Три д картинки

История создания трехмерной графики

Инструменты для работы с трехмерной графикой были созданы задолго до появления компьютеров. Ярким примером является стереоскоп, при использовании которого человек наблюдал за двумя одинаковыми картинками, которые были получены с различных мест съемки. В конечном итоге две двухмерные картинки преобразовывались в одну трёхмерную.

Первые фотокамеры, которые могли создавать стереоизображения, были изобретены в начале 20-го столетия. Такие устройства имели два объектива, располагавшихся на расстоянии 6,5 см друг от друга, что равнялось среднему расстоянию между зрачками человека. Именно с момента создания этих камер и стереоскопа и началась история 3D-кинематографа.

Демонстрация трёхмерных видео осуществлялась посредством двух проекторов, между которыми было определенное расстояние. В 1952 году начали использовать стереоскопическую пленку с красной и синей поляризацией.

В 1960-х годах произошел резкий скачок в развитии трехмерной компьютерной графики. Иваном Сазерлендом была изобретена первая в истории программа, с помощью которой можно было создавать основные трёхмерные фигуры. Чуть позже Сахерленд совместно с доктором Дэвидом Эвансом организовал первую кафедру компьютерной графики, открытую в университете Юты. Впоследствии студенты этого учебного заведения очень сильно повлияли на развитие 3D-графики.

Первым человеком, разработавшим 3D-модель на компьютере (1972 год), является Эд Катмул, который по сей день занимает должность технического директора Pixar. Образцом для создания модели была кисть руки самого Катмула. В 1973 году Берри Веслер стал, автором первой 3D-анимации человеческого тела в движении. Через год после этого Фред Парк разработал модель говорящей головы. Этот изобретатель также был студентом кафедры Сазерленда.

Для вас подарок! В свободном доступе до
29.10

Скачайте ТОП-10 бесплатных нейросетей
для дизайнера

Помогут находить референсы и изображения в 2 раза быстрее

Чтобы получить подарок, заполните информацию в открывшемся окне

Перейти

Скачать
файл

Такие открытия внесли огромный вклад в развитие анимационных технологий и их использование в сфере кино. Картина под названием «Futureworld», выпущенная в 1975 году, представляет собой один из первых фильмов, в котором была представлена анимация лица человека. В те же годы вышли первые программы для создания трёхмерной графики. Очень быстро развивался так называемый полигональный способ создания трехмерных моделей, а также технологии освещения, текстурирования и рендеринга сцен.

С этого момента 3D-графика начала развиваться с бешеными темпами. Были выпущены специальные программы, а кинофирмы стали нанимать специалистов в данной области, руками которых создавалось великое множество всевозможных эффектов. В начале 80-х годов пользователи ПК могли установить программу «3D Art Graphics», которая давала возможность использовать набор самых разных 3D объектов и эффектов.

Благодаря прогрессу в сфере программно-аппаратного обеспечения после 80-х годов зрители смогли впервые увидеть фильмы с 3D-персонажами и спецэффектами. Отличный пример таких фильмов — «Джуманджи» 1995 года выпуска. На экране вместе с реальными актерами выступали смоделированные трехмерные животные.

Развитие 3D-графики не останавливается до сих пор. На данный момент трехмерные модели стали настолько реалистичны, что их можно с лёгкостью спутать с фотографиями.

Для чего нужны

Стереокартинки – это совокупность точек, различных узоров, геометрических фигур и заднего фона, с помощью которых зашифровано трёхмерное изображение. Чтобы его увидеть, нужно сфокусировать на такой картинке взгляд, а затем расслабить его. После этого перед взором человека предстаёт 3D-рисунок.

Иногда стереокартинки состоят не из геометрических фигур, а из других мелких изображений, которые человеческий мозг может скомпилировать в единое целое.

