رسومات ثلاثية الأبعاد. أنواع أخرى من رسومات الكمبيوتر على أساسها يتم تشكيل الرسومات ثلاثية الأبعاد

لطالما كانت مسألة ماهية محرك صناعة الكمبيوتر بأكملها مصدر قلق للعديد من المستخدمين. أم أنها Intel ، التي تقوم دون توقف بإطلاق وإصدار معالجات جديدة. لكن من الذي يجبرهم بعد ذلك على الشراء؟ ربما Microsoft هي المسؤولة عن كل شيء ، مما يجعل نوافذها أكبر وأجمل باستمرار؟ لا ، يمكنك أن تكتفي بالإصدارات القديمة من البرامج - خاصة وأن نطاق إمكانياتها عمليًا لا يتغير. الاستنتاج يشير إلى نفسه - الألعاب هي المسؤولة عن كل شيء. نعم ، إنها الألعاب التي تميل إلى أن تصبح أكثر فأكثر شبيهة بالعالم الحقيقي ، حيث تنشئ نسختها الافتراضية ، وتريد المزيد والمزيد من الموارد القوية.

التاريخ الكامل لرسومات الكمبيوتر على جهاز الكمبيوتر هو دليل على ذلك. تذكر ، في البداية كان هناك Tetris ، Diggers ، Arkanoids. تتكون جميع الرسومات من إعادة رسم مساحات صغيرة من الشاشة ، والعفاريت ، وعملت بشكل جيد حتى على XT. لكن تلك الأيام قد ولت. ارتفع نجم المحاكاة.

مع إصدار ألعاب مثل F19 و Formula 1 وما إلى ذلك ، حيث كان علينا إعادة رسم الشاشة بالكامل وإعدادها مسبقًا في الذاكرة ، كان علينا جميعًا الحصول على 286 معالجًا على الأقل. لكن التقدم لم يتوقف عند هذا الحد. اشتدت الرغبة في تشبيه العالم الافتراضي في اللعبة بالعالم الحقيقي ، وولدت لعبة Wolf 3D.

هذه ، كما يمكن للمرء ، هي أول لعبة ثلاثية الأبعاد تم فيها تصميم عالم ما ، لكنه لا يزال واقعيًا. لتنفيذه ، كان علينا استخدام الذاكرة العلوية (أكثر من 640 كيلو بايت) ودفع البرنامج إلى الوضع المحمي. للحصول على لعبة كاملة ، اضطررت إلى تثبيت معالج 80386. لكن عالم Wolf 3D عانى أيضًا من أوجه القصور. على الرغم من أن الجدران لم تكن مجرد مستطيلات صلبة ، إلا أنها كانت مليئة بأنسجة منخفضة الدقة ، لذا بدت الأسطح لائقة فقط من مسافة بعيدة. بالطبع ، كان من الممكن السير في طريق زيادة دقة القوام ، تذكر ، على سبيل المثال ، DOOM. ثم كان علينا العودة إلى معالج أحدث وزيادة حجم الذاكرة. صحيح ، لا يهم ، على الرغم من أن الصورة قد تحسنت ، إلا أن جميع أوجه القصور نفسها كانت متأصلة فيها. نعم ، والأشياء المسطحة والوحوش - من يهتم. ثم ارتفع نجم الزلزال. في هذه اللعبة ، تم تطبيق نهج ثوري - z-buffer ، مما جعل من الممكن إعطاء حجم لجميع الكائنات. ومع ذلك ، لا تزال اللعبة بأكملها تعمل بدقة منخفضة ولم تكن واقعية للغاية.

كان هناك حل جديد للأجهزة قيد التخمير. واتضح أن هذا الحل ، بشكل عام ، ملقى على السطح. نظرًا لأن المستخدمين يريدون اللعب في عالم افتراضي ثلاثي الأبعاد ، يجب تسريع عملية إنشائه (تذكر دقائق الانتظار التي قضاها في 3D Studio قبل ظهور الصورة التالية) بشكل كبير. ونظرًا لأن المعالج المركزي يتعامل مع هذه المهمة بشكل سيء للغاية ، فقد تم اتخاذ قرار ثوري - لاتخاذ قرار متخصص.

ثم خرجت الشركة المصنعة لماكينات القمار 3Dfx ، مما جعل هذه القصة الخيالية تتحقق بمساعدة وحدة معالجة الرسومات الفودو. لقد خطت البشرية خطوة أخرى في العالم الافتراضي.

ونظرًا لعدم وجود نظام تشغيل على جهاز كمبيوتر به نوافذ ذات نقوش تطفو مرة أخرى في الضباب ، ومن غير المتوقع ، يمكن تطبيق جهاز الرسومات ثلاثية الأبعاد بالكامل على الألعاب فقط ، وهو ما تم تنفيذه بنجاح من قبل جميع البشر المتحضرين.

نموذج

لعرض كائنات ثلاثية الأبعاد على شاشة العرض ، يلزم وجود سلسلة من العمليات (تسمى عادةً خط الأنابيب) ، متبوعة بترجمة النتيجة إلى عرض ثنائي الأبعاد. في البداية ، يتم تمثيل الكائن كمجموعة من النقاط ، أو الإحداثيات ، في الفضاء ثلاثي الأبعاد. يتم تعريف نظام الإحداثيات ثلاثي الأبعاد بثلاثة محاور: أفقي ، وعمودي ، وعمق ، ويشار إليه عادةً بمحاور x و y و z على التوالي. يمكن أن يكون الكائن منزلًا أو شخصًا أو سيارة أو طائرة أو عالمًا ثلاثي الأبعاد بالكامل ، وتحدد الإحداثيات موضع الرؤوس (النقاط العقدية) التي تشكل الكائن في الفضاء. من خلال ربط رؤوس الكائن بالخطوط ، نحصل على نموذج إطار سلكي ، يسمى ذلك لأن حواف أسطح الجسم ثلاثي الأبعاد فقط هي المرئية. يحدد الإطار السلكي المساحات التي يتكون منها سطح الكائن والتي يمكن ملؤها بالألوان والقوام وإضاءة أشعة الضوء.

أرز. 1: مكعب سلكي

حتى مع هذا الشرح المبسط لخط أنابيب الرسومات ثلاثية الأبعاد ، يصبح من الواضح مقدار الحساب المطلوب لرسم كائن ثلاثي الأبعاد على شاشة ثنائية الأبعاد. يمكن للمرء أن يتخيل مقدار زيادة الحسابات المطلوبة على نظام الإحداثيات إذا تحرك الكائن.

أرز. 2: طراز الطائرة ذات الأسطح المظللة

دور API

تتكون الواجهة القابلة للبرمجة للتطبيق (API) من الوظائف التي تتحكم في خط الأنابيب ثلاثي الأبعاد في البرنامج ولكن يمكنها الاستفادة من تنفيذ الأجهزة ثلاثية الأبعاد إذا كان ذلك متاحًا. إذا كان هناك مسرع للأجهزة ، فإن واجهة برمجة التطبيقات (API) تستفيد منه ، وإذا لم يكن الأمر كذلك ، فستعمل واجهة برمجة التطبيقات مع الإعدادات المثلى المصممة للأنظمة الأكثر شيوعًا. وبالتالي ، بفضل استخدام API ، يمكن دعم أي عدد من أدوات البرامج بأي عدد من مسرعات الأجهزة ثلاثية الأبعاد.

