Технологии за създаване на триизмерни изображения

Как да го правят да изглежда истински?

Без значение колко е голяма и богата е виртуален 3D свят. Компютърът може да го покаже в един-единствен начин: чрез поставяне на пикселите на екрана 2D. В тази статия ще научите как изображението на екрана става реалистичен и как сцени са подобни на тези, които виждате в реалния свят. Първо, ние погледнете как реалистично предвид един и същ обект. Тогава ние се движим по вече до цялата сцена. И накрая, ние гледаме на това как компютъра разбира движението: реалистични обекти, движещи се по-реалистични скорости.

Преди изображението ще стане реалистични обекти преминават през няколко етапа на обработка. Най-важната стъпка е да се създаде форма (форма), обработка с текстура, осветление, създаване на перспектива, дълбочина на фокус (дълбочина на рязкост) и изглаждане (анти-псевдоними).

Създаване на форми

Ако погледнем през прозореца, можем да видим, че всички обекти са оформени, те са направени от прави и криви линии с различни размери и позиции. По същия начин, когато гледаш на триизмерен графичен образ на екрана на компютъра, ще видим с изображение, създадено от различни форми, въпреки че повечето от тях вече са съставени от прави линии. Виждаме квадрати, правоъгълници или успоредник, кръгове и диамантите. Но най-вече виждаме триъгълници. За да се направи достоверен образ с криви линии в света, трябва да се съберат под формата на много малки форми. Например, човешкото тяло може да изисква хиляди от тези форми. Заедно те ще се образува структура, наречена рамка. Рамката е много подобен на скицата на обекта, можете лесно да се идентифицират обектът на рамката. Следващата стъпка след създаването на форми също са не по-малко важно: рамката трябва да получите на повърхността.

Илюстрацията показва скелет ръцете, изработен от малък брой полигони - само 862

Тук, на затваряне линия на обекта изглеждат по-
естествени и заоблени. Но това изисква повече
броя на многоъгълниците: 3444 вече.

Текстура на повърхността (повърхностни структури)

Когато срещнете някои повърхност в реалния свят, ние можем да получите информация за това по два начина. Ние можем да погледнем на повърхността от различни ъгли, и ние можем да я докосне, и да се определи, че е мека или твърда. В триизмерен графика, можем да погледнем само на повърхността, за да се получи цялата налична информация. И тази информация се състои от три компонента:

• Цвят: Какъв цвят на повърхността? Равномерно дали той е боядисан?
• Texture: Равен или дали има вдлъбнатини, подутини, изправяне или нещо подобно?
• Най-отражателната способност дали повърхността на светлината се отразява? Да те отразяват ясен или замъглено?

Един от начините да се направи "истински" обект и се състои в избора на комбинация от тези три компонента в различни части на изображението. Огледайте се наоколо: на клавиатурата на компютъра е с различен цвят / текстура / отразяваща способност от вашата маса, която от своя страна е с различен цвят / текстура / отразяващ на ръката си. С цел да се образ на цвета е била сходна с настоящето, че е важно, че компютърът може да избере цвета на пиксела от палитра от милиони различни цветове. Разнообразие от текстури зависи от математически модел на повърхността (от кожата на жаба преди желиращи материал) и на картите на текстура (текстура карти), които се наслагват върху повърхността. Необходимо е също така да се сложи в съоръжения са качества, които не могат да се видят: мекота и твърдост, топлина и студ, като използвате различни цветови комбинации, текстура и отразяваща способност. Ако направите грешка в най-малко един от тези параметри, чувството за реалност моментално разсейва.

Добавянето на повърхността на рамката започва да се променя
образ на нещо математически към картината,
в който ние можем лесно да се намери в ръката.

Когато ходиш в една тъмна стая, когато включите лампата. Чудили ли сте се как светлината излиза от една крушка се разпространява в цялата стая. Но с развитието на 3D графика, че винаги трябва да го разгледа, тъй като всички повърхности околните рамка трябва да бъдат покрити от някъде. Един метод, наречен пътуваща лъч (лъч проследяване), следи от път, който е въображаем подаване на светлина след напускане на лампите, отразена от огледални повърхности и които в крайна сметка завършва в субекта. Лъчът ще го освети с различен интензитет в различни ъгли. Методът изглежда е доста трудно дори и в изграждането на греди от лампа, но в по-голямата част от стаите има множество източници на светлина: няколко крушки, прозорци, свещи и т.н.

Осветлението играе ключова роля в двата ефекта, като чувство за тежест и почтеност на обекти: засенчване (засенчване) и сянка (сянка). Първият засенчване ефект е да се промени интензитет на осветяване на обекта от едната страна до другата. Благодарение на засенчване топка изглежда кръг, високи скули стърчат по лицето и одеялото изглежда обемна и мека. Тези различия в интензитета на светлината, заедно с формата засили илюзията, че в допълнение на височината и ширината на обекта все още е и дълбочина. Илюзията на тегло, за да се създаде втори ефект: сенки.

Отбелязването на изображението добавя не само дълбочина
възражения чрез оцветяване, но също "свързва"
предмета на земята през сенките.

