en ganska vag uppfattning om hur det gjordes. De mest framgångsrika 3D-verken kan inte skiljas från riktig filmning. Sådana verk ger som regel upphov till heta debatter om huruvida det är ett fotografi eller en tredimensionell fejk.
Inspirerade av verk av kända 3D-konstnärer börjar många studera 3D-redigerare och tror att det är lika enkelt som Photoshop att bemästra dem. Samtidigt är program för att skapa 3D-grafik ganska svåra att bemästra, och att lära sig dem tar mycket tid och ansträngning. Men även efter att ha studerat verktygen i en 3D-redigerare är det inte lätt för en nybörjardesigner att uppnå en realistisk bild. När han befinner sig i en situation där scenen ser "livlös" ut, kan han inte alltid hitta en förklaring till detta. Vad är problemet?
Det största problemet med att skapa en fotorealistisk bild är svårigheten att exakt simulera miljön. Bilden som erhålls som ett resultat av beräkning (visualisering) i en tredimensionell editor är resultatet av matematiska beräkningar enligt en given algoritm. Det är svårt för mjukvaruutvecklare att hitta en algoritm som skulle hjälpa till att beskriva alla fysiska processer i det verkliga livet. Av denna anledning faller miljömodellering på axlarna av 3D-konstnären själv.
Hårdvarukapaciteten på arbetsstationer ökar för varje dag, vilket gör det möjligt att använda verktyg för att arbeta med 3D-grafik ännu mer effektivt. Samtidigt förbättras arsenalen av 3D-grafikredigeringsverktyg.
Det finns en viss uppsättning regler för att skapa en realistisk 3D-bild. Oavsett vilken 3D-editor du arbetar i och komplexiteten i scenerna du skapar, förblir de desamma. Att uppfylla dessa krav garanterar inte att den resulterande bilden kommer att likna fotografiet. Men att ignorera dem kommer säkert att orsaka misslyckanden.
Att skapa en fotorealistisk bild medan du arbetar med enbart ett 3D-projekt är en otroligt svår uppgift. Som regel utför de som ägnar sig åt 3D-grafik och arbetar med det professionellt endast ett av stegen för att skapa en 3D-scen. Vissa känner till alla krångligheterna med modellering, andra kan på ett mästerligt sätt skapa material, andra "se" den korrekta ljussättningen av scener, etc. Av denna anledning, när du börjar arbeta med tredimensionell grafik, försök att hitta det område där du känner dig mest trygg och utveckla dina talanger.
Som du vet är resultatet av att arbeta i en 3D-redigerare en statisk fil eller animation. Beroende på vad din slutprodukt kommer att bli, kan metoderna för att skapa en realistisk bild variera.

Låt oss börja med komposition
Placeringen av objekt i en 3D-scen har stor betydelse för det slutliga resultatet. De bör placeras på ett sådant sätt att betraktaren inte är vilse när han tittar på en del av objektet som av misstag dyker upp i bilden, utan kan känna igen alla komponenter i scenen vid första anblicken.
När du skapar en 3D-scen måste du vara uppmärksam på objektens position i förhållande till den virtuella kameran. Kom ihåg att föremål som är närmare kameralinsen verkar större i storlek. Av denna anledning måste du se till att objekt av samma storlek är på samma linje.
Oavsett handlingen i en 3D-scen måste den nödvändigtvis återspegla konsekvenserna av vissa händelser som hände i det förflutna.
Till exempel, om någons fotspår leder till ett snötäckt hus, när tittaren tittar på en sådan bild kommer betraktaren att dra slutsatsen att någon har tagit sig in i huset.
När du arbetar med ett 3D-projekt, var uppmärksam på scenens övergripande stämning. Det kan förmedlas av ett väl valt element av dekoration eller ett visst urval av färger. Att till exempel lägga till ett ljus i en scen kommer att betona romantiken i inställningen. Om du modellerar seriefigurer ska färgerna vara ljusa, men om du skapar ett monster, välj mörka nyanser.