بالنسبة للتطبيقات العامة والترفيهية ، توجد واجهات برمجة التطبيقات التالية:

• مايكروسوفت Direct3D
• معيار التقديم
• أرجونوت بندر
• إنتل 3DR

بالنسبة للتطبيقات الاحترافية التي تعمل تحت WindowsNT ، تهيمن واجهة OpenGL. قامت شركة Autodesk ، أكبر شركة مصنعة للتطبيقات الهندسية ، بتطوير واجهة برمجة تطبيقات خاصة بها تسمى Heidi.
قامت شركات مثل Intergraph - RenderGL و 3DFX - GLide أيضًا بتطوير واجهات برمجة التطبيقات الخاصة بهم.

إن وجود وتوافر واجهات ثلاثية الأبعاد تدعم أنظمة فرعية وتطبيقات متعددة للرسومات يزيد من الحاجة إلى مسرعات أجهزة الرسومات ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي. تطبيقات الترفيه هي المستهلك والعميل الرئيسي لمثل هذه المسرعات ، لكن لا تنسَ التطبيقات الاحترافية لمعالجة الرسومات ثلاثية الأبعاد التي تعمل تحت Windows NT ، والتي يتم نقل العديد منها من محطات عمل عالية الأداء مثل Silicon Graphics إلى منصة الكمبيوتر الشخصي. ستستفيد تطبيقات الإنترنت بشكل كبير من السرعة المذهلة ، والحدس ، والمرونة التي توفرها واجهة المستخدم الرسومية ثلاثية الأبعاد. سيكون التفاعل على شبكة الويب العالمية أسهل بكثير وأكثر ملاءمة إذا حدث في مساحة ثلاثية الأبعاد.

مسرع الرسومات

سوق الأنظمة الفرعية للرسومات قبل ظهور المفهوم الوسائط المتعددةكان من السهل نسبيًا تطويره. كان معيار VGA (مصفوفة رسومات الفيديو) ، الذي طورته شركة IBM في عام 1987 ، معلمًا مهمًا في التطوير ، والذي بفضله تمكن مصنعو محولات الفيديو من استخدام دقة أعلى (640 × 480) وعمق ألوان أكبر على شاشة الكمبيوتر. مع تزايد شعبية نظام التشغيل Windows ، هناك حاجة ملحة لمسرعات أجهزة الرسومات ثنائية الأبعاد لإلغاء تحميل المعالج المركزي للنظام ، والذي يضطر إلى معالجة أحداث إضافية. يؤثر تشتيت وحدة المعالجة المركزية لمعالجة الرسومات بشكل كبير على الأداء العام لـ GUI (واجهة المستخدم الرسومية) - واجهة المستخدم الرسومية ، وبما أن نظام التشغيل Windows وتطبيقاته تتطلب أكبر قدر ممكن من موارد وحدة المعالجة المركزية ، فقد تم تنفيذ معالجة الرسومات باستخدام أولوية أقل ، أي يتم ببطء شديد. أضاف المصنعون ميزات معالجة الرسومات ثنائية الأبعاد إلى منتجاتهم ، مثل نوافذ الرسم عند فتحها وتصغيرها ، ومؤشر الأجهزة الذي يكون مرئيًا باستمرار عند تحريك المؤشر ، وطلاء المناطق على الشاشة بتردد عالٍ لتحديث الصورة. لذلك ، كان هناك معالج يوفر تسريع VGA (Accelerated VGA - AVGA) ، المعروف أيضًا باسم Windows أو مُسرع واجهة المستخدم الرسومية ، والذي أصبح عنصرًا ضروريًا في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

خلق إدخال الوسائط المتعددة تحديات جديدة عن طريق إضافة مكونات مثل الصوت والفيديو الرقمي إلى مجموعة ميزات الرسومات ثنائية الأبعاد. من السهل أن نرى اليوم أن العديد من منتجات AVGA تدعم معالجة الفيديو الرقمي في الأجهزة. لذلك ، إذا كانت شاشتك تقوم بتشغيل فيديو في نافذة بحجم طابع بريدي - فقد حان الوقت للتثبيت في جهازك مسرع الوسائط المتعددة. عادةً ما يحتوي مسرع الوسائط المتعددة (مسرع الوسائط المتعددة) على وظائف أجهزة مدمجة تسمح لك بقياس صورة الفيديو على طول محوري x و y ، بالإضافة إلى تحويل الإشارة الرقمية إلى تمثيلية في الأجهزة لإخراجها إلى الشاشة بتنسيق RGB. قد تحتوي بعض مسرعات الوسائط المتعددة أيضًا على إمكانيات إلغاء ضغط الفيديو الرقمي المضمنة.

يجب على مصممي الرسومات بناء متطلباتهم جزئيًا على حجم شاشة الكمبيوتر وجزئيًا على واجهة المستخدم الرسومية وجزئيًا على وحدة معالجة الرسومات. كان معيار VGA الأساسي ، بدقة 640 × 480 بكسل ، مناسبًا للشاشات مقاس 14 بوصة الأكثر شيوعًا في ذلك الوقت. اليوم ، الشاشات ذات الأنبوب القطري بحجم 17 بوصة هي الأكثر تفضيلاً نظرًا لقدرتها على عرض الصور بدقة تبلغ 1024 × 768 أو أكثر.

كان الاتجاه الرئيسي في الانتقال من VGA إلى مسرعات الوسائط المتعددة هو القدرة على احتواء أكبر قدر ممكن من المعلومات المرئية على شاشة الكمبيوتر. يعد استخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد تطورًا منطقيًا لهذا الاتجاه. يمكن ضغط كميات هائلة من المعلومات المرئية في المساحة المحدودة لشاشة العرض إذا تم عرضها في صورة ثلاثية الأبعاد. تسمح معالجة الرسومات ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي للمستخدم بتشغيل البيانات المقدمة بسهولة.

محركات اللعبة

القاعدة الأولى لألعاب الكمبيوتر هي أنه لا توجد قواعد. تقليديا ، يهتم مطورو الألعاب بالرسومات الرائعة في برامجهم أكثر من اهتمامهم باتباع نصيحة التقنيين. في حين أن المطورين لديهم العديد من واجهات برمجة التطبيقات ثلاثية الأبعاد تحت تصرفهم ، مثل Direct3D ، فإن بعض المبرمجين يسلكون طريق إنشاء واجهة أو محرك ألعاب ثلاثي الأبعاد خاص بهم. تعد محركات الألعاب الاحتكارية إحدى الطرق التي يستخدمها المطورون لتحقيق واقعية بصرية لا تصدق ، في الواقع ، إلى حد برمجة الرسومات.

لا يوجد شيء مرغوب فيه للمطور أكثر من الوصول المباشر إلى ميزات الأجهزة الخاصة بمكونات النظام. ابتكر العديد من المطورين المشهورين محركات الألعاب الخاصة بهم ، والتي تعمل بالاستخدام الأمثل لمسرعات أجهزة الرسومات ، والتي جلبت لهم الشهرة والمال. على سبيل المثال ، توفر محركات Interplay لـ Descent II و id Software for Quake حركة ثلاثية الأبعاد حقيقية باستخدام ميزات الأجهزة ثلاثية الأبعاد الكاملة حيثما توفرت.