Родом стереокартинки из России. Первые эксперименты со стереоскопическим изображением начал проводить российский фотограф Иван Александровский в середине XIX века. Она накладывал несколько фотографий, сделанных с разных ракурсов, друг на друга, что давало возможность видеть объёмное изображение. Конечно, Александровский не создавал тех стереокартинок, о которых мы говорим, но принцип, положенный в их основу, был открыт именно им. А подобные изображения в современном виде появились в 1979 году. Их создателями стали Кристофер Тайлер и Маурин Кларк, зашифровавшие трёхмерный объект с помощью большого количества разноцветных точек, набранных ими на компьютере «Эпл-2».

Принцип работы стереокартинок заключается в том, что если один глаз получает одно изображение, а другой – другое, мозг способен их объединить в единое целое. На трёхмерных картинках содержится как раз два слоя изображений, которые при расслаблении глазных мышц и расфокусировке зрения поступают в каждый глаз по отдельности, а затем обрабатываются мозгом. Именно поэтому человек, рассматривающий стереокартинку, в конце процесса начинает видеть 3D-рисунок.

Подобные картинки – не только прекрасное развлечение, но и довольно полезное для зрения занятие. Чтобы понять, зачем нужны стереокартинки и каким образом они могут оказывать благотворное влияние на зрение, сначала нужно разобраться, а от чего, собственно, утомляются глаза, и как происходит возникновение нарушений, связанных с этим.

Как правильно смотреть

Существует три основных способа разглядывать стереокартинки:

1. взгляд на стереокартинку издалека;
2. приближение и отдаление картинки;
3. фокусировка глаз с близкого расстояния.

Давайте поговорим о каждом из них подробнее.

Взгляд издалека

Способ заключается в том, чтобы разместить картинку на расстоянии не меньше двадцати сантиметров от глаз, сфокусировать взгляд в её центре, а затем расслабить глаза. После такого расслабления обычно сразу удается увидеть зашифрованное изображение. Эта методика отлично подойдёт новичкам, которые только начинают знакомиться со стереокартинками, поскольку она наиболее проста.

Приближение картинки

Во время использования этого способа картинку размещают на расстоянии двадцати-тридцати сантиметров от глаз, очень медленно приближают её, а затем задерживают совсем близко от лица, пока зрение полностью не сфокусируется в центре изображения. После этого картинку начинают медленно отводить назад до полного расслабления глаз. Когда глаза расслабятся и зрение расфокусируется, можно увидеть трёхмерное изображение, которое закодировал на картинке художник.

Способ несколько сложнее первого, но всё равно лёгок в освоении, поэтому тоже годится для использования новичками.

Фокусировка с близкого расстояния

Это – наиболее сложный метод. Заключается он в том, что картинку размещают на расстоянии примерно семи-десяти сантиметров от глаз и фокусируют, а затем расслабляют глаза исключительно усилием глазных мышц. Приверженцы такого способа отмечают, что с его помощью можно получить более чёткое и ясное 3D-изображение. Однако у новичка воспользоваться им, скорее всего, не получится – методика требует определённой натренированности глаз.

Для облегчения рассматривания стереокартинок на многих из них имеются вспомогательные точки (обычно их две), на которых сперва нужно сосредоточить взгляд. Картинки можно разглядывать как с бумаги, так и с монитора компьютера. Однако рассматривание с бумаги всё же предпочтительнее: во время него исключено напряжение глаз. Кроме того, лист бумаги можно удобно приближать и отдалять от лица, что позволяет лучше сфокусироваться на изображении. С монитором такое проделать вряд ли получиться.

Не менее важные элементы трехмерной графики

Освещение и перспектива

Если вы включаете счёт внутри темного помещения, то вряд ли размышляете над тем, каков принцип работы освещения и каким именно образом свет расходится по комнате. Однако специалистам в 3D-графике необходимо задумываться над такими тонкостями, ведь все объекты виртуального пространства должны быть правильно освещены. Один из распространённых способов — трассировка лучей.

В этом случае прокладываются пути от источника света до объектов. Лучи отражаются от различных поверхностей (зеркала, стены и т.д) и падают на предметы с различной интенсивностью от различных углов. Данный метод является, мягко говоря, не самым простым, так как от одной лампочки может быть один луч, однако чаще всего помещения имеют сразу несколько источников света: потолочные светильники (люстры), торшеры, окна, свечи и др.

