Реферат на тему 3д графика (школьный/студенческий)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

на тему: «3 D графика и моделирование»

 

 

 

 

 

Преподаватель:                                                           

                                                                                                               _{(подпись)}

 

Студент:                      

                                                                                                              _{(подпись)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………2

Что такое трехмерная графика и моделирование?…………………………....3

История возникновения………………………………………………………...3

Как создается модель?…………………………………………………………..4

Какие есть виды 3д моделирования?…………………………………………...5

Где можно применить 3д графику?.....................................................................7

Преимущества и недостатки у 3д графики…………………………………….8

Заключение……………………………………………………………………….9

Список литературы……………………………………………………………..10

 

 

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день трехмерная графика прочно вошла в нашу жизнь, и встречается почти во всех сферах: реклама, кинематограф, программирование и даже наука, техника, и т. д.

Разглядывая рекламный щит с изображением интерьера комнаты или рекламный ролик в интернете, наблюдая за кадрами остросюжетного фильма, мы и не догадываемся, что за всем этим стоит кропотливая работа мастера 3d графики.

 

Цель: познакомить вас с 3D графикой и моделированием (понятием, процессом создания и применением)

Задачи:

1.     Выяснить что такое трехмерная графика

2.     Узнать в чем её преимущество перед 2д графикой

3.     Выяснить, где применяется 3д графика

4.     Оформить интерактивный плакат по собранному матерьалу

ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Что такое трехмерная графика и моделирование?

Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объектов в трёх измерениях.

3D-моделирование — процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать зрительный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира, так и быть полностью абстрактной.

 

 

История возникновения

Появлению 3D предшествовало двухмерное изображение, которое имело две оси координат, формирующих ширину и высоту рисунков. И только в 90-х годах 20-го века стало известно о возможности создания третьего измерения- объема.

Одним из гениальнейших исследователей был Айван Сазерленд. Он, будучи всего лишь аспирантом, разработал программу, которая являлась прообразом всех современных 3D-редакторов и CAD-систем — Sketchpad. С её помощью которой можно было конструировать простейшие трёхмерные изображения. Именно он впервые создал кафедру компьютерной графики в родном университете. Эти события открыли миру путь в 3D моделирование. Помогали аспиранту его лучшие студенты Эд Катмулл и Джим Блинн. Катмулл, под руководством своего руководителя Айвана Сазерленда, смоделировал первый в истории объемный объект, которым была его собственная рука.

Студентом Сазерленда также был Эд Катмулл — впоследствии технический директор и президент Pixar Animation Studios.

В середине 1980-х появились первые стандарты и адаптеры для обработки двумерной графики — MGA, CGA, EGA. Но время шло, на смену видеоадаптерам пришли комбинации в виде адаптера и 3D-ускорителя, отвечающего исключительно за обработку трехмерных объектов, потом эти разные по классу устройства объединились в одно — видеокарту, обрабатывающую сразу и 2D-, и 3D-графику. К классическим обработчикам графической информации добавились специальные обработчики шейдеров — микропрограмм, которые сейчас отвечают за обработку большинства довольно сложных визуальных эффектов (бликов, дыма, отражений).

 

Как создается модель?

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

·                   моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;

·                   текстурирование — назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур. Уровень реалистичности будущей модели напрямую зависит от выбора материалов при создании текстур.

·                   освещение — установка и настройка источников света;

·                   анимация — придание движения объектам;

·                   динамическая симуляция— автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом;

·                   визуализация или рендеринг — детализация настроек отображения 3D-модели. То есть добавление графических спецэффектов, таких, как блики, туман, сияние и т.д. В случае видео-рендеринга, определяются точные параметры 3D-анимации персонажей, деталей, ландшафтов и т.п.;

·        композитинг — это объединение нескольких визуальных элементов в одно целостное изображение. В случае 3д моделирования — это совмещение нескольких 3д моделей в одно.

·                   вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или специальный принтер.

 

 

Какие есть виды 3д моделирования?

Параметрическое моделирование

моделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами.

