Что такое 3D-графика и где она применяется

Трехмерная графика используется в кинематографе, играх, рекламе, графическом дизайне и во многих других сферах. Но что это такое, и почему мы не можем представить нашу жизнь без нее?

Фото 01.jpgArtstation - Konstantin Gdalevich

Самое главное отличие 3D-графики от 2D — это то, что все объекты находятся не на плоскости, а в пространстве, обладая не только шириной и высотой, но и глубиной.

Давайте в этой статье разберемся, что же такое 3D-графика, как она создается и где применяется.

Что такое трехмерная графика

Понять, относится ли изображение к 3D-графике, можно очень просто. Если, глядя на объект, вы можете определить его высоту, ширину и глубину, то это трехмерная графика. Если же только первые два показателя, то это двухмерная графика.

Примером 2D-графики могут быть игры («Cuphead», «Limbo») и мультфильмы («Русалочка», «Гравити Фолз»).

Фото 02.jpgCuphead: The Delicious Last Course

А 3D-графику можно увидеть в кино («Аватар», «Мандалорец»), играх («Call of Duty», «God of War»), мультфильмах («Зверополис», «Моана») и т.д.

Фото 03.jpgArtstation - God of War

Итак, если говорить простыми словами, то трехмерная графика — это графика, в которой применяется представление объектов в трех измерениях.

История создания 3Д-графики

Объемная графика начинает свою историю задолго до изобретения первых компьютеров и возникает благодаря появлению стереоизображений, которые создавали объемную картинку. На них нужно было смотреть через специальные очки.

Фото 04.jpgThomas Asch

И только в 1960-х годах, благодаря созданию Айвеном Сазерлендом компьютерной программы «Sketchpad», в которой можно было сделать 3D-модель, появилась трехмерная графика.

Это открытие дало толчок всей индустрии, теперь так сильно распространенной в разных сферах нашей жизни.

Как работает и создается 3D-графика

3D-графика — это модели, которые состоят из полигонов. Полигон, в свою очередь, — это плоский «кирпич», который вместе с другими такими же элементами создает полигональную сетку.

Эта сетка содержит грани, ребра и точки, которые еще называются вершинами. В моделировании логика проста и сложна одновременно: чем больше полигонов, тем более детализированной будет модель. Но и тем больше ресурсов будет необходимо компьютеру для обработки объекта.

Фото 05.jpgArtstation - Kyriakos Gerostathis

Сам же процесс моделирования представляет несколько этапов, которые мы предлагаем рассмотреть:

1. 3D-моделирование — принцип создания трехмерных моделей

Как было сказано выше, модель состоит из граней, вершин и ребер. Ее создание происходит в специальных программах (3ds Max, Maya, Blender и др.). Такое моделирование называется полигональным. Оно делится на каркасное, поверхностное и твердотельное моделирование. Самым используемым и популярным из этих видов до сих пор остается твердотельное, так как оно позволяет предоставить максимально подробную информацию о предмете.

Фото 06.jpgArtstation - Anastasia Ilina

На первых этапах создания 3D-художник занимается скульптингом, ретопологией, разверткой и запеканием. Подробнее об этих пунктах мы рассказывали в статье «Профессия «3D-дженералист»: кто это и чем он занимается».

2. Текстурирование

Этап, который из обезличенного объекта претворяет полноценную часть изображения для кино, игры или графического дизайна. 3D-моделлер в специальном софте (Substance 3D Painter, 3D Coat Textura и др.) создает материалы для модели, накладывает необходимые цвета и текстуры.

Фото 07.jpgArtstation - Nikola Damjanov

3. Анимация

Необходима не для всех моделей. Но если мы говорим об играх, кино, рекламе, то чаще всего этот этап также нужен.

После создания объекта необходимо построить в виртуальном пространстве ее скелет. Этот этап называется риггинг.

Фото 08.jpgArtstation - Etienne Beschet

Далее скелет «приклеивается» к модели, и ее устанавливают в необходимые позы, которые называются ключевыми. Так и создается анимация. С помощью освещения, эффектов и других инструментов достигается нужный результат, который мы видим на экранах телевизоров и компьютеров.

4. Рендеринг

Финальный этап моделирования. Здесь специальные программы (Marmoset Toolbag, Corona и др.) создают из объекта двухмерное изображение, как бы «фотографируют» его.

Здесь же происходит настройка освещения (как и откуда должен падать свет, какие источники освещения используются и т.д.).