Glöm inte detaljerna
När man arbetar med ett 3D-projekt bör man alltid ta hänsyn till hur synligt objektet är i scenen, hur mycket det lyser etc. Beroende på detta bör objektet ha en större eller mindre detaljgrad. Den tredimensionella världen är en virtuell verklighet, där allt liknar teatraliska kulisser. Om du inte kommer att kunna se baksidan av objektet, modellera det inte. Om du har en bult med påskruvad skruv bör du inte modellera gängan under muttern; om husets fasad kommer att synas i scenen behöver du inte modellera inredningen; om du skapar en natt skogsscenen, bör du bara fokusera på de objekt som är i förgrunden. Träd som ligger i bakgrunden kommer att vara nästan osynliga i den renderade bilden, så det är ingen mening att modellera dem ner till bladet.
Ofta, när man skapar tredimensionella modeller, spelar små detaljer nästan huvudrollen, vilket gör objektet mer realistiskt.
Om du inte kan uppnå realism i en scen, försök att öka detaljnivån i objekten. Ju fler fina detaljer scenen innehåller, desto mer trovärdig kommer den slutliga bilden att se ut. Alternativet att öka scenens detaljer är nästan en win-win, men har en nackdel - ett stort antal polygoner, vilket leder till en ökning av renderingstiden.
Du kan se till att kopplingens realism direkt beror på detaljnivån vid enkelt exempel. Om du skapar tre modeller av grässtrån i en scen och visualiserar dem kommer bilden inte att göra något intryck på betraktaren. Men om denna grupp av objekt klonas många gånger kommer bilden att se mer imponerande ut.
Du kan styra detaljer på två sätt: enligt beskrivningen ovan (öka antalet polygoner i scenen) eller öka texturupplösningen.
I många fall är det vettigt att ägna mer uppmärksamhet åt att skapa texturen snarare än själva objektmodellen. Samtidigt kommer du att spara systemresurser som krävs för att rendera komplexa modeller och därigenom minska renderingstiden. Det är bättre att göra en bättre struktur än att öka antalet polygoner. Ett bra exempel på smart användning av textur är väggen i ett hus. Du kan modellera varje sten individuellt, vilket kommer att ta både tid och resurser. Det är mycket lättare att använda ett foto av en tegelvägg.

Om du behöver skapa ett landskap
En av de svåraste uppgifterna som 3D-grafiker ofta måste ta itu med är att modellera naturen. Vad är problemet med att skapa den naturliga miljön omkring oss? Hela poängen är att varje organiskt föremål, vare sig det är ett djur, en växt, etc., är heterogent. Trots den uppenbara symmetriska strukturen lämpar sig inte formen på sådana objekt för någon matematisk beskrivning som 3D-redigerare sysslar med. Även de föremål som vid första anblicken har ett symmetriskt utseende visar sig vid närmare granskning vara asymmetriska. Till exempel är håret på en persons huvud olika placerat på höger och vänster sida; oftast är det kammat till höger, och ett löv på en trädgren kan skadas av en larv på någon plats, etc.
Mest den bästa lösningen För att simulera organiskt material i tredimensionell grafik kan man överväga en fraktalalgoritm, som ofta används i inställningar av material och olika tredimensionella modelleringsverktyg. Denna algoritm är bättre än andra matematiska uttryck för att simulera organiskt material. Därför, när du skapar organiska objekt, se till att använda förmågan hos fraktalalgoritmen för att beskriva deras egenskaper.

