МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАТИКИ И СВЯЗИ
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ УЧЕБНЫЙ ПРОЕКТ
на тему «Трехмерная компьютерная графика»
Выполнила: обучающаяся 1 курса
группы ИСт-15-(9)-1
отделения ИТВТ
Шубина Екатерина Алексеевна
Руководитель: Белкина Т.М., преподаватель
Тюмень, 2016
Тема проекта: Трехмерная компьютерная графика
Цель: изучить технологию трехмерной компьютерной графики, выявить достоинства и недостатки технологии. Показать возможности ее применения в различных сферах человеческой деятельности, ее значение в современной человеческой жизни.
Гипотеза: я думаю, что трехмерная компьютерная графика имеет широкие возможности применения в самых различных областях и сферах деятельности современного общества и является неотъемлемой частью нашей жизни. Как и любая технология, она имеет свои преимущества и недостатки.
Материально-техническое обеспечение проекта: интернет и книжные ресурсы.
Используемые методы: анализ, синтез, систематизация и обобщение материала исследования.
Наглядный материал:
Рисунок 1 - трехмерная схема чайника.
Рисунок 2 – куб в осях X, Y и Z
Результат проекта:
изучила и описала основные моменты технологии создания трехмерной компьютерной графики;
выявила достоинства и недостатки 3d технологии;
отметила наиболее эффективное и популярное программное обеспечение, для работы над созданием трехмерной компьютерной графики;
рассмотрела возможности широкого применения 3d графики в различных областях человеческой жизнедеятельности
Значение проекта:
Значение данного проекта показать, насколько прочно трехмерная компьютерная графика вошла в нашу жизнь. Мы сталкиваемся с ней повсеместно, как в повседневной жизни, так и в профессиональной деятельности. Так уж устроена человеческая психология, что для лучшего восприятия и понимания нам необходима визуализация. И технология создания трехмерной графики – лучший в этом помощник. Это не только технология настоящего, но и смело можно сказать – будущего. Прогресс не стоит на месте, уже сегодня появились 3Dпринтеры, позволяющие не только визуализировать предмет, но и воссоздать его в реальности. И тут технология трехмерной графики и моделирования так же найдет себе самое широкое применение, как сейчас в киноиндустрии, компьютерных играх, анимационных фильмах и так далее. А поэтому такие специальности как 3D-аниматор, художник, поектировщик и т.д. будут одними из самых востребованных специальностей еще долгие годы. Создание трехмерных изображений требует высокого мастерства и профессионализма и широкое и повсеместное использование трехмерной графики делает актуальным ее глубокое изучение и понимание людьми самых разных профессий и специальностей. Ведь она нужна и инженерам, и модельерам и дизайнерам и даже хирургам - одним словом, всем, кто идет в ногу со временем.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В наш век бурного развития информационных и мультимедийных технологий у каждого грамотного человека уже имеется вполне сформировавшееся представление о таких понятиях, как компьютерная графика, трехмерное изображение, 3d-графика, трехмерное моделирование.
Всему этому, в первую очередь, способствует невероятный прорыв современной киноиндустрии в создании реалистичных 3d спецэффектов, которые мы все можем наблюдать в полюбившихся нам фильмах на экранах телевизора, в кинотеатрах и на просторах интернета. Заметим, что сфера кино далеко не единственная область применения реалистичной трехмерной графики.
Такие направления жизнедеятельности, как архитектура и дизайн, напрямую ассоциируются с миром 3d. А если вспомнить о компьютерных играх последнего поколения? Виртуальные 3d миры настолько поражают своей реалистичностью и правдоподобием, что завоевывают сердца людей всех возрастов и социальных категорий. Информационные технологии совершенствуются с каждым днем, и сегодня использование трехмерной компьютерной графике актуально не только в сфере развлечений, но и в науке, образовании, бизнесе, медицине и других сферах человеческой деятельности.
В настоящее время машинная графика уже вполне сформировалась как наука. Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах. Знание её основ в наше время необходимо любому ученому или инженеру. Среди многочисленных возможностей, предоставленных современной вычислительной техникой, особое место занимают те, что построены на пространственно-образном мышлении человека. Современные программно - оперативные средства компьютерной графики представляют собой весьма эффективный инструмент поддержки такого мышления при выполнении работ самых разных видов.