Фото 09.jpgArtstation - Davide Grimani

Помимо этого 3D-разработчик использует следующие эффекты, чтобы создаваемые объекты выглядели на рендере более качественно:

Сглаживание

Наверное, ты хоть раз видел пиксели на изображениях и фотографиях. В 3D-разработке также могут возникать «лестницы» пикселей, обрамляющие модель. Данный инструмент используется для создания эффекта гладкости, убирая острые углы.

Глубина резкости

Делает выбранные предметы, как правило, на заднем плане, расфокусированными. Этот инструмент необходим для нескольких задач: для выделения главных объектов или персонажей на рендере, а также для усиления эффекта глубины изображения или сцены.

Перспектива

Необходима для отображения объектов такими, какими мы их видим в реальной жизни. Например, рядом с нами дом будет казаться большим, а вдалеке — маленьким.

Как 3Д-модели отображаются на экранах

Как же на плоскости можно отобразить объемный объект? На самом деле, никакой магии нет, лишь математика. Чтобы увидеть 3d-объект, нам потребуется:
  • Пространство, в котором будет размещена модель. Его называют сценой.
  • Камера, через которую компьютер будет смотреть на сцену.
  • Освещение, чтобы мы могли увидеть наш объект.

Фото 10.jpgArtstation - Ben Erdt

А дальше уже компьютер начинает рассчитывать, какое расстояние проложено до объекта, на какую его часть, на какие полигоны падает свет, где находится тень, и многое другое. Здесь образуются две области отсечения: передняя и задняя. Нам видно только то, что находится между ними.

Все расчеты отображаются на плоскости проекции, которая и появляется на мониторе.

Фото 11.jpgArtstation - Ben Erdt

Как выглядят 3Д – примеры трехмерной графики

Заканчиваем с технической частью и предлагаем посмотреть, как все же выглядят готовые 3D-модели. Спойлер: иногда их тяжело отличить от фотографий.

Фото 12.jpgArtstation - Jan Tverdik

Эта работа относится к архитектурной визуализации. Её использую при создании зданий.

Фото 13.jpgArtstation - Peter Raoul Evans

А эта необычайно красивая девушка создана 3D-художником по персонажам.

Фото 14.jpgArtstation - Lin Hongy

Еще одно направление 3D-моделирования занимается созданием оружия. Скажи, дух захватывает?

Фото 15.jpgArtstation - Priya Johal

Ещё одна работа талантливого 3D-художника. Лошадь здесь кажется совершенно живой.

Где применяется трехмерная графика

Сфер, где 3D-художник может себя реализовать, на самом деле, достаточно много. Пройдемся по самым основным и популярным.

Кинематограф

Сейчас ни один крупный кинопроект не обходится без использования 3D. Нужно «оживить» умершего актера или создать волшебное существо? Нарисовать красивый пейзаж в кадре или показать эффектный взрыв? Все это относится к работе 3D-художника.

Фото 16.jpgArtstation - Predrag Krishan

Реклама

Направление, которое активно использует 3D-графику: анимация персонажей, эффекты, маскоты и многое другое. Сейчас также набирает популярность использование 3D-билбордов для рекламы.

Фото 17.jpgArtstation - RNJ Advertisement Studio

Дизайн и архитектура

Чтобы показать здания, интерьер или отдельные предметы мебели, уже давно не пользуются чертежами от руки на бумаге. Здесь на помощь приходит 3D-визуализатор, который занимается созданием фотореалистичных изображений.

Фото 18.jpgArtstation - taskin altinel

Разработка игр

Это направление еще называют геймдев или gamedev. Количество игр и их популярность растет с каждым годом. За три года индустрия выросла на 26% и дошла до 191 млрд долларов.

Фото 19.jpgArtstation - Jonathan BENAINOUS

Задач у специалиста при этом множество. Различают 3D-художников по персонажам, окружению, механизмам и оружию, спецэффектам и др. В крупных студиях может быть даже разделение сотрудников по этапам моделирования: скульптингу, текстурированию и т. д.

Достоинства и недостатки трехмерной графики

Достоинства:

  • Свободная трансформация объектов;
  • Существенное упрощение создания мультипликаций или эффектов;
  • Возможность реалистично показать несуществующие объекты;
  • Использование в случаях, когда фотосъемка невозможна или довольно затратна.

Недостатки:

  • Многие программы требовательны к техническим параметрам компьютера.
  • Некоторые из программ обладают довольно высокой стоимостью.
Надеемся, теперь стало понятнее, как работает 3D-графика и почему она так популярна во многих сферах нашей жизни. А если тебе хочется подробнее погрузиться в эту индустрию и стать 3D-художником, то приходи на мастер-класс, который проводит основатель Timart School Тимур Наумов.
0
RENDER.RU