Finesser av att skapa material
Materialen som simuleras i 3D-grafik kan vara väldigt olika – från metall, trä och plast till glas och sten. Dessutom bestäms varje material av ett stort antal egenskaper, inklusive yttopografi, speglaritet, mönster, storlek och ljusstyrka av bländning, etc.
När du visualiserar någon textur måste du komma ihåg att kvaliteten på materialet i den resulterande bilden i hög grad beror på många faktorer, inklusive: ljusparametrar (ljusstyrka, ljusinfallsvinkel, ljuskällans färg, etc.), visualiseringsalgoritm (typ av visualizer som används och dess inställningar), rastertexturupplösning. Metoden att projicera textur på ett föremål är också av stor betydelse. En misslyckad applicerad textur kan "ge bort" ett tredimensionellt föremål som en söm eller ett misstänkt upprepande mönster. Dessutom är verkliga föremål vanligtvis inte helt rena, det vill säga det finns alltid spår av smuts på dem. Om du modellerar ett köksbord, trots att mönstret på köksvaxduken upprepas, bör dess yta inte vara densamma överallt - vaxduken kan bäras i bordets hörn, ha skärsår från en kniv etc. .
Till din tredimensionella objekt utan att se onaturligt ren ut kan du använda handgjorda (till exempel Adobe Photoshop) smutskartor och blanda dem med de ursprungliga strukturerna för att skapa ett realistiskt, slitet material.

Sätt att uppnå realism i 3D-grafik

Verk gjorda med tredimensionell datorgrafik lockar lika mycket uppmärksamhet från både 3D-designers och de som har en ganska vag uppfattning om hur det hela gjordes. De mest framgångsrika 3D-verken kan inte skiljas från riktig filmning. Sådana verk ger som regel upphov till heta debatter om vad det är: ett fotografi eller en tredimensionell förfalskning. Inspirerade av kända 3D-artisters arbete börjar många lära sig 3D-redigerare och tror att de är lika lätta att bemästra som Photoshop. Samtidigt är program för att skapa 3D-grafik ganska svåra att bemästra, och att lära sig dem tar mycket tid och ansträngning. Men även efter att ha studerat verktygen för en 3D-redigerare är det inte lätt för en nybörjare 3D-designer att uppnå en realistisk bild. När han befinner sig i en situation där scenen ser "död ut", kan han inte alltid hitta en förklaring till detta. Vad är problemet?

Det största problemet med att skapa en fotorealistisk bild är svårigheten att exakt simulera miljön. Bilden som erhålls som ett resultat av beräkning (visualisering) i en tredimensionell editor är resultatet av matematiska beräkningar enligt en given algoritm. Det är svårt för mjukvaruutvecklare att hitta en algoritm som skulle hjälpa till att beskriva alla fysiska processer som äger rum i verkligheten. Därför vilar modellering av miljön på 3D-konstnärens axlar. Det finns en viss uppsättning regler för att skapa en realistisk 3D-bild. Oavsett vilken 3D-editor du arbetar i och komplexiteten i scenerna du skapar, förblir de desamma. Resultatet av att arbeta i en 3D-redigerare är en statisk fil eller animation. Beroende på vad slutprodukten blir i ditt fall, kan tillvägagångssätten för att skapa en realistisk bild skilja sig åt.

Låt oss börja med komposition

Placeringen av objekt i en 3D-scen har stor betydelse för det slutliga resultatet. De bör placeras på ett sådant sätt att betraktaren inte är vilse när han tittar på en del av objektet som av misstag dyker upp i bilden, utan kan känna igen alla komponenter i scenen vid första anblicken. När du skapar en 3D-scen måste du vara uppmärksam på objektens position i förhållande till den virtuella kameran. Kom ihåg att föremål som befinner sig närmare kameralinsen verkar större i storlek. Därför måste du se till att objekt av samma storlek är på samma linje. Oavsett handlingen i en 3D-scen måste den nödvändigtvis återspegla konsekvenserna av vissa händelser som hände i det förflutna. Så, till exempel, om någons fotspår leder till ett snötäckt hus, då tittar på en sådan bild kommer betraktaren att dra slutsatsen att någon har kommit in i huset. När du arbetar med ett 3D-projekt, var uppmärksam på scenens övergripande stämning. Det kan förmedlas av ett väl valt element av dekoration eller ett visst urval av färger. Att till exempel lägga till ett ljus i en scen kommer att betona romantiken i inställningen. Om du modellerar seriefigurer ska färgerna vara ljusa, men om du modellerar ett äckligt monster, välj mörka nyanser.

