3D-Computergrafiken

3D-Computergrafiken oder dreidimensionale Computergrafiken sind (im Gegensatz zu 2D-Computergrafiken) Grafiken, die eine dreidimensionale Darstellung geometrischer Daten (oft kartesisch) verwenden, die im Computer für Berechnungen und 2D-Bilder gespeichert werden. Solche Bilder können zur späteren Betrachtung gespeichert oder in Echtzeit angezeigt werden.

Wann wird 2D oder 3D verwendet?

3D-Computergrafiken beruhen auf vielen der gleichen Algorithmen wie 2D-Computer-Vektorgrafiken im Wireframe-Modell und 2D-Computer-Rastergrafiken im endgültigen gerenderten Bildschirm. In der Computergrafik-Software ist die Unterscheidung zwischen 2D und 3D gelegentlich verschwommen. 2D-Anwendungen können zu 3D-Techniken verwendet werden, um Effekte wie Beleuchtung zu erzielen, und 3D kann 2D-Rendering Techniken verwenden.

3D-Computergrafiken werden oft als 3D-Modelle bezeichnet. Abgesehen von der gerenderten Grafik ist das Modell in der grafischen Datendatei enthalten. Es gibt jedoch Unterschiede: Ein 3D-Modell ist die mathematische Darstellung eines beliebigen dreidimensionalen Objekts. Ein Modell ist technisch gesehen keine Grafik, bis es angezeigt wird. Ein Modell kann visuell als ein zweidimensionales Bild durch einen Prozess, der 3D-Rendering genannt wird gesehen werden, oder in nicht-grafischen Computersimulationen und Berechnungen verwendet werden. Beim 3D-Druck werden 3D-Modelle in ähnlicher Weise in eine physische 3D-Darstellung des Modells gerendert, mit Einschränkungen, wie genau das Rendering mit dem virtuellen Modell übereinstimmen kann.

Computergenerierte 3D-Standbilder

3D-Grafiken werden durch den Prozess der Gestaltung von Bildern aus geometrischen Formen, Polygonen oder NURBS-Kurven erstellt, um dreidimensionale Objekte und Szenen für verschiedene Medien wie Film, Fernsehen, Druck, Rapid Prototyping, Spiele/ Simulationen und Spezialanwendungen als visuelle Effekte zu erstellen.

Dafür gibt es viele Softwareprogramme. Die Technologie kann Zusammenarbeit ermöglichen, indem sie sich durch die kreative Anstrengungen, die der Open-Source-Bewegung ähnlich sind, und die kreativen Gemeinsamkeiten, in denen Benutzer an einem Projekt zur Schaffung einzigartiger Kunstwerke zusammenarbeiten, teilen und erweitern lässt.

Der Pop-Surrealist Ray Caesar arbeitet zum Beispiel mit Maya (einer 3D-Modellierungssoftware für digitale Animation), um daraus sowohl seine Figuren als auch die virtuellen Bereiche zu erschaffen, in denen sie existieren.

Übersicht

Die Erstellung von 3D-Computergrafiken gliedert sich in drei grundlegende Phasen:

3D-Modellierung – der Prozess der Bildung eines Computermodells mit der Form eines Objekts – Modellierung: Das Modell beschreibt den Prozess der Formung eines Objekts. Die zwei häufigsten Quellen von 3D-Modellen sind solche, die ein Künstler oder Ingenieur auf dem Computer mit einer Art 3D-Modellierungswerkzeug erzeugt, und Modelle, die von realen Objekten in einen Computer gescannt werden. Modelle können auch prozedural oder durch physikalische Simulation erstellt werden. Im Grunde genommen wird ein 3D-Modell aus Punkten gebildet, die Scheitelpunkte genannt werden, die die Form und die Form von Polygonen definieren. Ein Polygon ist ein Bereich, der aus mindestens drei Scheitelpunkten (einem Dreieck) gebildet wird. Die gesamt Integrität des Modells und seine Eignung für die Animation hängen von der Struktur der Polygone ab.

Layout und Animation – die Platzierung und Bewegung von Objekten innerhalb einer Szene: Vor dem Rendern zu einem Bild müssen Objekte in einer Szene angeordnet werden. Dies definiert räumliche Beziehungen zwischen Objekten, einschließlich Ort und Größe. Animation bezieht sich auf die zeitliche Beschreibung eines Objekts (d. H. wie es sich mit der Zeit bewegt und verformt. Beliebte Verfahren umfassen Keyframing, inverse Kinematik und Motion Capture). Diese Techniken werden oft in einer Kombination verwendet. Wie bei der Animation spezifiziert die physikalische Simulation auch die Bewegung.3D-Rendering – Die Computerberechnungen, die basierend auf der Lichtverteilung, den Oberflächentypen und anderen Qualitäten das Bild erzeugen: Beim Rendern wird ein Modell in ein Bild umgewandelt, indem entweder der Lichttransport simuliert wird, um fotorealistische Bilder zu erhalten, oder indem ein Kunststil wie bei einem nicht-fotorealistischen Rendering angewendet wird. Die beiden grundlegenden Operationen beim realistischen Rendering sind Transport (wie viel Licht von einem Ort zum anderen kommt) und Streuung (wie Oberflächen mit Licht interagieren). Dieser Schritt wird normalerweise mit 3D-Computergrafik-Software oder einer 3D-Grafik-API durchgeführt. Das Ändern der Szene in eine geeignete Form zum Rendern schließt auch eine 3D-Projektion ein, die ein dreidimensionales Bild in zwei Dimensionen darstellt. Obwohl 3D-Modellierung und CAD-Software auch 3D-Rendering durchführen können (z. B. Autodesk 3ds Max oder Blender), gibt es auch eine exklusive 3D-Rendering-Software.