На освещении базируются тени и затемнение — два эффекта, которые формируют внешний вид, вес и внешнюю прочность объектов. С помощью затемнения предмет становится более реальным. Благодаря такой штриховке сгибы становятся глубже и мягче, а высокие скулы смотрятся привлекательно. Различия в интенсивности освещения придают изображению эффект трехмерности.

Тени представляют собой второй эффект, который создаёт иллюзию массы объекта. Принцип работы довольно прост — твёрдые объекты отбрасывают тени при попадании на них лучей света. Таким образом, тень, так же как и затемнения, усиливает погружение пользователя в трехмерное виртуальное пространство.

Перспектива

Перспектива представляет собой особый эффект, который проще всего описать на следующем примере: если перед вами находится прямая дорога, уходящая далеко вперёд, то будет казаться, что обе стороны этой дороги соединяются где-то на горизонте. Помимо этого, стоящие рядом с вами деревья будут казаться больше, чем деревья, расположенные вдалеке. Именно это и является перспективой. Существует несколько разновидностей такого эффекта, однако в 3D-график чаще всего применяется единая точка зрения.

Глубина резкости

Это ещё один визуальный эффект, который часто применяют в целях создания графических 3D-объектов. Возьмём все тот же пример с деревьями. Когда человек смотрит на близлежащие деревья, то деревья, находящиеся позади них, будут в расфокусе. Этот эффект применяется для двух целей: усиление иллюзии глубины и выделение на экране наиболее важных объектов или персонажей.

Дабы вы сосредоточились на главном герое фильма, в определённой сцене может быть применена так называемая малая глубина резкости, при которой лишь этот персонаж будет находиться в фокусе. В других случаях может использоваться «глубокая глубина резкости», когда в кадре присутствует множество объектов, находящихся в фокусе.

Сглаживание

Как и предыдущие эффекты, сглаживание создаёт определенную иллюзию в нашем восприятии. Цифровые графические системы являются оптимальными ресурсами для формирования четких линий. Однако в некоторых случаях диагональные линии оказывают верх. Эти линии нередко можно встретить в реальности и тогда компьютер воссоздаёт их, выстраивая что-то наподобие лесенок (имеются в виду те лесенки, которые можно увидеть при детальном рассмотрении картинки).

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

В целях улучшения качества изображения компьютер добавляет определенные оттенки цвета в строки пикселей, которые расположены вокруг линии. С помощью «серого цвета» пикселей создаётся иллюзия, при которой зрителю кажется, что никаких лесенок нет, и изображение является гладким.

Как правильно смотреть на изображение

Чтобы научиться видеть то, что зашифровано в стереокартинке, необходимо наловчиться максимально расфокусировать взгляд, сосредоточившись на центре изображения. Выделяют три несложных способа рассмотреть в стереокартинке объемную форму:

• взгляд на изображение издалека;
• приближение и отдаление изображения;
• фокусировка с близкого расстояния.

Изучив инструкцию по просмотру для начинающих, пользователь сможет научиться расшифровывать стереограммы, которых существует великое множество: от простых до самых сложных.

Приближение к лицу

Этот метод подходит при сильном напряжении глаз, неспособности в достаточной мере расфокусировать зрение. Стереокартинка должна быть размещена на расстоянии 20 см от лица.

Вначале следует как можно медленнее приблизиться к стереограмме настолько, чтобы взгляд не мог сфокусироваться на чем-то одном, а изображение размылось. Приблизившись вплотную и не отводя взгляда от картинки, следует медленно и плавно отдаляться, сохраняя расфокусировку. Самое сложное – научиться правильно смотреть стереокартинки расфокусированным взглядом, и не фокусировать его на изображении. Именно из-за этой концентрации на картинке у новичков ничего и не получается.

Для перекрестных рисунков взор фокусируется перед изображением.

Эти действия можно повторять, пока глаза не расслабятся и взгляд не выделит в изображении трехмерный рисунок. Чем дольше удастся его рассматривать, тем лучше.