Glöm inte detaljerna

När du arbetar med ett 3D-projekt bör du alltid ta hänsyn till hur synligt objektet är i scenen, hur upplyst det är osv. Beroende på detta bör objektet ha en större eller mindre detaljgrad. Den tredimensionella världen är en virtuell verklighet, där allt liknar teatraliska scenerier. Om du inte kommer att kunna se baksidan av objektet, modellera det inte. Om du har en bult med en mutter påskruvad, modellera inte gängorna under muttern; om husets fasad är synlig i scenen, finns det inget behov av att modellera interiören; Om du modellerar en nattskogsscen bör du bara fokusera på de objekt som är i förgrunden. Träd som ligger i bakgrunden kommer att vara nästan osynliga i den renderade bilden, så det är ingen mening att modellera dem ner till bladet.

Ofta, när man skapar tredimensionella modeller, spelar små detaljer nästan huvudrollen, vilket gör objektet mer realistiskt. Om du inte kan uppnå realism i en scen, försök att öka detaljnivån i objekten. Ju fler fina detaljer scenen innehåller, desto mer trovärdig kommer den slutliga bilden att se ut. Alternativet att öka scenens detaljer är nästan en win-win, men har en nackdel - ett stort antal polygoner, vilket leder till en ökning av renderingstiden. Du kan se att realismen i en scen direkt beror på detaljnivån med detta enkla exempel. Om du skapar tre modeller av grässtrån i en scen och visualiserar dem kommer bilden inte att göra något intryck på betraktaren. Men om denna grupp av objekt klonas många gånger kommer bilden att se mer imponerande ut. Du kan styra detaljer på två sätt: enligt beskrivningen ovan (öka antalet polygoner i scenen) eller öka texturupplösningen. I många fall är det vettigt att ägna mer uppmärksamhet åt att skapa texturen snarare än själva objektmodellen. Samtidigt kommer du att spara systemresurser som krävs för att rendera komplexa modeller och därigenom minska renderingstiden. Det är bättre att göra en bättre struktur än att öka antalet polygoner. Ett bra exempel på smart användning av textur är väggen i ett hus. Du kan modellera varje sten individuellt, vilket kommer att ta både tid och resurser. Det är mycket lättare att använda ett foto av en tegelvägg.

Om du behöver skapa ett landskap

En av de svåraste uppgifterna som 3D-designers ofta måste ta itu med är att modellera naturen. Vad är problemet med att skapa den naturliga miljön omkring oss? Hela poängen är att varje organiskt föremål, vare sig det är ett djur, en växt, etc., är heterogent. Trots den uppenbara symmetriska strukturen lämpar sig inte formen på sådana objekt för någon matematisk beskrivning som 3D-redigerare sysslar med. Även de föremål som vid första anblicken har ett symmetriskt utseende visar sig vid närmare granskning vara asymmetriska. Så till exempel är håret på en persons huvud olika på höger och vänster sida; oftast kammar han det till höger, och ett löv på en trädgren kan skadas av en larv på någon plats, etc. Den bästa lösningen för att simulera organiskt material i 3D kan betraktas som en fraktalalgoritm, som ofta används i materialinställningar och olika 3D-modelleringsverktyg. Denna algoritm är bättre än andra matematiska uttryck för att simulera organiskt material. Därför, när du skapar organiska objekt, se till att använda förmågan hos fraktalalgoritmen för att beskriva deras egenskaper.

Finesser av att skapa material

Materialen som simuleras i 3D-grafik kan vara väldigt olika – från metall, trä och plast till glas och sten. Dessutom bestäms varje material av ett stort antal egenskaper, inklusive ytrelief, speglande, mönster, storlek och ljusstyrka av bländning, etc. När du visualiserar någon textur måste du komma ihåg att kvaliteten på materialet i den resulterande bilden beror mycket på många faktorer, inklusive ljusparametrar (ljusstyrka, ljusinfallsvinkel, ljuskällans färg, etc.), visualiseringsalgoritm (typ av renderare som används och dess inställningar), rastertexturupplösning. Också stor betydelse har en metod för att projicera textur på ett objekt. En misslyckad applicerad textur kan "ge bort" ett tredimensionellt föremål som en formad söm eller ett misstänkt upprepande mönster. Dessutom är föremål i verkligheten vanligtvis inte helt rena, det vill säga det finns alltid spår av smuts på dem. Om du modellerar ett köksbord, så, trots att mönstret på köksvaxduken upprepas, bör dess yta inte vara densamma överallt - vaxduken kan bäras i bordets hörn, ha skärsår från en kniv, etc. För att förhindra att dina 3D-objekt ser onaturligt rena ut kan du använda handgjorda (till exempel Adobe Photoshop) smutskartor och blanda dem med de ursprungliga texturerna för att skapa ett realistiskt "slitet" material.