رسومات بدون مساومة

لقد أثارت المحادثات التي استمرت لبعض الوقت حول احتمالات استخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد في مجالات مثل الترفيه والأعمال اهتمام المستخدمين المحتملين إلى أقصى حد ، وقد ظهر نوع جديد من المنتجات في السوق بالفعل. تجمع هذه الحلول التكنولوجية الجديدة بين دعم الرسومات ثنائية الأبعاد الممتاز لمتطلبات تسريع Windows الحالية ، ودعم الأجهزة لميزات الرسومات ثلاثية الأبعاد ، وتشغيل الفيديو الرقمي بمعدل الإطارات المطلوب.
من حيث المبدأ ، يمكن أن تُنسب هذه المنتجات بأمان إلى جيل جديد من الأنظمة الفرعية للرسومات التي توفر رسومات دون مساومة ، وتحتل مكانًا مناسبًا للمعدات القياسية في أنظمة الحوسبة المكتبية.
من بين ممثلي الجيل الجديد ، يمكن ذكر المنتجات التالية ، كمثال:

• وحدة المعالجة المركزية تذكرة لركوبشركات عدد تسعة تقنيات بصرية
• سلسلة المعالجات ViRGEشركات شركة S3
• وحدة المعالجة المركزية ريفا 128، تم تطويره بشكل مشترك من قبل الشركات اس جي اس طومسونو نفيديا

تقنية الرسومات ثلاثية الأبعاد

دعنا لا نزال ننجح في إقناعك بتجربة الرسومات ثلاثية الأبعاد أثناء العمل (إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل) ، وقررت تشغيل إحدى الألعاب ثلاثية الأبعاد المصممة لاستخدام بطاقة فيديو ثلاثية الأبعاد.
لنفترض أن جهاز محاكاة سباق السيارات قد أصبح مثل هذه اللعبة ، وأن سيارتك في البداية بالفعل ، وعلى استعداد للاندفاع لتحقيق أرقام قياسية جديدة. يوجد عد تنازلي قبل الإطلاق ، وتلاحظ أن العرض من قمرة القيادة المعروض على شاشة الشاشة يختلف قليلاً عما اعتدت عليه.
لقد شاركت في مثل هذه السباقات من قبل ، ولكن للمرة الأولى ، تذهلك الصورة بواقعية استثنائية ، تجبرك على الإيمان بواقع ما يحدث. الأفق ، مع الأشياء البعيدة ، يغرق في ضباب الصباح. يبدو الطريق سلسًا بشكل غير عادي ، والإسفلت ليس مجموعة من المربعات الرمادية المتسخة ، ولكنه رصيف أحادي اللون مع علامات الطريق الموضوعة. تمتلك الأشجار الموجودة على طول الطريق تيجانًا متساقطة الأوراق تبدو فيها الأوراق الفردية وكأنها يمكن تمييزها. من الشاشة بأكملها ، يأخذ المرء انطباعًا عن صورة عالية الجودة بمنظور حقيقي ، وليس كمحاولة مثيرة للشفقة لمحاكاة الواقع.

دعنا نحاول معرفة الحلول التقنية التي تسمح لبطاقات الفيديو ثلاثية الأبعاد بنقل الواقع الافتراضي بمثل هذه الواقعية. كيف تمكنت الأدوات المرئية للكمبيوتر الشخصي من الوصول إلى مستوى الاستوديوهات الاحترافية التي تتعامل مع الرسومات ثلاثية الأبعاد.

يتم الآن نقل جزء من العمليات الحسابية المرتبطة بعرض ونمذجة العالم ثلاثي الأبعاد إلى المسرع ثلاثي الأبعاد ، وهو قلب بطاقة الفيديو ثلاثية الأبعاد. المعالج المركزي الآن غير مشغول عملياً بمشاكل العرض ، يتم تشكيل صورة الشاشة بواسطة بطاقة الفيديو. تعتمد هذه العملية على تنفيذ عدد من التأثيرات على مستوى الأجهزة ، بالإضافة إلى استخدام جهاز رياضي بسيط. دعنا نحاول معرفة ما يمكن أن يفعله معالج الرسومات ثلاثية الأبعاد بالضبط.

بالعودة إلى مثالنا الخاص بمحاكاة السباق ، دعنا نفكر في كيفية تحقيق العرض الواقعي لأسطح الطرق أو المباني التي تقف على جانب الطريق. يتم ذلك باستخدام تقنية شائعة تسمى تعيين النسيج.
هذا هو التأثير الأكثر شيوعًا للنمذجة السطحية. على سبيل المثال ، قد تتطلب واجهة المبنى وجوهًا متعددة لنمذجة العديد من الطوب والنوافذ والأبواب. ومع ذلك ، فإن الملمس (صورة متراكبة على السطح بالكامل مرة واحدة) يعطي مزيدًا من الواقعية ، ولكنه يتطلب موارد حوسبية أقل ، حيث يتيح لك العمل بالواجهة بأكملها كسطح واحد. قبل أن تصل الأسطح إلى الشاشة ، تكون مزخرفة ومظللة. يتم تخزين جميع الأنسجة في الذاكرة ، وعادة ما يتم تثبيتها على بطاقة الرسومات. بالمناسبة ، من المستحيل عدم ملاحظة أن استخدام AGP يجعل من الممكن تخزين الزخارف في ذاكرة النظام ، وحجمها أكبر بكثير.

من الواضح ، عندما تكون الأسطح مزخرفة ، يجب أخذ المنظور في الاعتبار ، على سبيل المثال ، عند عرض طريق بمتوسط ​​يمتد إلى ما وراء الأفق. تصحيح المنظور ضروري لكي تبدو الكائنات المنسوجة صحيحة. إنه يضمن أن الصورة النقطية تتراكب بشكل صحيح على أجزاء مختلفة من الكائن - سواء تلك القريبة من المراقب أو تلك البعيدة.
تصحيح المنظور هو عملية تستغرق وقتًا طويلاً جدًا ، لذلك غالبًا ما تجد أنها غير صحيحة تمامًا.

عند تطبيق الزخارف ، من حيث المبدأ ، يمكنك أيضًا رؤية اللحامات بين أقرب صورتين نقطيتين. أو ، بشكل أكثر شيوعًا ، في بعض الألعاب ، عند تصوير طريق أو ممرات طويلة ، يكون الخفقان ملحوظًا أثناء الحركة. للتغلب على هذه الصعوبات ، يتم تطبيق التصفية (عادةً ما تكون ثنائية أو ثلاثية الخطية).

الترشيح الخطي هو طريقة لإزالة تشوهات الصورة. عندما يدور الكائن أو يتحرك ببطء ، قد تقفز وحدات البكسل من مكان إلى آخر ، مما يتسبب في حدوث وميض. لتقليل هذا التأثير ، تستخدم التصفية الثنائية متوسطًا مرجحًا لأربعة وحدات بكسل نسيج متجاورة لعرض نقطة سطح.

التصفية الثلاثية أكثر تعقيدًا إلى حد ما. للحصول على كل بكسل من الصورة ، يتم أخذ متوسط ​​مرجح لنتائج مستويين من التصفية ثنائية الخطوط. ستكون الصورة الناتجة أكثر وضوحًا وأقل وميضًا.

تغير الأنسجة التي تشكل سطح الكائن مظهرها اعتمادًا على التغيير في المسافة من الكائن إلى موضع عيون المشاهد. في صورة متحركة ، على سبيل المثال ، عندما يتحرك الكائن بعيدًا عن العارض ، يجب تقليل حجم الصورة النقطية للنسيج جنبًا إلى جنب مع حجم الكائن الذي يتم عرضه. من أجل إجراء هذا التحول ، تقوم وحدة معالجة الرسومات بتحويل الصور النقطية للنسيج إلى الحجم المناسب لتغطية سطح الكائن ، ولكن يجب أن تظل الصورة طبيعية ، أي يجب ألا يتشوه الكائن بطريقة غير متوقعة.

لتجنب التغييرات غير المتوقعة ، تقوم معظم عمليات إدارة الرسومات بإنشاء سلسلة من الصور النقطية للنسيج التي تمت تصفيتها مسبقًا وذات الدقة المنخفضة ، وهي عملية تسمى تعيين الخرائط. بعد ذلك ، يقوم برنامج الرسومات تلقائيًا بتحديد النسيج المطلوب استخدامه بناءً على تفاصيل الصورة المعروضة بالفعل. وفقًا لذلك ، إذا تم تقليل حجم الكائن ، فسيتم أيضًا تقليل حجم الصورة النقطية للنسيج.

لكن عد إلى سيارة السباق الخاصة بنا. يبدو الطريق بحد ذاته واقعيًا بالفعل ، ولكن تتم ملاحظة المشكلات من أطرافه! تذكر كيف يبدو الخط المرسوم على الشاشة غير الموازي لحافته. هنا وفي طريقنا توجد "حواف ممزقة". ولمكافحة هذا العيب تم استخدام الصورة.

هذه طريقة لمعالجة (إقحام) البكسل للحصول على حواف (حدود) أكثر حدة للصورة (كائن). الأسلوب الأكثر شيوعًا هو إنشاء انتقال سلس من لون الخط أو الحافة إلى لون الخلفية. يتم تحديد لون النقطة الواقعة على حدود الكائنات على أنه متوسط ​​ألوان نقطتين حدوديتين. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يكون أحد الآثار الجانبية لمقاومة الصقل هو طمس الحواف.

نحن نقترب من النقطة الرئيسية في عمل جميع الخوارزميات ثلاثية الأبعاد. لنفترض أن المسار الذي تسير عليه سيارة السباق الخاصة بنا محاط بعدد كبير من الأشياء المختلفة - المباني والأشجار والأشخاص.
هنا ، تكمن المشكلة الرئيسية للمعالج ثلاثي الأبعاد في كيفية تحديد الكائنات الموجودة في مجال الرؤية ، وكيفية إضاءتها. علاوة على ذلك ، فإن معرفة ما هو مرئي في الوقت الحالي لا يكفي. من الضروري الحصول على معلومات حول الموضع النسبي للكائنات. لحل هذه المشكلة ، يتم استخدام تقنية تسمى z-buffering. هذه هي الطريقة الأكثر موثوقية لإزالة الأسطح المخفية. يخزن ما يسمى z-buffer قيم العمق لجميع وحدات البكسل (إحداثيات z). عند حساب (عرض) بكسل جديد ، تتم مقارنة عمقه بالقيم المخزنة في المخزن z ، وبشكل أكثر تحديدًا مع أعماق وحدات البكسل التي تم تقديمها بالفعل بنفس إحداثيات x و y. إذا كان للبكسل الجديد قيمة عمق أكبر من أي قيمة في z-buffer ، فلن تتم كتابة البكسل الجديد في المخزن المؤقت للعرض ، إذا كان أقل مما هو عليه.

Z- التخزين المؤقت في تنفيذ الأجهزة يزيد الأداء بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن z-buffer يستهلك كميات كبيرة من الذاكرة: على سبيل المثال ، حتى عند دقة 640 × 480 ، سوف يشغل مخزن z-buffer 24 بت حوالي 900 كيلوبايت. يجب أيضًا تثبيت هذه الذاكرة على بطاقة الرسومات ثلاثية الأبعاد.

دقة z-buffer هي أهم سماتها. إنه ضروري لعرض المشاهد عالية الجودة بعمق كبير. كلما زادت الدقة ، زادت دقة تمييز الإحداثيات z وزادت دقة عرض الكائنات البعيدة. إذا لم يكن هناك دقة كافية عند التقديم ، فقد يحدث أن يتلقى كائنان متداخلان نفس الإحداثي z ، ونتيجة لذلك ، لن يعرف الجهاز أي كائن أقرب إلى المراقب ، مما قد يتسبب في تشويه الصورة.
لتجنب هذه التأثيرات ، تحتوي اللوحات الاحترافية على ذاكرة z-buffer 32 بت ومجهزة بكميات كبيرة من الذاكرة.

بالإضافة إلى الأساسيات المذكورة أعلاه ، عادةً ما تتمتع بطاقات الرسومات ثلاثية الأبعاد بالقدرة على تشغيل بعض الميزات الإضافية. على سبيل المثال ، إذا قمت بقيادة سيارة السباق الخاصة بك في الرمال ، فسيتم إعاقة الرؤية بسبب الغبار المتصاعد. لتنفيذ هذه التأثيرات وما شابهها ، يتم استخدام التعفير. يتم إنشاء هذا التأثير من خلال الجمع بين وحدات البكسل الملونة للكمبيوتر المدمج مع لون ضباب ، يتم التحكم فيه بواسطة وظيفة تحدد عمق الضباب. باستخدام نفس الخوارزمية ، تنغمس الأشياء البعيدة في الضباب ، مما يخلق وهم المسافة.

يتكون العالم الحقيقي من كائنات شفافة وشفافة وغير شفافة. لأخذ هذا الظرف في الاعتبار ، يتم استخدام مزج ألفا - طريقة لنقل المعلومات حول شفافية الكائنات شبه الشفافة. يتم إنشاء تأثير الشفافية بدمج لون البكسل الأصلي مع البكسل الموجود بالفعل في المخزن المؤقت.
نتيجة لذلك ، فإن لون النقطة هو مزيج من ألوان المقدمة والخلفية. عادةً ما يكون لـ alpha قيمة طبيعية بين 0 و 1 لكل بكسل لون. البكسل الجديد = (alpha) (لون البكسل A) + (1 - alpha) (لون البكسل B).