Для данного вида моделирование используют САПР — Системы Автоматизированного Проектирования. Они приспособлены для проектирования деталей, двигателей, автомобилей, вертолётов и ракет, зданий, и применяются в основном в промышленности, строительстве и 3D-печати.  В CAD-программах мы получаем не только визуальный образ, а точный электронно-геометрический прототип изделия. Он сохраняет измеримую и рабочую информацию, что позволяет: получать расчёты, чертежи, производить изделие на 3D-принтерах. К программам параметрического моделирования можно отнести AutoCAD, Компас 3D и SolidWorks.

Воксельное моделирование

Создание модели с помощью вокселей. Воксель— это 3D-кубик, из которых сложен объект в 3D-пространстве. Это аналог двухмерных пикселей, только воксель имеет 6 квадратных граней. Воксельное моделирование используют в науке, применяют и в разработке игр и в медицине: компьютерная томография, УЗИ и МРТ. К программам воксельного моделирования относятся MagicaVoxel, Qubicle и Voxel Max.

Полигональное моделирование

Полигоны — это треугольники и четырехугольники, которые составляют сетку на поверхности объекта, выполнение действий с вершинами и рёбрами полигонов изменяется форма модели. Понятно, что хорошо детализированная модель потребует больших ресурсов. С помощью этого моделирования создается виртуальная среда и персонажи в играх, анимационных роликах и кино.

Наиболее популярные 3D-редакторы: 3Ds Max, Maya и Blender.

Сплайновое моделирование

Вид моделирования, модели которого, состоят из трёхмерных кривых (сплайнов), из которых строится каркас 3D-объекта. Для его создания применяют редактируемые сплайновые примитивы, такие как линия, окружность, дуга, многоугольник, текст и др. Сплайновые модели, как и векторные изображения, при увеличении масштаба не теряют в качестве. Отсюда ещё один плюс сплайнового моделирования — более высокая точность.

Отличительная особенность сплайновых моделей — это плавность формы, возможность сгладить острые края. Поэтому сплайновое моделирование применяют при создании биологических объектов: людей, животных, а также органических объектов; ещё в архитектуре и машиностроении — везде, где требуются плавные формы.

Используется в CAD-программах, 3Ds Max, Maya, а также в программе Rhinoceros

Скульптинг

Цифровая скульптура или скульптинг — вид моделирования, модели которого имеют объём и выполняются с помощью специального программного обеспечения, посредством которого возможно производить различные манипуляции над 3d-моделями.

Это тоже самое, что и полигональное моделирование, но наличие дополнительных инструментов позволяет создавать персонажи и сцены с высокой детализацией и фотореалистичностью. В программах для скульптинга можно заметно улучшить внешний вид низкополигональных моделей, созданных в сторонних 3D-редакторах.

К программам для 3D скульпинга относятся: Zbrush, 3D Coat и Mudbox.

 

Где можно применить 3D графику?

3d технологии графики и технологии 3d печати проникли во многие сферы человеческой деятельности, и приносят колоссальную прибыль.

Достижения современного 3д графики используются в следующих отраслях

Наука и Техника В данной сфере 3D-визуализация используется в основном для проектирования технических изделий. Современные технологии позволяют создать визуализацию проектируемого объекта, максимально приближенного к реальному устройству, оценить его наглядно. Трехмерная модель будущего механизма ускоряет и облегчает работу инженера-конструктора, избавляя его от процесса черчения.

Кинематограф и мультипликация – создание трехмерных персонажей и реалистичных спецэффектов.

Создание компьютерных игр – разработка 3d-персонажей, виртуальной реальности окружения, 3д-объектов для игр.

Реклама – возможности 3d графики позволяют выгодно представить товар рынку.

Дизайн интерьеров- 3d технологии дают возможность создать реалистичные 3д-макеты мебели, точно повторяя геометрию объекта и создавая имитацию материала. При помощи трехмерной графики можно создать ролик, демонстрирующий все этажи проектируемого здания, который возможно еще даже не начал строиться.

 

Преимущества и недостатки у 3д графики

1. Высокая информативность отдельных зон экрана. Сложные геометрические построения в 3D-фомате легко читаемы и вполне понятны.