Lägger till rörelse

När du skapar animationer spelar objektens geometri en viktigare roll än i fallet med en statisk bild. Under rörelse kan betraktaren se föremål från olika vinklar, så det är viktigt att modellen ser realistisk ut från alla håll. Till exempel, när du modellerar träd i en statisk scen, kan du använda ett trick och förenkla din uppgift: istället för att skapa ett "riktigt" träd kan du göra två korsande vinkelräta plan och applicera en textur på dem med en transparensmask. När du skapar en animerad scen är den här metoden inte lämplig, eftersom ett sådant träd endast kommer att se realistiskt ut från en punkt, och varje kamerarotation kommer att "ge bort" falskt. I de flesta fall, när 3D-objekt försvinner från den virtuella kameralinsen, är det bäst att ta bort dem från scenen. Annars kommer datorn att utföra en värdelös uppgift och beräkna osynlig geometri.

Det andra som måste beaktas när man skapar animerade scener är rörelsen där de flesta objekt befinner sig i verkligheten. Till exempel svajar gardinerna i rummet i vinden, klockvisarna rör sig osv. Därför, när du skapar animation, är det nödvändigt att analysera scenen och identifiera de objekt för vilka det är nödvändigt att ställa in rörelse. Rörelse ger förresten realism till statiska scener. Men till skillnad från animerade, i dem bör rörelsen gissas i frusna små saker - i en skjorta som glider av stolryggen, en krypande larv på en stam, ett träd böjt av vinden. Om för mer enkla föremål scener är det relativt enkelt att skapa realistisk animation, men att simulera en karaktärs rörelse utan hjälpverktyg är nästan omöjligt. I vardagen är våra rörelser så naturliga och vana att vi till exempel inte tänker på om vi ska kasta huvudet bakåt när vi skrattar eller böja oss ner när vi passerar under ett lågt tak. Att modellera sådant beteende i en värld av tredimensionell grafik är förknippat med många fallgropar, och det är inte så lätt att återskapa rörelser, och särskilt ansiktsuttryck, hos en person. Det är därför, för att förenkla uppgiften, vi använder nästa väg: ett stort antal sensorer är fästa på människokroppen, som registrerar rörelsen av någon del av den i rymden och skickar en motsvarande signal till datorn. Han i sin tur bearbetar den mottagna informationen och använder den i relation till någon skelettmodell av karaktären. Denna teknik kallas motion capture. När man flyttar skalet, som är placerat på skelettbasen, är det också nödvändigt att ta hänsyn till muskeldeformation. För 3D-animatörer som är involverade i karaktärsanimering kommer det att vara användbart att studera anatomi för att bättre förstå ben- och muskelsystemen.

