3D计算机图形

3D计算机图形（与2D计算机图形相反）是使用存储在计算机中的几何数据（通常为笛卡尔坐标）的三维表示形式的图形，用于执行计算和渲染2D图片。生成的图像可以存储起来以便以后查看，也可以实时显示。

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3D计算机图形依靠许多相同的算法为2D计算机矢量图形在线框模型和2D计算机光栅图形在最终呈现的显示。在计算机图形软件中，2D应用程序可以使用3D技术来实现诸如照明的效果，并且类似地，3D可以使用某些2D渲染技术。

3D计算机图形学中的对象通常称为3D模型。与渲染的图像不同，模型的数据包含在图形数据文件中。3D模型是任何三维物体的数学表示。在显示之前，模型从技术上讲不是图形。通过称为3D渲染的过程，可以将模型可视化显示为二维图像，也可以将其用于非图形计算机仿真和计算中。通过3D打印，可以将模型渲染为自身的实际3D物理表示形式，但对物理模型与虚拟模型的匹配程度有一些限制。

3D计算机图形创建分为三个基本阶段：

1. 3D建模 –形成对象形状的计算机模型的过程
2. 布局和动画 –场景中对象的放置和移动
3. 3D渲染 –基于光的位置，表面类型和其他质量的计算机计算生成图像

该模型描述了形成物体形状的过程。3D模型的两个最常见的来源是艺术家或工程师使用某种3D建模工具在计算机上产生的来源，以及从真实对象扫描到计算机中的模型。模型也可以通过过程或通过物理模拟来生成。基本上，3D模型是由称为顶点（或多个顶点）的点构成的，这些点定义了形状并形成了多边形。多边形是由至少三个顶点（三角形）形成的区域。n点的多边形是n形。模型的整体完整性及其在动画中的适用性取决于多边形的结构。

材质和纹理是渲染引擎用来渲染模型的属性。可以提供模型材料来告诉渲染引擎当光线撞击表面时如何处理。纹理用于使用颜色或反照率贴图来赋予材质颜色，或使用凹凸贴图或法线贴图来赋予表面特征。它也可以用于通过位移图使模型本身变形。

在渲染成图像之前，必须将对象布置在场景中。这定义了对象之间的空间关系，包括位置和大小。动画是指对象的时间描述（即，对象随时间的运动和变形。流行的方法包括关键帧，逆运动学和运动捕捉）。这些技术通常结合使用。与动画一样，物理模拟也指定运动。

渲染通过模拟光传输以获取逼真的图像，或通过像非逼真的渲染一样应用艺术风格，将模型转换为图像。逼真的渲染中的两个基本操作是传输（从一个地方到另一个地方有多少光）和散射（表面如何与光相互作用）。通常使用3D计算机图形软件或3D图形API执行此步骤。将场景更改为合适的渲染形式还涉及3D投影，该投影以二维方式显示三维图像。尽管3D建模和CAD 软件也可以执行3D渲染（例如也可以使用Autodesk 3ds Max或Blender），独家3D渲染软件。

并非所有显示3D的计算机图形都基于线框模型。具有3D 逼真的效果的2D计算机图形通常无需线框建模即可获得，有时在最终形式中无法区分。一些图形艺术软件包括可应用于透明层上的2D矢量图形或2D光栅图形的滤镜。视觉艺术家还可以复制或可视化3D效果，并手动渲染逼真的效果，而无需使用滤镜。

一些视频游戏使用三维环境的受限投影，例如等距图形或具有固定角度的虚拟摄像机，以提高游戏引擎性能或出于风格和游戏xxx的考虑。据说这类游戏使用伪3D图形。相比之下，使用没有这种限制的使用3D计算机图形的游戏被称为使用真正的3D。