Рассматривание издалека

Этот способ достаточно простой и лучше всего подойдет для новичков, интересующихся тем, как рассматривать стереокартинки. Для того чтобы увидеть зашифрованный 3D-рисунок, необходимо расположить картинку на расстоянии вытянутой руки от глаз, а затем начать вглядываться в изображение, фокусируя взгляд в самом его центре. Затем следует как можно сильнее расслабить глаза, продолжая смотреть на стереокартинку, пока в ней не станут различаться объемные фигуры.

Как сфокусироваться с близкого расстояния

Этот метод считается самым сложным, однако он лучше других подходит для тренировки глазных мышц и помогает увидеть как можно более четкое 3D-изображение.

Стереокартинку необходимо разместить на расстоянии 10 см от лица. Взгляд фокусируется на картинке, после чего расслабляются глазные мышцы (для этого необходимо некоторое усилие) – получается смотреть как бы сквозь стереограмму. Как правило, этот метод применяется инстинктивно после достаточных тренировок на первых 2 способах.

https://youtube.com/watch?v=pR_XotPQLDY

Разглядывание изображений, в которых зашифровано 3D-рисунок – это не только занимательное занятие сродни разгадыванию загадок или ребусов, но и отличный способ улучшить показатели своего зрения. Сначала будет сложно научиться смотреть стереокартинки, но как только вы поймете принцип, с каждым разом это будет получаться все быстрее и быстрее.

Особенности работы с трехмерной графикой

Вполне очевидно, что искусственный трехмерный мир во многом отличается от реальной действительности. Разработка виртуальной реальности представляет собой целый комплекс работ по компьютерной визуализации мира. Этот мир должен быть похож на настоящий, поэтому специалистам нужно применять различные инструменты.

Важнейшей целью в данном случае является достижение высочайшего уровня детализации. В качестве примера можно рассмотреть крохотную часть реальности — ногу человека и пол под ней. Человеческая нога имеет специфические свойства, благодаря которым она выглядит именно так, а не иначе и может двигаться строго определённым образом (коленный сустав не может разогнуться вперёд или сделать полный оборот вокруг своей оси).

Если вы топните по полу, то это практически никак на него не повлияет, так как пол достаточно твёрд. Следовательно, ваша стопа не пройдёт сквозь пол. Все вышесказанное является очевидным и естественным для реального мира, чего нельзя сказать о виртуальном. На искусственную реальность не действуют законы природы, она создаётся с нуля. Разработчики применяют разнообразные инструменты для того, чтобы внутри создаваемого ими виртуального мира все было похоже на реальное положение вещей.

Какую часть виртуального мира пользователь видит на своём экране?

На экране всегда демонстрируется лишь маленькая часть виртуального игрового пространства. Виртуальный мир всегда определяет то, что именно вы будете видеть с определённой позиции. Как правило, любой объект компьютерной игры должен создавать ощущение, будто он настоящий, то есть выглядеть таким же тяжелым или лёгким, твёрдым или мягким как объект реального мира и т.д.

Разработчики компьютерных игр сфокусированы на том, чтобы пользователи никогда не натыкались на объекты, которые могут испортить эффект погружения. Например, если нога компьютерного персонажа «провалится» сквозь пол, то виртуальный мир сразу же потеряет свою реалистичность в глазах пользователя.

Что такое трехмерная графика

Перед тем как начать говорить о трехмерной графике следует разобраться с 3D-изображениями и понять, за счёт чего они становятся трехмерными и какие виды картинок относятся к данной категории. Все просто: если во время просмотра картинки можно описать ширину и высоту, но нельзя описать глубину, то изображение является двухмерным.

Таким образом, различные уличные указатели и ярлыки на рабочем столе также относятся к двухмерной графике. Исключениями являются те случаи, когда создатель изображения специально придаёт ему объём за счёт теней и других техник. Любое трехмерное изображение имеет глубину, что как раз и позволяет назвать его объемным.