Belysning är inte bara ljus, utan också skuggor

Att skapa en scen med realistisk belysning är en annan utmaning som måste övervinnas för att ge den slutliga bilden större realism. I den verkliga världen reflekteras och bryts ljusstrålar upprepade gånger av föremål, vilket resulterar i att skuggorna som kastas av föremål i allmänhet har suddiga, suddiga gränser. Återgivningsapparaten är huvudsakligen ansvarig för kvaliteten på skuggvisningen. Det finns separata krav för skuggor i en scen. Skuggan från ett föremål kan säga mycket - hur högt det är över marken, vad är strukturen på ytan som skuggan faller på, vilken källa som belyst föremålet osv. Om du glömmer skuggor i en scen, kommer en sådan scen aldrig att se realistisk ut, eftersom varje objekt i verkligheten har sin egen skugga. Dessutom kan en skugga betona kontrasten mellan förgrunden och bakgrunden, samt "ge ut" ett objekt som inte är i synfältet för den virtuella kameralinsen. I det här fallet får betraktaren möjlighet att föreställa sig scenens omgivande miljö. Till exempel, på tröjan av en tredimensionell karaktär, kan han se en fallande skugga från grenar och löv och gissa att det finns ett träd som växer på motsatt sida av skjutplatsen. Å andra sidan kommer inte alltför många skuggor att göra bilden mer realistisk. Se till att motivet inte kastar skuggor från extraljuskällor. Om det finns flera objekt i scenen som avger ljus, till exempel lyktor, bör alla delar av scenen kasta skuggor från var och en av ljuskällorna. Men om du i en sådan scen kommer att använda extraljuskällor (till exempel för att markera mörka delar av scenen), finns det inget behov av att skapa skuggor från dessa källor. Den extra källan ska vara osynlig för betraktaren, och skuggorna kommer att avslöja dess närvaro.

När du skapar en scen är det viktigt att inte överdriva det med antalet ljuskällor. Det är bättre att lägga lite tid på att välja den bästa positionen för den än att använda flera ljuskällor där du kan klara dig med bara en. Om det är nödvändigt att använda flera källor, se till att var och en av dem kastar skuggor. Om du inte kan se skuggorna från en ljuskälla, kanske en annan, starkare källa överexponerar dem. När du arrangerar ljuskällor i en scen, se till att vara uppmärksam på deras färg. Dagsljuskällor har en blå nyans, men för att skapa en artificiell ljuskälla måste du ge den en gulaktig färg. Det bör också beaktas att färgen på källan simulerar dagsljus, beror också på tiden på dygnet. Därför, om handlingen för scenen involverar kvällstid, kan belysningen till exempel vara i solnedgångens rödaktiga nyanser.

Det viktigaste är felräkning

Visualisering är det sista och, naturligtvis, det viktigaste steget för att skapa en tredimensionell scen. 3D-grafikredigeraren beräknar bilden med hänsyn till objektens geometri, egenskaperna hos materialen som de är gjorda av, platsen och parametrarna för ljuskällor, etc. Om vi ​​jämför arbete i 3ds max med videoinspelning, så kan värdet på renderingsmotorn jämföras med filmen som materialet är inspelat på. Precis som två filmer från olika företag kan producera ljusa och bleka fotografier, kan resultatet av ditt arbete vara realistiskt eller bara tillfredsställande beroende på vilken bildåtergivningsalgoritm du väljer. Förekomsten av ett stort antal visualiseringsalgoritmer har orsakat en ökning av antalet externa anslutna renderare. Ofta kan samma renderare integreras med olika 3D-grafikpaket. När det gäller hastighet och kvalitet på den renderade bilden är externa visualisatorer som regel överlägsna standardåtergivningsapparaten för 3D-redigerare. Det är dock omöjligt att ge ett tydligt svar på frågan vilken av dem som ger bäst resultat. Begreppet "realism" i det här fallet är subjektivt, eftersom det inte finns några objektiva kriterier som man kan utvärdera graden av realism av visualiseraren.

Vi kan dock med säkerhet säga att för att den slutliga bilden ska bli mer realistisk måste visualiseringsalgoritmen ta hänsyn till alla funktioner i ljusvågsutbredning. Som vi sa ovan, när en ljusstråle träffar föremål, reflekteras och bryts den många gånger. Det är omöjligt att beräkna belysningen vid varje punkt i rymden, med hänsyn till ett oändligt antal reflektioner, så två förenklade modeller används för att bestämma ljusintensiteten: Raytracing och Global Illumination-metoden. Tills nyligen var den mest populära renderingsalgoritmen ljusstrålespårning. Denna metod bestod i det faktum att en tredimensionell editor spårade förloppet av en stråle som sänds ut av en ljuskälla med ett givet antal brytningar och reflektioner. Spårning kan inte ge en fotorealistisk bild eftersom algoritmen inte ger effekterna av reflekterande och brytande kaustik (flammor som är ett resultat av reflektion och brytning av ljus), såväl som ljusspridningsegenskaper. Idag är användningen av den globala belysningsmetoden en förutsättning för att få en realistisk bild. Om spårningen endast beräknar de områden av scenen som tar emot ljusstrålar, beräknar den globala belysningsmetoden spridningen av ljus i obelysta eller skuggade områden av scenen baserat på en analys av varje pixel i bilden. Detta tar hänsyn till alla reflektioner av ljusstrålar i scenen.