من الواضح ، من أجل إنشاء صورة واقعية لما يحدث على الشاشة ، من الضروري التحديث المتكرر لمحتوياتها. عند تشكيل كل إطار تالٍ ، يمر المسرع ثلاثي الأبعاد عبر مسار العد بالكامل مرة أخرى ، لذلك يجب أن يتمتع بسرعة كبيرة. ولكن في الرسومات ثلاثية الأبعاد ، تُستخدم طرق أخرى لجعل الحركة أكثر سلاسة. المفتاح الأول هو التخزين المؤقت المزدوج.
تخيل الحيلة القديمة لرسامي الرسوم المتحركة وهم يرسمون شخصية كرتونية على زوايا كومة من الورق ، مع وضع مختلف قليلاً في كل ورقة تالية. بالتمرير عبر المكدس بالكامل ، ثني الزاوية ، سنرى الحركة السلسة لبطلنا. يحتوي نفس مبدأ التشغيل تقريبًا على تخزين مؤقت مزدوج في الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد ، أي تم رسم الموضع التالي للشخصية بالفعل قبل قلب الصفحة الحالية. بدون استخدام التخزين المؤقت المزدوج ، لن تتمتع الصورة بالنعومة المطلوبة ، أي ستكون متقطعة. يتطلب التخزين المؤقت المزدوج منطقتين محجوزتين في المخزن المؤقت لإطار بطاقة الرسومات ثلاثية الأبعاد ؛ يجب أن تتطابق كلا المنطقتين مع حجم الصورة المعروضة على الشاشة. تستخدم الطريقة مخزنين مؤقتين لتلقي صورة: أحدهما لعرض الصورة والآخر للعرض. بينما يتم تقديم محتويات مخزن مؤقت واحد ، يتم تقديم آخر. عند معالجة الإطار التالي ، يتم تبديل المخازن المؤقتة (تبديل). وهكذا ، يرى اللاعب صورة ممتازة طوال الوقت.

في ختام مناقشة الخوارزميات المستخدمة في مسرعات الرسومات ثلاثية الأبعاد ، دعنا نحاول معرفة كيف يتيح لك تطبيق جميع التأثيرات بشكل منفصل الحصول على صورة كاملة. يتم تنفيذ الرسومات ثلاثية الأبعاد باستخدام آلية متعددة المراحل تسمى خط أنابيب العرض.
يتيح استخدام معالجة خط الأنابيب زيادة تسريع تنفيذ العمليات الحسابية نظرًا لحقيقة أنه يمكن بدء العمليات الحسابية للكائن التالي قبل الانتهاء من حسابات العنصر السابق.

يمكن تقسيم خط أنابيب العرض إلى مرحلتين: المعالجة الهندسية والتنقيط.

في المرحلة الأولى من المعالجة الهندسية ، قم بتنسيق التحويل (الدوران والترجمة وقياس جميع الكائنات) ، وقطع الأجزاء غير المرئية من الكائنات ، وحساب الإضاءة ، وتحديد لون كل قمة مع مراعاة جميع مصادر الضوء وعملية تقسيم الصورة إلى أشكال أصغر يتم تنفيذها. لوصف طبيعة سطح كائن ما ، يتم تقسيمه إلى مضلعات مختلفة.
غالبًا ما يتم استخدام التقسيم إلى مثلثات ورباعية الأضلاع عند عرض كائنات رسومية ، نظرًا لأنها أسهل في حسابها ومعالجتها. في هذه الحالة ، يتم تحويل إحداثيات الكائنات من تمثيل حقيقي إلى تمثيل صحيح لتسريع العمليات الحسابية.

في المرحلة الثانية ، يتم تطبيق جميع التأثيرات الموصوفة على الصورة بالتسلسل التالي: إزالة الأسطح المخفية ، وتراكب الأنسجة مع المنظور (باستخدام المخزن المؤقت z) ، وتطبيق تأثيرات الضباب والشفافية ، والصقل. بعد ذلك ، تعتبر النقطة التالية جاهزة لوضعها في المخزن المؤقت من الإطار التالي.

مما سبق ، يمكنك فهم الغرض من استخدام الذاكرة المثبتة على لوحة التسريع ثلاثية الأبعاد. يقوم بتخزين القوام و z-buffer والمخازن المؤقتة للإطار التالي. عند استخدام ناقل PCI ، لا يمكنك استخدام ذاكرة الوصول العشوائي العادية لهذه الأغراض ، نظرًا لأن أداء بطاقة الفيديو سيكون محدودًا بشكل كبير من خلال عرض النطاق الترددي للناقل. هذا هو السبب في أن تقدم ناقل AGP يعد واعدًا بشكل خاص لتطوير الرسومات ثلاثية الأبعاد ، مما يجعل من الممكن توصيل الشريحة ثلاثية الأبعاد بالمعالج مباشرة وبالتالي تنظيم تبادل سريع للبيانات مع ذاكرة الوصول العشوائي. علاوة على ذلك ، يجب أن يقلل هذا الحل من تكلفة المسرعات ثلاثية الأبعاد نظرًا لحقيقة أن ذاكرة صغيرة فقط لمخزن الإطار المؤقت ستبقى على اللوحة.

استنتاج

أدى الإدخال الواسع للرسومات ثلاثية الأبعاد إلى زيادة قوة أجهزة الكمبيوتر دون أي زيادة كبيرة في أسعارها. يذهل المستخدمون من الاحتمالات ويتوقون إلى تجربتها على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم. تسمح العديد من الخرائط ثلاثية الأبعاد الجديدة للمستخدمين برؤية رسومات ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي على أجهزة الكمبيوتر المنزلية الخاصة بهم. تتيح لك هذه المسرعات الجديدة إضافة الواقعية إلى الصور وتسريع إخراج الرسومات عبر تجاوز وحدة المعالجة المركزية ، بالاعتماد على قدرات الأجهزة الخاصة بها.

على الرغم من أن الإمكانات ثلاثية الأبعاد تُستخدم حاليًا في الألعاب فقط ، فمن المتوقع أن تتمكن تطبيقات الأعمال أيضًا من الاستفادة منها في المستقبل. على سبيل المثال ، يحتاج التصميم بمساعدة الكمبيوتر بالفعل إلى إخراج كائنات ثلاثية الأبعاد. الآن سيكون الإبداع والتصميم ممكنًا على جهاز كمبيوتر شخصي بفضل الفرص المتاحة. قد تغير الرسومات ثلاثية الأبعاد أيضًا طريقة تفاعل البشر مع أجهزة الكمبيوتر. يجب أن يجعل استخدام واجهات البرامج ثلاثية الأبعاد عملية الاتصال بالكمبيوتر أسهل مما هي عليه الآن.

لقد أتقنت تحرير الرسومات ثنائية الأبعاد ، مثل الرسومات النقطية ، باستخدام منتجات برمجية مثل Adobe Photoshop وغيرها من التطبيقات المشابهة. ولكن لماذا تتوقف عند 2D عندما يمكنك استخدام الحرية الإبداعية الكاملة إلى أقصى حد ، أي في 3D. حتى الآن ، هناك العديد من البرامج للنمذجة والرسوم المتحركة وتصور الكائنات ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال ، مثل Autodesk Maya و Houdini و LightWave 3D و Rhinoceros وكل واحد منهم جيد بطريقته الخاصة ، ومع ذلك ، أوصي للمبتدئين باستخدام 3Ds MAX من Autodesk. منذ أن كان في هذا البرنامج ، تمكنت من إنشاء ، كما يبدو لي ، مزيجًا من سهولة الإدارة والنتائج المذهلة بالطبع. وبالفعل ، بالنسبة للمستخدم المبتدئ ، فإن هذا البرنامج بسيط للغاية وغير معقد لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد صغيرة ، والأهم من ذلك ، أنه ليس بسيطًا فحسب ، بل سريعًا أيضًا.