Актуальность выбранной темы обусловлена практически повсеместным использованием трехмерной графики в различных отраслях и сферах деятельности. Все большее место они занимают не только в промышленной, но и в повседневной, бытовой жизни каждого человека. Использование подобных технологий упрощает многие процессы жизнедеятельности.
Гипотеза: я думаю, что трехмерная компьютерная графика имеет широкие возможности применения в самых различных областях и сферах деятельности современного общества и является неотъемлемой частью нашей жизни. Как и любая технология, она имеет свои преимущества и недостатки.
Цель изучить технологию трехмерной компьютерной графики, выявить достоинства и недостатки технологии. Показать возможности ее применения в различных сферах человеческой деятельности, ее значение в современной человеческой жизни.
Объект исследования – компьютерная графика и ее применение.
Предметом исследования являются методы создания изображений или видео путём моделирования объёмных объектов в трёхмерном пространстве.
Задачи проекта:
изучить основные моменты технологии создания трехмерной компьютерной графики;
выявить достоинства и недостатки 3d технологии;
ознакомиться с наиболее популярном программным обеспечением, для работы над созданием трехмерной компьютерной графики;
изучить возможности широкого применения 3d графики в различных областях человеческой жизнедеятельности
Глава 1 технология создания трехмерных изображений
(3D ТЕХНОЛОГИЯ)
Понятие трехмерной графики
Трёхмерная графика (3D графика) — раздел компьютерной графики, который охватывает алгоритмы и программное обеспечение для совершения действий над объектами в трёхмерном пространстве, а также результат работы таких программ. Больше всего применяется для создания изображений в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и образовании.
От двухмерных изображений она отличается тем, что подразумевает построение геометрической проекции трехмерной модели сцены (виртуального пространства) на плоскость, делается это при помощи специализированных программ. Полученная модель может соответствовать объектам реального мира (например, здание, человек, автомобиль, астероид) или быть целиком абстрактной (проекция четырехмерного фрактала).
Любые трехмерные объекты описаны тремя координатными прямыми: x, y, z.
Создание трехмерных объектов делится на два основных этапа:
Моделирование — создание трехмерного объекта в редакторе 3D графики.
Визуализация (рендеринг) — построение изображения в соответствии с моделью объекта.
Стоит понимать, что трехмерная модель остается таковой лишь условно, так как любое изображения на дисплее является двумерным.
Моделирование
Существуют различные программы и алгоритмы для 3Dмоделирования, среди которых различают:
— программы для пустотелого моделирования( например WINGS 3D), где объект имеет только объем, но внутри пустой. Это означает, что если мы смоделируем куб, а потом удалим одну из стенок, то увидим внутри пустоту (рисунок А1).
Рисунок А1 ˗ Пример пустотелого моделирования
— программы для твердотельного моделирования, где тот же самый куб представлен в виде монолитного объекта (к примеру, Autodesk Inventor) (Рисунок А2).
Рисунок А2 – Пример твердотельного моделирования
Рисунок А2 – Пример твердотельного моделирования
Алгоритмы твердотельного моделирования лучше подходят для моделирования механизмов при разработке техники с учетом особенностей технологического процесса, как то фаски, сверление отверстий и т.п;
— программы 3D лепки (ZBrush, Autodesk Mudbox), в которых моделирование сводится к созданию углублений или выпуклостей. Такая техника похожа на то, как скульпторы лепят из глины — убирая ненужное и добавляя необходимое (рисунок А3).
Рисунок А3 — Пример моделирования в программах 3D лепки
С помощью таких программ можно добиться реалистичного рельефа поверхности, например морщин на коже или складок ткани.
В настоящее время высоко реалистичные модели людей и вообще животного мира выполняются, в большинстве своем, с применением программы лепки.
Существует много программ для моделирования. Бесспорным лидером является Autodesk Maya, далее идут Autodesk 3Ds Max и Cinema 4D. Также можно выделить Modo и Blender. Преимущество последнего – бесплатность.
Различают 2 основных способа моделирования:
сплайновое моделирование — это моделирование математически гладкими линиями — сплайнами;
полигональное моделирование — это расстановка углов, вершин многоугольников в трёхмерном пространстве.