2. Преимущества при вращении объекта. Объект разворачивается под другим углом, так что можно увидеть его расположение и местонахождение других объектов относительно главной фигуры.

3. Новые возможности перспективы. В 3D-формате зритель сразу улавливает реальные пропорции предметов, их расположение в пространстве – и для этого ему требуется только раз взглянуть на картинку. Этот закон действует даже на объекты, размещенные хаотично на разном удалении друг от друга.

4. Новые формы диаграмм. В 3D-графике можно добавлять новые переменные в большом количестве, не теряя при этом информативности и читабельности самой диаграммы.

5. Влияние на физические реакции зрителя. При правильном моделировании сцены в 3D можно создать эффект дезориентации зрителя в пространстве: например, эффект головокружительной гонки, падения, резкого опрокидывания и т.д. Человек примеряет на себя эту реальность и становится как бы частью ее, воспринимая как действительность.

 

Несмотря на все плюсы трехмерных изображений, они не лишены и некоторых минусов, которые нужно учитывать при разработке графических проектов. К недостаткам 3D-графики можно отнести:

- высокие требования к аппаратной составляющей компьютера: к его оперативной памяти, быстроте работы процессора и т.д.,

- необходимость больших временных затрат на создание моделей всех объектов сцены, могущих оказаться в поле зрения камеры. Конечно, такая работа стократно окупается результатом,

- меньшая свобода в создании изображения, чем в двухмерной графике. Создавая объект карандашом на бумаге или средствами 2D-графике на экране, можно совершенно свободно искажать пропорции объектов, пренебрегать законами перспективы и пр. В 3D-формате это возможно только в наиболее мощных пакетах, но даже в них это требует дополнительных усилий и изобретательности,

- необходимость постоянно отслеживать взаимное положение объектов в составе сцене, в частности, при создании 3D-анимации. Так как объекты 3D-графики «бестелесны», они легко проникают друг в друга и важно контролировать отсутствие ненужного контакта между ними.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы узнали, что такое 3д моделирование и 3д графика, как строится 3д модель, какие виды 3д моделирования существуют и какие есть преимущества и недостатки у трёхмерной графики. Надеюсь мой реферат помог вам узнать больше об этом виде графики. Спасибо за внимание!

 

Список литературы

·        https://ru.wikipedia.org/wiki/Трёхмерная_графика

·        https://foxinterfilm.ru/grafika-i-3d-modelirovanie-trehmernaya-grafika-grafika-bez-kompromisov/

·        https://klona.ua/blog/3d-modelirovanie/sfery-primeneniya-3d-vizualizacii

·        https://koloro.ua/3d-modelirovanie-i-vizualizaciya.html

·        http://cpu3d.com/allgraphics/

·        http://cpu3d.com/nedostatki-3d-grafiki/

·        http://cpu3d.com/preimushestva-3d-grafiki-pered-2d-obektami/

·        https://webmastersam.ru/3d-modelirovanie-vidy.html

·        https://www.google.com/search?q=3D+%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0+%D0%B8+%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5&client=opera&hs=KbF&sxsrf=ALeKk030KpukBxbfHYiw3VVOm62OPaL6Bg:1618134263904&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwi6rf7v8_XvAhU_AxAIHQEqBqAQ_AUoAXoECAEQAw&biw=1240&bih=579

·        https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiWr6b8wNzwAhWBDmMBHRBtD9UQFjAEegQIFRAD&url=http%3A%2F%2Fweb-lance.net%2Fistoriya-3d-grafiki.html&usg=AOvVaw0BaWoTrCO5jbrQVtFNZzYU

·        https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiWr6b8wNzwAhWBDmMBHRBtD9UQFjAAegQIAxAD&url=https%3A%2F%2Fwww.hse.ru%2Fnews%2Fcommunication%2F150125816.html&usg=AOvVaw2uUjZMzTcjWLtRVl26H6Fa

·        https://klona.ua/blog/3d-modelirovanie/trehmernaya-grafika-v-sovremennom-mire

 

Скачано с www.znanio.ru