<<
>>

Трехмерная графика

Компьютерная графика вошла в повседневную жизнь человечества и продолжает бурно развиваться. И вот наступила эра трехмерных технологий.

Трёхмерная графика (3D Graphics, Три измерения изображения) - это раздел компьютерной графики, комплекс приемов, инструментов (как аппаратных, так и программных), предназначенных для формирования объёмных структур [36].

Данная технология чаще всего применяется для воспроизведения изображений на листе печатной продукции и плоскости экрана. Используется в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке, промышленности и медицине.

Изображение 3 D на плоскости принципиально отличается от двумерного тем, что формирует построение геометрической проекции трёхмерного объекта на плоскость. Это может быть экран компьютера, при помощи специальных программ. В таких случаях модель может быть полностью абстрактной проекцией четырёхмерного фрактала либо, соответствовать объектам материального мира (здания, автомобили, астероид, ураган). Для формирования трёхмерного объекта на плоскости необходимы следующие этапы:

- моделирование - воспроизведение трёхмерной математической модели.

- рендеринг или визуализация - создание проекции в соответствии с физической моделью.

- вывод изображения на устройство визуализации - принтер или дисплей.

Задача 3 D моделирования - описать объекты и расположить их в сцене при помощью геометрических преобразований, которые будут соответствовать требованиями будущего изображению [22].

Рендеринг.

Суть данного этапа - векторная пространственная модель преобразовывается в растровую (плоскостную) картинку. При создании фильма, необходимо рендерить последовательность таких изображений - кадров. Как порядок данных, картинка на экране представлена матрицей точек, в которой каждая точка определена минимум тремя числами: интенсивностью синего, красного и зелёного цветов.

Исходя из этого, рендеринг - это процесс который преобразует векторную трёхмерную структуру данных в плоскостную матрицу пикселов. Этот процесс требует очень сложных математических вычислений, особенно в случаях, когда требуется создать иллюзию реального мира. Примером самого простого вида рендеринга - построение контуров модели на экране компьютера с помощью проекции. Часто этого недостаточно и требуется создать иллюзию материалов, из которых сформированы объекты, и также учесть искажения этих структур за счёт прозрачных сред [42].

В мире есть несколько методик рендеринга, часто сочетаемых вместе. Например, так называемый Z-буфер (используется в DirectX 10 и OpenGL). Упрощенная последовательность обратной трассировки лучей - сканлайн (scanline) - или Ray casting («бросание луча» - расчёт цветовой гаммы каждой точки изображения путем построения луча из точки зрения, наблюдающего через воображаемое отверстие в мониторе на месте этого пиксела «в сцену» до пересечения с первой поверхностью. При этом пиксела будет таким же, как цвет поверхности.

Трассировка лучей или рейтрейсинг, англ. Raytracing - отличается от скайлайна тем, что цвет пиксела уточняется при помощи построения

дополнительных отраженных либо преломленных лучей, от точки пересечения. Несмотря на название, в основном используется только обратная трассировка лучей. А вот прямая сильно неэффективна и поглощает слишком большое количество ресурсов для воспроизведения качественной картинки.

Границы между алгоритмами трассировки лучей на сегодняшний день практически исчезла. Так, в 3D Studio Max стандартный визуализатор имеет название Default scanline renderer, но он читает не только вклад диффузного, отражённого и собственного света, но и так же сглаженные тени. По данной причине, зачастую понятие Raycasting относится к обратной трассировке лучей, а вот Raytracing - к трассировке прямой.

На сегодняшний день самыми используемыми системами для рендеринга являются: V-Ray, mental ray, Turtle Photo Realistic Render Man, Maxwell Render, Final Render, Brazil R/S, Indigo Renderer, Busy Ray, Fryrender.

Программное обеспечение.

Программные блоки - пакеты, которые позволяют воспроизводить трёхмерную графику, то есть формировать объекты виртуального мира и создавать на основе этих моделей изображения, очень многообразны. В последнее время лидерами в этом направлении являются коммерческие бренды: такие как Maya, 3D Studio Max, Softimage, Lightwave 3D, Sidefx Houdini, Maxon Cinema 4D и сравнительно молодые Nevercenter Silo или ZBrush, Rhinoceros 3D, Кроме этого, существуют и открытые soft-продукты, находящиеся в свободном доступе, такие как: пакет Blender (позволяет создавать, c последующим рендерингом 3D модели (компьютерной визуализацией)), Wings3D K-3D [36].

Бесплатный SOFT от SketchUp позволяет формировать модели, которые можно совместить с географическими ландшафтами ресурса Планета Земля (Google), и просматривать в интерактивном режиме на мониторе компьютера пользователя несколько тысяч архитектурных моделей, которые находятся на бесплатном пополняемом ресурсе Google Cities in Development (выдающиеся здания мира), сформированные сообществом пользователей [38].

3 D графика активно используется в системах автоматизации проектных работ (САПР) для производства твердотельных деталей: зданий, машин, механизмов, а также в архитектурной визуализации. Широко применяется трехмерная графика и в современных системах визуализации в медицине [15].

1.1.4.

<< | >>
Источник: Гривков Алексей Сергеевич. КЛИНИКО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА СОЗДАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ТРЕХМЕРНОГО ДИЗАЙН ПРОЕКТА КРАЕВОГО ПАРОДОНТА ПРИ ЭСТЕТИЧЕСКОМ ПРОТЕЗИРОВАНИИ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Великий Новгород - 2014. 2014

Еще по теме Трехмерная графика:

  1. 3. Варианты эхокардиографического исследования.
  2. ОБЗОР МЕТОДОВ КЛИНИЧЕСКОМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
  3. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
  4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЗАДАЧАХ ТЕЛЕМЕДИЦИНЫ
  5. Программные средства анализа данных
  6. 1.2. Техническое обеспечение
  7. 1.3. Программное обеспечение
  8. 4.3. Принципы построения МПКС
  9. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  10. ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ
  11. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЗРИТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ И ВОСПРИЯТИЕ СЛОЖНЫХ ПРИЗНАКОВ
  12. ГЛАВА 4 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗРИТЕЛЬНОИ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -