Тривимірна графіка. Принципи тривимірного моделювання

Тривимірна графіка. Принципи тривимірного моделювання

Поняття тривимірної графіки

Тривимірна графіка, або 3D-графіка, – це розділ комп’ютерної графіки, який вивчає методи та засоби створення зображень просторових об’єктів з використанням комп’ютерних програм.

Просторова модель об’єкта (тривимірна, або 3D-модель) призначена для того, щоб на екрані комп’ютера можна було розглядати деталі об’єкта з різних боків.

Тривимірне моделювання – процес створення 3D-моделей.

3D-зображення – плоскі зображення тривимірних об’єктів, створені на основі просторових моделей.

Особливості 3D-зображень:

  • забезпечена просторова перспектива, тіні, відблиски та інші світлові ефекти;
  • відтворено особливості поверхонь (шорсткість, нерівність, пухнастість тощо).

3D-анімація – анімоване 3D-зображення, створене з послідовності тривимірних зображень, у якому моделюється рух об’єктів або їхніх частин.

Сфери застосування тривимірного моделювання:

  • інженерне проєктування;
  • архітектура;
  • освіта та наука;
  • кінематографія та мультиплікація;
  • комп’ютерні ігри;
  • 3D-друк та ін.

Класифікація програм тривимірної графіки:

За призначенням:

  • для перегляду 3D-моделей:
    • “3D-моделі” – стандартний додаток Windows 10;
    • Word та PowerPoint з пакета Microsoft Office версії 13 і наступних;
    • Веб-додаток Model-Viewer (https://modelviewer.dev).
  • для створення 3D-моделей (3D-редактори):
  • для візуалізації (рендерингу) 3D-об’єктів:
    • V-Ray;
    • RenderMan;
    • Sunflow.

За галузями застосування:

  • для інженерного проєктування:
    • Компас 3D;
    • AutoCAD;
    • nanoCAD free;
    • SolidWorks;
    • LEGO Digital Designer;
  • для створення архітектурних моделей:
    1. SketchUp;
  • для проєктування меблів, інтер’єру:
    1. PRO100;
    2. Sweet Home 3D;
  • для кінематографії, мультиплікації:
    1. Cinema 4D;
    2. Autodesk Maya;
    3. Houdini;
  • для розробки комп’ютерних ігор:
    1. Unity;
  • універсальні 3D-редактори:
    1. 3DStudio MAX;
    2. MODO;
    3. Blender.

Принципи тривимірного моделювання

3D-модель будується з тривимірних примітивів – об’ємних і плоских геометричних тіл, які отримали узагальнену назву меш (сітка). Кожен тривимірний примітив – елемент мешу – може бути описаний математично.

Основні тривимірні елементи:

  • Плоскі – квадрат і коло
  • Об’ємні – куб, сфера, циліндр, конус, тор

Поверхня 3D-моделі об’єкта розділяється на невеликі плоскі ділянки – грані, що мають форму багатокутника (переважно трикутники та чотирикутники). Грань обмежена відрізками – ребрами. Кожне ребро має дві вершини.

Перетворення, що можуть виконуватись над елементами 3D-моделі:

  • переміщення всього об’єкта або окремих вершин, ребер, граней;
  • поворот;
  • масштабування (змінення розмірів) та ін.

Основні властивості 3D-моделей:

  • кількість вершин, ребер і граней, їх розташування на поверхні моделі;
  • види матеріалів, які покривають поверхню.

Запитання для самоперевірки

  1. Що таке тривимірна графіка?
  2. З якою метою будують 3D-моделі об’єктів? Які їх основні властивості?
  3. Що таке 3D-зображення? У чому їх особливість?
  4. Що таке 3D-анімація? З якою метою її створюють?
  5. Які галузі використання тривимірного моделювання ви знаєте? Наведіть приклади.
  6. З якою метою 3D-моделі та 3D-анімація можуть бути використані у навчанні на різних предметах?
  7. Які існують класифікації програм тривимірної графіки?
  8. З яких тривимірних примітивів будують 3D-моделі об’єктів?
  9. З яких елементів складається поверхня 3D-моделі об’єкта?
  10. Як залежить якість моделювання кривих поверхонь від кількості граней на поверхні 3D-моделі об’єкта? Чим можна пояснити цю залежність?
  11. Які перетворення можна виконувати з об’єктами мешу?

Опорний конспект уроку “Тривимірна графіка. Класифікація програм для роботи з тривимірною графікою” за підручником “Інформатика 9 клас”. Й. Я. Ривкінд та інші. 2022 р. п. 2.1 “Тривимірна графіка. Принципи тривимірного моделювання”, с. 44-52

Працюємо з комп’ютером

Залишити відповідь