بمساعدة 3Ds MAX ، من السهل والسريع جدًا إنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد بسيطة وغير معقدة مثل الكرات والصناديق والأسطوانات والأقماع والأهرام وحتى إبريق الشاي. لكن هذه ، دعنا نقول ، كائنات بدائية ، ويمكنك أيضًا إنشاء تركيبات ونماذج معقدة للغاية. أيضًا باستخدام هذه الكائنات ، يمكنك القيام بأي نوع من التلاعب. قم بالتكبير والتصغير والتحرير والتدوير في أي اتجاه والطلاء بألوان وظلال مختلفة ، بشكل عام ، اخرج إلى محتوى قلبك. ما هو مهم بنفس القدر لمصمم الويب. نظرًا لأنه يمكنك إنشاء صور مصغرة مختلفة أو مشاهد ثلاثية الأبعاد ، دعنا نقول لموقعك على الويب أو مدونتك على الإنترنت.

للحصول على مثال على سهولة استخدام هذا البرنامج ، سأوضح لك كيفية إنشاء نص ثلاثي الأبعاد. ومن هنا يتم ذلك بكل بساطة وبسرعة. يمكنك أيضًا إنشاء نص ثلاثي الأبعاد مثير للاهتمام وجميل بنفسك عن طريق تطبيق الخطوط الجميلة واستخدامها لمدونة الويب الخاصة بك.

مثال: رقم 1 - نص ثلاثي الأبعاد بخط جميل

نقوم بتشغيل البرنامج وإنشاء ملف مشروع جديد -> جديد ... حدد جديد الكل وانقر فوق موافق.

ثم في قائمة "إنشاء" ، حيث يمكن تحديد نوع العنصر الذي نريد إنشاءه ، انقر فوق الزر "الأشكال" - لإنشاء أشكال ثنائية الأبعاد. واضغط على زر النص .. أيضا في هذه المعلمات يمكنك اختيار أي نوع من الخطوط التي تريدها وحجمها (الحجم).

بعد ذلك ، تنقر بهدوء في وسط نافذة المنظور باستخدام زر الفأرة الأيسر ، حيث يجب أن يظهر النص الخاص بك. لكن النص لا يزال ثنائي الأبعاد - مسطحًا ، ولكي يصبح ضخمًا ، يجب أن يتم تمديده. للقيام بذلك ، نقوم بتعديل النص المسطح المحدد - انتقل إلى قائمة التعديل ، وفيه افتح قائمة التعديل وابحث عن Extrude فيه وانقر فوقه. علاوة على ذلك أدناه في المعلمات ، تحتاج إلى تعيين قيمة المبلغ: مقدار تمديد النص. بعد هذه التلاعبات البسيطة ، يجب أن نحصل على نص ضخم.

ولكن قبل أن تشاهد مشروعك بالكامل ، تحتاج إلى الدوران قليلاً ، وضبط زاوية الرؤية في نصنا. للقيام بذلك ، توجد لوحة للتحكم في العروض / الإسقاطات ، وتغيير الاتجاه وزاوية الرؤية. في ذلك ، تحتاج إلى تحديد Arc Rotate لتتمكن من تغيير زاوية العرض في نافذة المنظور. الآن في نافذة المنظور ، يمكنك التدوير والنظر إلى نصك الضخم وعرضه بأي طريقة. عندما تقرر العرض الذي تريده ، يمكنك المتابعة لعرض النتيجة النهائية.

لقد استوعب هذا النوع من رسومات الكمبيوتر الكثير من رسومات الكمبيوتر المتجهة والنقطية. يتم استخدامه في تطوير مشاريع التصميم الداخلي ، والأشياء المعمارية ، والإعلان ، وإنشاء برامج الكمبيوتر التعليمية ، ومقاطع الفيديو ، والصور المرئية للأجزاء والمنتجات في الهندسة الميكانيكية ، إلخ.

رسومات حاسوبية ثلاثية الأبعاديسمح لك بإنشاء مشاهد حجمية ثلاثية الأبعاد مع نماذج لظروف الإضاءة وضبط نقاط الرؤية.

لدراسة تقنيات ووسائل التكوين ، مثل نقل الفضاء ، والبيئة ، و chiaroscuro ، وقوانين المنظور الخطي والجوي واللون ، فإن مزايا هذا النوع من رسومات الكمبيوتر على الرسومات المتجهة والنقطية واضحة هنا. في الرسومات ثلاثية الأبعاد ، يتم تصميم الصور (أو الشخصيات) ونقلها في مساحة افتراضية ، في بيئة طبيعية أو في الداخل ، وتتيح لك الرسوم المتحركة الخاصة بهم رؤية كائن من أي وجهة نظر ، ونقله في بيئة ومساحة تم إنشاؤها بشكل مصطنع ، بالطبع ، مصحوبة بتأثيرات خاصة.

رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ، مثل الرسومات المتجهة ، موجهة للكائنات ، مما يسمح لك بتغيير كل عناصر المشهد ثلاثي الأبعاد ، وكل كائن على حدة. يتمتع هذا النوع من رسومات الكمبيوتر بإمكانيات كبيرة لدعم الرسم الفني. بمساعدة محرري الرسوم البيانية لرسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ، على سبيل المثال استوديو أوتوديسك 3D، يمكنك عمل صور مرئية لأجزاء ومنتجات الهندسة الميكانيكية ، وكذلك عمل تخطيطات للمباني والأشياء المعمارية المدروسة في القسم المقابل من الرسم المعماري والإنشائي. إلى جانب ذلك ، يمكن توفير دعم رسومي لأقسام الهندسة الوصفية مثل المنظور ، والإسقاطات المحورية والمتعامدة ، لأن تم استعارة مبادئ تكوين الصور في رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد جزئيًا منها.

بالنسبة للفنون والحرف اليدوية ، توفر رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد فرصة لنمذجة المنتجات المستقبلية مع نقل نسيج وملمس المواد التي سيتم تصنيع هذه المنتجات منها. تتيح لك القدرة على رؤية تصميم المنتج من أي وجهة نظر قبل تجسيده في المادة إجراء تغييرات وتصحيحات على شكله أو نسبه التي قد لا تكون ممكنة بعد بدء العمل (على سبيل المثال ، المجوهرات ، صب المعادن الزخرفية ، إلخ). في نفس الاتجاه ، يمكن استخدام رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد لدعم النحت والتصميم والرسومات الفنية وما إلى ذلك. كما يتم إنشاء الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد والمؤثرات الخاصة باستخدام رسومات ثلاثية الأبعاد. يمكن أن يكون إنشاء مقاطع فيديو تعليمية للبرامج التعليمية أحد التطبيقات الرئيسية لإمكانيات رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد هذه.

إلى وسائل العمل مع الرسومات ثلاثية الأبعاد ، قم بتضمين محرر رسومات مثل 3D ستوديو ماكس. يعد هذا أحد أشهر برامج تحرير الصور ثلاثية الأبعاد وغالبًا ما يستخدم في صناعة الأفلام. تطوير البرنامج 3D ستوديو ماكستم إطلاقه في عام 1993. الإصدار 3D Studio MAX 1.0.0 تحديثصدر في عام 1995 على المنصة نظام التشغيل Windows NT.

حتى ذلك الحين ، أعرب بعض الخبراء بحذر عن رأي ذلك الأعلىيمكن أن تتنافس مع حزم الرسومات ثلاثية الأبعاد الأخرى. خريف 2003 متحفظإطلاق 3D ماكس 6. تتيح لك أدوات الرسوم المتحركة الجديدة للجسيمات جنبًا إلى جنب مع الوحدات النمطية إنشاء تأثيرات جوية واقعية. يوجد دعم مدمج للكائنات المتساقطة ، وتصور الشبكة الكامل ، واستيراد البيانات من نذل - وغد-تطبيقات ، فرص جديدة للمحاكاة. لكن بصرف النظر عن 3D ستوديو ماكسهناك برامج أخرى للنمذجة ثلاثية الأبعاد تحظى بشعبية مماثلة ، على سبيل المثال مايا. ماياهو برنامج مشابه 3D ستوديو ماكس، لكنها مخصصة في المقام الأول للرسوم المتحركة ونقل تعابير الوجه على وجه ممثل ثلاثي الأبعاد. الى جانب ذلك ، في ماياأسهل للرسم. 3D ستوديو ماكسإنه يهدف في المقام الأول إلى تصور عالي الجودة للأشياء ، حتى أنه يمكن عمل رسومات بدائية فيه.

بشكل عام هناك برامج نمذجة ثلاثية الأبعاد للرسم وأشهرها أوتوكاد, أركيكاد. أوتوكادمصمم بشكل أساسي لرسم بناء الماكينة ، و أركيكادللنمذجة المعمارية.

ماذا تتطلب الرسومات ثلاثية الأبعاد من الشخص؟

بالطبع ، القدرة على نمذجة الأشكال والتصميمات المختلفة باستخدام أدوات برمجية متنوعة ، بالإضافة إلى معرفة الإسقاط المتعامد (المستطيل) والمركزي. آخر واحد يسمى إنطباع. يتم تحقيق جودة نمذجة جيدة جدًا من خلال الاختيار الدقيق للقوام والمواد ، جنبًا إلى جنب مع الوضع الصحيح للأضواء والكاميرات في المشهد. أساس بناء أي شكل مكاني هو مستوى ووجه الكائن. يتم تعريف المستوى في الرسومات ثلاثية الأبعاد باستخدام ثلاث نقاط متصلة بواسطة مقاطع خط مستقيم.

هذا هو الشرط الذي يجعل من الممكن وصفه بمساعدة الطائرات الناتجة "الشبكة المكانية"، وهو نموذج الكائن. ثم يتم أيضًا تخصيص خصائص سطح الكائن - المادة. في المقابل ، تميز المادة جودة السطح ، على سبيل المثال ، مصقول ، خشن ، لامع ، إلخ. كما يوصف نسيجها (الحجر ، القماش ، الزجاج ، إلخ). يتم أيضًا تعيين الخصائص البصرية ، على سبيل المثال ، الشفافية أو الانعكاس أو انكسار أشعة الضوء ، إلخ.
إلى جانب ذلك ، يمكنك ضبط ظروف الإضاءة لكائن ثلاثي الأبعاد وتحديد وجهة نظر (كاميرا) للحصول على الصورة المرئية الأكثر إثارة للاهتمام. يسمى التدريج الذي يتكون من كائن ثلاثي الأبعاد وظروف الإضاءة ووجهة نظر مختارة "مشهد ثلاثي الأبعاد". ولكن لوصف الفضاء ثلاثي الأبعاد والكائن الموجود بداخله ، يتم استخدام طريقة الإحداثيات المعروفة.

هناك طرق مختلفة لنمذجة الكائنات ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال ، طريقة الوصف النصي للنموذج باستخدام لغات برمجة خاصة "النصي".

لقد دخلت الرسومات ثلاثية الأبعاد اليوم بقوة في حياتنا ، لدرجة أننا في بعض الأحيان لا ننتبه إلى مظاهرها.

بالنظر إلى لوحة إعلانية تصور الجزء الداخلي من غرفة أو إعلانًا عن الآيس كريم ، ومشاهدة إطارات فيلم مليء بالإثارة ، فإننا لا ندرك حتى أن العمل الشاق الذي يقوم به خبير رسومات ثلاثية الأبعاد هو وراء كل هذا.

الرسومات ثلاثية الأبعاد هي

رسومات ثلاثية الأبعاد (رسومات ثلاثية الأبعاد)- هذا نوع خاص من رسومات الكمبيوتر - مجموعة من الأساليب والأدوات المستخدمة لإنشاء صور كائنات ثلاثية الأبعاد (كائنات ثلاثية الأبعاد).

ليس من الصعب التمييز بين الصورة ثلاثية الأبعاد والصورة ثنائية الأبعاد ، لأنها تتضمن إنشاء إسقاط هندسي لنموذج مشهد ثلاثي الأبعاد على مستوى باستخدام منتجات برمجية متخصصة. يمكن أن يكون النموذج الناتج كائنًا من الواقع ، مثل نموذج لمنزل أو سيارة أو مذنب أو يمكن أن يكون مجردًا تمامًا. تسمى عملية بناء مثل هذا النموذج ثلاثي الأبعاد وتهدف في المقام الأول إلى إنشاء صورة مرئية ثلاثية الأبعاد للكائن النموذجي.

اليوم ، استنادًا إلى رسومات ثلاثية الأبعاد ، يمكنك إنشاء نسخة عالية الدقة من كائن حقيقي ، وإنشاء شيء جديد ، وإحياء أفكار التصميم غير الواقعية.

لقد اخترقت تقنيات الرسومات ثلاثية الأبعاد وتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد العديد من مجالات النشاط البشري ، وحققت أرباحًا ضخمة.

الصور ثلاثية الأبعاد تقصفنا يوميًا على التلفزيون وفي الأفلام وعند العمل مع أجهزة الكمبيوتر وفي الألعاب ثلاثية الأبعاد ومن اللوحات الإعلانية ، مما يوضح القوة الكاملة والإنجازات للرسومات ثلاثية الأبعاد.