En av de vanligaste metoderna för att beräkna global belysning är Photon Mapping. Denna metod går ut på att beräkna global belysning baserat på skapandet av en så kallad fotonkarta - information om belysningen av scenen samlad in med hjälp av spårning. Fördelen med Photon Mapping är att när de har sparats som en fotonkarta kan fotonspårningsresultat senare användas för att skapa globala belysningseffekter i 3D-animationsscener. Kvaliteten på den globala belysningen som beräknas med fotonspårning beror på antalet fotoner, såväl som spårningsdjupet. Med hjälp av Photon Mapping kan du också beräkna kaustik. Förutom att beräkna global belysning tillåter externa renderare dig att visualisera material med hänsyn till effekten av underjordisk spridning (Sub-Surface Scattering). Denna effekt är en nödvändig förutsättning för att uppnå realism i material som läder, vax, tunt tyg, etc. Ljusstrålar som faller på ett sådant material, förutom brytning och reflektion, sprids i själva materialet och orsakar därigenom en lätt glöd från insidan.

En annan anledning till att bilder som renderats med plug-in-renderare är mer realistiska än bilder som renderats med standardrenderingsalgoritmer är möjligheten att använda kameraeffekter. Dessa inkluderar först och främst skärpedjup (Depth of Field), suddighet av rörliga föremål (rörelseoskärpa). Skärpedjupseffekten kan användas när du vill dra tittarens uppmärksamhet till vissa detaljer i scenen. Om en bild innehåller en skärpedjupseffekt kommer tittaren först att lägga märke till elementen i scenen som fokuseras. Skärpedjupseffekten kan vara till hjälp när du behöver visualisera vad en karaktär ser. Med hjälp av skärpedjupseffekten kan du fokusera karaktärens blick på ett eller annat föremål. Effekten av skärpedjup är en väsentlig komponent i en realistisk bild även när uppmärksamheten i scenen dras till ett litet föremål - till exempel en larv på en bål. Om alla objekt som kommer i fokus är lika tydligt ritade i bilden, inklusive grenar, löv, stam och larv, kommer en sådan bild inte att se realistisk ut. Om en sådan scen existerade i verkligheten, och filmningen inte utfördes med en virtuell kamera, utan med en riktig kamera, skulle bara huvudobjektet vara i fokus - larven. Allt på avstånd från det skulle verka suddigt. Därför måste en tredimensionell bild ha en skärpedjupseffekt.

Slutsats

Hårdvarukapaciteten på arbetsstationer ökar för varje dag, vilket gör det möjligt att använda verktyg för att arbeta med 3D-grafik ännu mer effektivt. Samtidigt förbättras arsenalen av 3D-grafikredigeringsverktyg. Samtidigt förblir de grundläggande metoderna för att skapa fotorealistiska bilder oförändrade. Att uppfylla dessa krav garanterar inte att den resulterande bilden kommer att likna fotografiet. Men att ignorera dem kommer säkert att orsaka misslyckanden. Att skapa en fotorealistisk bild medan du arbetar med enbart ett 3D-projekt är en otroligt svår uppgift. Som regel visar de som ägnar sig åt 3D-grafik och arbetar med det professionellt endast i ett av stadierna för att skapa en 3D-scen. Vissa känner till alla invecklade modellering, andra vet hur man skickligt skapar material, andra "ser" den korrekta ljussättningen av scener, etc. Därför, när du börjar arbeta med 3D, försök att hitta det område där du känner dig mest självsäker och utveckla dina talanger.

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