1.1. Основы трехмерной графики
3D графика или трехмерная графика – это один из разделов компьютерной графики, комплекс приемов и инструментов, которые позволяют создать объемные модели любых объектов, позволяющий максимально точно представить форму, размер и текстуру объекта. От двухмерных изображений она отличается тем, что подразумевает построение геометрической проекции трехмерной модели сцены на плоскость.
Сцена – это совокупность объектов, используемых в проекте. Один проект может содержать несколько сцен. Сцены могут использовать объекты друг друга или могут быть совершенно независимы. Существует четыре вариации новой сцены, которые определяют поведение объектов в них:
1. пустая сцена или новая сцена без объектов;
2. сцена со ссылкой на объекты: создается ссылка на другую сцену, благодаря которой изменения, производящиеся на одной сцене, отражаются на другой;
3. сцена со ссылкой на данные объекта: создается ссылка на другую сцену, манипуляции с объектами индивидуальны для каждой из сцен, однако любые изменения в геометрии объекта либо его материалах отображаются одинаково для всех копий;
4. полная копия сцены: создается новая сцена с повторяющимся содержимым изначальной сцены. Все объекты становятся уникальными.
Все объекты в 3D моделировании задаются тремя параметрами: ширина, высота и глубина. Таким образом, положение предмета определяется тремя пространственными координатами с числовыми значениями на каждой из осей соответственно. Этими тремя числами характеризуется наименьшая область трехмерного пространства, называемая точкой. Обычно они записываются как (x, y, z), где x – расстояние от точки до начала координат относительно оси «ширины» X,y – расстояние от точки до начала координат относительно оси «высоты» Y, z – расстояние от точки до начала координат относительно оси «глубины» Z. Каждая ось характеризуется как положительным, так и отрицательным направлением относительно начала координат. Положительное направление оси Z определяется по правилу правой руки. Все оси перпендикулярны по отношению друг к другу и пересекаются в точке (0,0,0), которая называется началом координат.
Кроме глобальной системы координат, в которой положение всех точек задаются относительно одного начала координат, используется локальная система координат, которая связана с определенным объектом в пространстве, то есть каждый объект может иметь собственную систему координат.
Так же имеет место быть пользовательская система координат. Она может настраиваться вне зависимости от других систем, располагаться в любой точке пространства и под любым углом, и используется при необходимости повернуть объект под особым углом.
Для отображения трехмерных объектов используются следующие методы:
• ограничивающий прямоугольник - это прямоугольник, обладающий такими же размерами, как и объект. Используется для того, чтобы показать примерный объем модели и его наглядное местоположение;
• каркасная модель – это модель представляющая объект в виде набора ребер. С помощью этой модели можно показать объекты, находящиеся за данным объектом;
• поверхностная модель - объемная модель, с пустотой внутри;
• сплошная модель.
Основными операциями трехмерного моделирования являются булевы операции. Результатом таких операций между двумя объектами является третий объект, который представляет собой результат взаимодействия тем или иным способом двух исходных операндов. В компьютерной графике нашли применение следующие булевы инструменты:
1. сложение - объединение двух исходных объектов в один;
2. вычитание - удаление из одного объекта часть, которую перекрыл второй объект;
3. пересечение - удаление всех несовпадающих элементов обеих фигур.
К основным операциям так же можно отнести перемещение, вращение и масштабирование. При изменении положения объекта можно выбрать определенную ось или плоскость, вдоль которой будет происходить перемещение.
На перемещение влияет система координат, в которой находится объект. Объект при развороте поворачивается вокруг заданной опорной точки. Эта точка находится в области пересечения локальных осей. Само же вращение объекта происходит вокруг одной из осей или в плоскости проекции.
Для изменения размера объекта используется операция масштабирования. Результат работы этой операции зависит так же от системы координат, выбора центра вращения и ограничений осей.
Деформация заключается в изменении масштаба сечений, в их повороте вокруг линии пути или наклоне по отношению к этой линии. Результат деформации сильно зависит от количества числа шагов или сегментов. Так же влияет текущая система координат и центр вращения.
Весь текст будет доступен после покупки