تُستخدم إنجازات الرسومات ثلاثية الأبعاد الحديثة في الصناعات التالية

1. السينما والرسوم المتحركة- إنشاء شخصيات ثلاثية الأبعاد وتأثيرات واقعية خاصة . ابتكار ألعاب الكمبيوتر- تطوير الشخصيات ثلاثية الأبعاد ، وبيئة الواقع الافتراضي ، وكائنات ثلاثية الأبعاد للألعاب.
2. دعاية- تتيح لك إمكانيات الرسومات ثلاثية الأبعاد تقديم المنتج بشكل مربح إلى السوق ، بمساعدة الرسومات ثلاثية الأبعاد ، يمكنك إنشاء وهم قميص أبيض كريستالي أو مصاصات لذيذة برقائق الشوكولاتة ، إلخ. في الوقت نفسه ، في منتج معلن عنه حقيقي ، قد يكون هناك العديد من أوجه القصور التي يمكن إخفاؤها بسهولة خلف صور جميلة وعالية الجودة.
3. تصميم داخلي- لا يمكن تصميم وتطوير التصميم الداخلي اليوم أيضًا بدون رسومات ثلاثية الأبعاد. تتيح التقنيات ثلاثية الأبعاد إمكانية إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد واقعية للأثاث (أريكة ، كرسي بذراعين ، كرسي ، خزانة ذات أدراج ، وما إلى ذلك) ، وتكرار هندسة الكائن تمامًا وإنشاء تقليد للمادة. بمساعدة الرسومات ثلاثية الأبعاد ، يمكنك إنشاء مقطع فيديو يعرض جميع طوابق المبنى المصمم ، والذي ربما لم يبدأ بناؤه.

مراحل تكوين صورة ثلاثية الأبعاد

للحصول على صورة ثلاثية الأبعاد لكائن ما ، يجب عليك تنفيذ الخطوات التالية

1. النمذجة- بناء نموذج رياضي ثلاثي الأبعاد للمشهد العام وكائناته.
2. التركيبيتضمن تراكب القوام على النماذج التي تم إنشاؤها ، وتعديل المواد وجعل النماذج واقعية.
3. إعداد الإضاءة.
4. (الأجسام المتحركة).
5. استدعاء- عملية إنشاء صورة كائن وفقًا لنموذج تم إنشاؤه مسبقًا.
6. التركيب أو التخطيط- المعالجة اللاحقة للصورة المستلمة.

النمذجة- إنشاء الفضاء الافتراضي والأشياء بداخله ، بما في ذلك إنشاء أشكال هندسية مختلفة ، ومواد ، ومصادر ضوئية ، وكاميرات افتراضية ، وتأثيرات خاصة إضافية.

أكثر منتجات برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد شيوعًا هي: Autodesk 3D max و Pixologic Zbrush و Blender.

التركيبعبارة عن تراكب على سطح النموذج ثلاثي الأبعاد الذي تم إنشاؤه لصورة نقطية أو متجهة ، مما يسمح لك بعرض خصائص ومواد الكائن.

إضاءة- إنشاء وتحديد الاتجاه وإعداد مصادر الضوء في المشهد الذي تم إنشاؤه. تستخدم برامج تحرير الرسوم ثلاثية الأبعاد ، كقاعدة عامة ، الأنواع التالية من مصادر الضوء: بقعة ضوء (أشعة متباينة) ، ضوء شامل (ضوء متعدد الاتجاهات) ، ضوء اتجاهي (أشعة متوازية) ، إلخ. تسمح لك بعض المحررات بإنشاء مصدر توهج حجمي ( ضوء المجال).

في عصرنا ، تخترق الرسومات ثلاثية الأبعاد بنشاط جميع مجالات الحياة ، وتصميم الرسوم ليس استثناءً.

توجد الرسومات ثلاثية الأبعاد في كل مكان: في المجلات ، وفي ملصقات الإعلانات في الشوارع ، وفي الصور المجمعة بواسطة المصورين المشهورين ، وما إلى ذلك.

يعتقد العديد من المصممين المبتدئين أنه لإنشاء ملصق فيلم رائع ، على سبيل المثال ، يكفي Photoshop ولا يمكن استخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد.

ما لا يدركون أنه من خلال رفض استخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد ، فإنهم يقيدون أنفسهم ويحرمون أنفسهم من الفوائد التي ستعطيها لعملهم.

سأعطيك مثالا. أدناه يمكنك مشاهدة ملصق فيلم "النسيان". كما ترى ، فهي تمثل أكثر من نصف الرسومات ثلاثية الأبعاد!

توفر لك الرسومات ثلاثية الأبعاد إمكانيات مذهلة لإحياء أفكارك الفنية!

مثال آخر! مؤخرًا ، أثناء احتساء القهوة في مطعم ماكدونالدز ، لاحظت ملصقًا جميلًا معلقًا على الحائط.

ما الذي جذبني إلى هذا الملصق ، تسأل؟ نعم ، بيت القصيد هو أن البرغر الموجود على هذا الملصق كان مثاليًا إلى حد ما!

نعم ، لقد كان ممتازًا!

لقد فهمت (شخص يعرف القليل عن التصوير الفوتوغرافي) أن العثور على مثل هذا البرجر المثالي ، وحتى تصويره بشكل رائع ، هو ببساطة غير واقعي! انها فقط تتطلب قدرا لا يصدق من الجهد!

لذلك خطرت لي فكرة ولكن هل هي رسومات ثلاثية الأبعاد؟

عندما وصلت إلى المنزل وبحثت على الإنترنت ، صادفت موقع فنان ثلاثي الأبعاد قام برسم هذا البرجر.

نعم ، كنت على حق! تم تصميم هذا البرجر بنسبة 100٪ في برنامج ثلاثي الأبعاد.

هذا مثال آخر على مدى شعبية الرسومات ثلاثية الأبعاد.

لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة الأخرى لاستخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد في الإعلانات.

أصبحت الرسومات ثلاثية الأبعاد مثالية لدرجة أنه من الصعب تمييزها عن التصوير الفوتوغرافي. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الرسومات ثلاثية الأبعاد ، كقاعدة عامة ، تبدو أكثر جاذبية من الصورة.

كانت شركات تصنيع السيارات من بين أول من أدرك قوة الرسومات ثلاثية الأبعاد ، والآن كل ما تراه على الملصقات والمجلات ليس صورًا للسيارات ، بل نماذج ثلاثية الأبعاد لها.

أنا لا أتحدث عن حقيقة أنه بمساعدة الرسومات ثلاثية الأبعاد ، يمكنك حرفياً تفكيك السيارة لأجزاء.

لبيع منتج معين ، يجب عليك تقديمه للعملاء بكل مجده. ولهذا السبب تخلت ايكيا عن التصوير لصالح الرسومات ثلاثية الأبعاد في عام 2013. الآن جميع الصور الموجودة في كتالوج ايكيا مصنوعة باستخدام برامج ثلاثية الأبعاد.

وفيما يلي بعض الأمثلة أكثر:

أنا متأكد من أن لديك ، أيها الأشخاص المألوفون بالفعل مع Photoshop ، مجالًا للنمو أكثر وإتقان برامج جديدة لمواكبة العصر!

ماذا عن برامج إنشاء رسومات ثلاثية الأبعاد؟ ما هي الخيارات على الإطلاق ، وما الذي تبحث عنه إذا كنت جديدًا في هذا الأمر.

هناك العديد من البرامج في السوق اليوم ، لكل منها نقاط قوتها وضعفها. وهنا بعض منهم: 3ds Max ، Cinema 4D ، Maya ، Houdini ، Blender.

لكن ماذا تختار من هذا ومن أين تبدأ العمل ، سأخبرك غدًا. وغدًا ستتمكن من إنشاء أول كائن ثلاثي الأبعاد! حتى الغد!