Оптически плътно тяло, като покрива сенките. Можете да видите сянката на слънчевия часовник, или погледнете в сянката на едно дърво на тротоара. В реалния свят, предмети и хора хвърлят сянка. Ако триизмерен свят ще присъстват на сянка, ще имате още повече, че търсите през прозорец на реалния свят, а не на екрана с математически модели.

перспектива

Думата изглежда перспективата за технически термин, но в действителност той описва проста ефекта, който сме свидетели. Ако застанете на страната на пътя, дълъг прав път и погледнете в далечината, тя ще изглежда, че десните и левите двулентови пътища се събират до точка на хоризонта. Ако засадени крайпътни дървета, дърветата са по-далеч от зрителя, толкова повече те са по-малки. Ще забележите, че дърветата се събират в една и съща точка на хоризонта, като по пътя. Ако всички обекти на екрана, за да се събират в една точка, а след това ще се нарича перспектива. Разбира се, има и други варианти, но най-вече в триизмерни графики, използвани от перспективата за една точка, както е описано по-горе.

В горната илюстрация страна изглежда отделя, но в повечето сцени има някои обекти в предния и частично блокира от гледна точка на други обекти. За такива сцени софтуер трябва не само да се изчисли относителния размер на обектите, но също така да вземе предвид информацията, която възразява близки другите и колко. Най-често използвани за тази Z-буфер (Z-буфер). Името му е получил от името буфер Z-ос, или въображаема линия, която работи извън екрана по сцената до хоризонта. (Другите две оси - е X ос, измерване на ширината на етап, и Y-оста, измерване на височината на етапа).

Z-буфер определя всеки брой многоъгълник зависимост от това колко близо до предния ръб на етап е обект, който съдържа многоъгълника. Обикновено, по-малък брой са възложени на най-близките до полигони телевизори и големи стаи - полигони в непосредствена близост до хоризонта. Например, 16-битов Z-буфер ще определи най-близкия обект на броя на екрана -32768 и най-отдалеченото - 32,767.

В реалния свят, нашите очи не могат да видят обектите, обхванати от другите, така че ние нямаме проблеми при определяне на видимите обекти. Но тези проблеми са постоянно възникващи пред компютъра и той е принуден да се справя с тях директно. При създаването на всеки обект, неговия Z-стойност се сравнява със стойност други обекти, заемащи същата област на координатите X и Y. Предметът с най-малкия Z-стойност ще бъде изтеглен напълно, докато други обекти с големи стойности ще бъде съставен само частично. По този начин, ние виждаме, без фон обекти стърчащи чрез героите. Тъй като Z-буфера се активира преди пълното чертежа на обекти, скрити зад характера на сцената няма да бъде начертан изобщо. Това ускорява графичната производителност.

дълбочина на рязкост

Втората причина за използването на този ефект е да привлека вниманието ви към необходимите дисциплини или участници. Например, за да спечелят вниманието ви към героя на филма, режисьорът използва ефекта на малка дълбочина на рязкост (в плитка дълбочина на полето), когато само един актьор ще бъде на фокус. От друга страна, сцените, които трябва да се разклаща си величие на природата, на ефекта от използването на голяма дълбочина на рязкост (дълбоко дълбочина на рязкост), за да даде възможно най-много теми във фокус.

Изглаждане (анти-заглаждане)

Sglazhivaenie - е друга технология, предназначена да заблуди окото. Цифрови графични системи са много добри за създаване на вертикални или хоризонтални линии. Но когато има диагонални и криви линии (както те се появяват много често в реалния свят), компютърът тегли чертата с характерна "стълба", а не гладки ръбове. За да убеди очите си, че те виждат гладка линия или крива, компютърът добавя пиксели около линията с различни нюанси на цветовата линия. Тези "сивата" пиксела създават илюзията за липса на "стъпки". Такъв метод за добавяне на пиксела оптическа илюзия се нарича анти-заглаждане, и е една от технологиите, които диференцират 3D компютърна графика от "ръчно" графики. Задачата да запази реда и добавяне на точното количество "изглаждане" на цветове е още трудно за компютър, за да създадете 3D анимация на вашия дисплей.

характеристика "стълбата" The появи при изготвянето
пикселни изображения с прави линии.
Ние веднага се види, че обектът е създаден от компютър.

Изготвяне на "сивата" пикселите около линиите
Няколко от тях се размива. Ефектът помага за премахване на
"Стълба" и прави обекта по-реалистично.

Пример на настоящото

Когато всички тези трикове, както е описано по-горе, да работят заедно, те ви позволяват да се създаде една сцена с зашеметяващ реализъм. В съвременните игри и филми и компютърни обекти са комбинирани с околните снимките на околната среда, която само засилва илюзията. Вие ще бъдете шокирани от резултата, ако станете за сравнение на снимки и компютърна сцена.

Това е снимка на тротоара в близост до нашия офис. На един от следващия кадър, ние поставяме една топка на тротоара и снимах го. От друга рамка, рисувани същата топка с помощта на компютърна графика.

Можете ли да посочите рамката с тази топка? Отговорът е в края на статията.

Съгласие за обработването на лични данни