Если вы начертите квадрат с помощью четырёх линий, то получите двухмерную модель. Однако если вы слегка повернёте квадрат и дополните его гранями и вершинами, то перед вами предстанет куб, который сам по себе представляет собой объёмный элемент. Следовательно, к этому нарисованному кубу будут относиться свойства трёхмерной модели.

Что такое трехмерная графика

Трехмерная компьютерная графика во многом базируется на тех же технологиях, что и двухмерная компьютерная векторная в каркасной модели, и двухмерная компьютерная растровая в окончательном отображаемом изображении. Скажем, в приложениях компьютерной графики 2D-программы зачастую используют 3D-технологии в целях создания определенных эффектов (например, освещения). С другой стороны, 3D-программы могут применять 2D-алгоритмы рендеринга.

Трехмерной графикой нередко называют 3D-модели. Дело в том, что кроме визуализированного изображения, модель имеется в графическом файле данных. Но есть нюанс, который отличает эти два понятия друг от друга: трёхмерная модель является математическим представлением того или иного трехмерного объекта.

Узнай, какие ИТ – профессии входят в ТОП-30 с доходом от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов
Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры
подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в
IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее
будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов
Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb
doc 1,7mb

Уже скачали 23520

С технической точки зрения ее нельзя назвать графикой до тех пор, пока она не будет отображена. В свою очередь, отображение трехмерной модели может осуществляться в виде двумерной картинки за счет 3D-рендеринга либо применяться в неграфических компьютерных симуляциях и вычислениях.

Во время 3D-печати такие модели схожим образом превращаются в трехмерные физические представления. В этом деле есть свои ограничения, которые зависят от уровня точности рендеринга для виртуальных моделей.

Польза и вред стереокартинок

Стереокартинка представляет собой особый тип графики, который использует два отдельных изображения.  В них используется совокупность различных форм. Это могут быть точки, узоры, фигуры и т.п., в сочетании которых при необходимом угле зрения и фокусировке можно увидеть зашифрованный 3D-рисунок.

Польза стереокартинок для глаз неоспорима. Это чувствуют люди, чьи глаза подвержены регулярным излучениям монитора компьютера или экрана телефона. Некоторые пользователи даже устанавливают стереокартинки на обои рабочего стола, чтобы при утомлении переключаться и тренировать глаза, в то же время получая такие эффекты, как:

• улучшение кровообращения глазных мышц;
• улучшение работы аппарата приспособления и фокусировки;
• улучшение проводимости нервных волокон;
• насыщение тканей глазного яблока кислородом.

Кроме того, офтальмологи заметили, что разглядывание стереокартинок способствует улучшению циркуляции крови внутри глазного яблока, а также тренирует способность точнее фокусировать зрение на произвольных объектах.

Врачи-офтальмологи рекомендуют применять стереокартинки для улучшения зрения.

Поскольку пользователь подолгу находится на одном и том же расстоянии от монитора, сосредотачиваясь на одной точке, глазные мышцы пребывают в состоянии бездействия. Однако напряженное рассматривание стереокартинок способствует сокращению этих мышц. Когда взгляд сосредоточен на такой картинке, цилиарная мышца, что контролирует хрусталик, сначала напрягается, а затем расслабляется. Подобный эффект достигается с помощью вглядывания вдаль.

Просмотр стереокартинок – это своего рода физкультура для глаз, а значит, может помочь при близорукости, дальнозоркости и астигматизме, не ухудшая зрения. Офтальмологи рекомендуют людям с близорукостью разглядывать стереокартинки без очков или линз.

Кроме привнесения целебного влияния на здоровье глаз, стереокартинки помогают расслабиться, погрузиться в собственные мысли, что приводит к состоянию, подобному медитативному, поскольку они:

• воздействуют на сознание и подсознание;
• влияют на мозговую деятельность;
• помогают прийти к необходимому решению, выбору;
• способствуют развитию концентрации внимания.

Доказано, что упражнения со стереоизображениями никоим образом не вредят зрению при условии использования качественного монитора, не искажающего изображенные объекты.