三维计算机图形

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三维计算机图形或“3D图形”,有时称为CGI、3D-CGI或三维计算机图形是使用存储在计算机中的几何数据(通常是笛卡尔)的三维表示的图形,用于执行计算和渲染数字图像,通常是2D图像,但有时是3D图像。生成的图像可以存储供以后查看(可能作为动画)或实时显示。 三维计算机图形,与名字所暗示的相反,最常显示在二维显示器上。与3D电影和类似技术不同,结果是二维的,没有视觉深度。更常见的是,3D图形显示在3...

三维计算器图形

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三维计算机图形或“3D 图形”,有时称为 CGI、3D-CGI 或三维计算机图形是使用存储在计算机中的几何数据(通常是笛卡尔)的三维表示的图形,用于执行 计算和渲染数字图像,通常是 2D 图像,但有时是 3D 图像。 生成的图像可以存储供以后查看(可能作为动画)或实时显示。

三维计算机图形,与名字所暗示的相反,最常显示在二维显示器上。 与 3D 电影和类似技术不同,结果是二维的,没有视觉深度。 更常见的是,3D 图形显示在 3D 显示器上,就像在虚拟现实系统中一样。

3D 图形与 2D 计算机图形形成对比,后者通常使用完全不同的方法和格式来创建和渲染。

三维计算机图形依赖于许多与线框模型中的 2D 计算机矢量图形和最终渲染显示中的 2D 计算机光栅图形相同的算法。 在计算机图形软件中,2D 应用程序可能会使用 3D 技术来实现光照等效果,同样,3D 也可能会使用一些 2D 渲染技术。

三维计算机图形中的对象通常被称为 3D 模型。 与渲染图像不同,模型的数据包含在图形数据文件中。 3D 模型是任何三维对象的数学表示; 模型在显示之前在技术上不是图形。 模型可以通过称为 3D 渲染的过程可视化地显示为二维图像,也可以用于非图形计算机模拟和计算。 通过 3D 打印,模型被渲染成自身的实际 3D 物理表示,但物理模型与虚拟模型的匹配准确度存在一些限制。

历史

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威廉·费特 (William Fetter) 因在 1961 年创造了计算机图形学一词来描述他在波音公司的工作而受到赞誉。 计算机动画的首批展示之一是 Futureworld (1976),其中包括一张人脸和一只手的动画,该动画最初出现在 1971 年由犹他大学学生 Edwin Catmull 和 Fred Parke 创作的实验短片 A Computer Animated Hand 中 .

三维计算机图形软件在 1970 年代后期开始出现在家用电脑上。 已知最早的例子是 3D Art Graphics,这是一组三维计算机图形效果,由 Kazumasa Mitazawa 编写,于 1978 年 6 月为 Apple II 发布。

概览

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三维计算机图形制作工作流程分为三个基本阶段:

  • 3D 建模 – 形成物体形状的计算机模型的过程
  • 布局和 CGI 动画——对象(模型、光等)在场景中的放置和移动
  • 3D 渲染 – 基于光线布置、表面类型和其他质量的计算机计算,生成(将场景光栅化为)图像

建模

该模型描述了形成物体形状的过程。 3D 模型的两个最常见来源是艺术家或工程师使用某种 3D 建模工具在计算机上生成的模型,以及从真实世界对象扫描到计算机中的模型(多边形建模、面片建模和 NURBS 建模是一些流行的模型) 3d 建模中使用的工具)。 模型也可以通过程序或物理模拟生成。 基本上,3D 模型由定义形状和形成多边形的称为顶点的点形成。 多边形是由至少三个顶点(三角形)形成的区域。 n 个点组成的多边形是 n 边形。 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

布局和动画

在渲染成图像之前,必须在场景中布置对象。 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(即它如何随时间移动和变形。流行的方法包括关键帧、反向运动学动作捕捉)。 这些技术经常结合使用。 与动画一样,物理模拟也指定运动。

三维计算机图形

材质和纹理

材质和纹理是渲染引擎用来渲染模型的属性。 可以为模型提供材质,以告诉渲染引擎如何处理照射到表面上的光。 纹理用于使用颜色或反照率贴图赋予材质颜色,或使用凹凸贴图或法线贴图赋予表面特征。 它还可用于使用置换贴图使模型本身变形。

渲染

渲染通过模拟光传输以获得照片般逼真的图像,或通过应用艺术风格(如在非照片级渲染中)将模型转换为图像。 真实渲染中的两个基本操作是传输(有多少光从一个地方到另一个地方)和散射(表面如何与光相互作用)。

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词条目录
  1. 三维计算器图形
  2. 历史
  3. 概览
  4. 建模
  5. 布局和动画
  6. 材质和纹理
  7. 渲染

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