Technologie pro vytváření realistických trojrozměrných obrázků. Definice pojmů „3D modelování“ a „vizualizace“

3D modelování a vizualizace jsou nezbytné při výrobě produktů nebo jejich balení, stejně jako při vytváření prototypů produktů a vytváření 3D animací.

Služby 3D modelování a vizualizace jsou tedy poskytovány, když:

• posouzení fyzických a technických vlastností výrobku je nutné ještě předtím, než bude vytvořen v původní velikosti, materiálu a konfiguraci;
• je nutné vytvořit 3D model budoucího interiéru.

V takových případech se určitě budete muset uchýlit ke službám specialistů v oblasti 3D modelování a vizualizace.

3D modely- nedílná součást vysoce kvalitních prezentací a technické dokumentace, stejně jako základ pro vytvoření prototypu produktu. Zvláštností naší společnosti je schopnost provést celý cyklus práce na vytvoření realistického 3D objektu: od modelování až po prototypování. Vzhledem k tomu, že veškerou práci lze provádět v komplexu, výrazně to snižuje čas a náklady na hledání účinkujících a nastavování nových technických specifikací.

Pokud se bavíme o produktu, pomůžeme vám uvolnit zkušební sérii a nastavit další výrobu v malém nebo průmyslovém měřítku.

Definice pojmů „3D modelování“ a „vizualizace“

3D grafika nebo 3D modelování- počítačová grafika, kombinující techniky a nástroje potřebné k vytváření trojrozměrných objektů v technickém prostoru.

Techniky je třeba chápat jako metody tvorby trojrozměrného grafického objektu - výpočet jeho parametrů, kreslení „kostra“ nebo trojrozměrné nedetailní formy; vytlačování, prodlužování a řezání dílů atd.

A pod nástroji jsou profesionální 3D modelovací programy. Za prvé - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, stejně jako některé další programy pro objemovou vizualizaci objektů a prostoru.

Vykreslování objemu je vytvoření dvourozměrného rastrového obrázku na základě sestrojeného 3D modelu. V jádru se jedná o nejrealističtější obraz trojrozměrného grafického objektu.

Aplikace 3D modelování:

• Reklama a marketing

Trojrozměrná grafika je pro prezentaci budoucího produktu nepostradatelná. Pro zahájení výroby je potřeba nakreslit a následně vytvořit 3D model objektu. A na základě 3D modelu, pomocí technologií rychlého prototypování (3D tisk, frézování, lití do silikonových forem atd.) je vytvořen realistický prototyp (vzorek) budoucího produktu.

Po vykreslení (3D vizualizace) lze výsledný obrázek použít při vývoji obalového designu nebo při tvorbě venkovní reklamy, POS materiálů a designu výstavních stánků.

• Územní plánování

Pomocí trojrozměrné grafiky je dosaženo co nejrealističtějšího modelování městské architektury a krajiny – s minimálními náklady. Vizualizace stavební architektury a krajinářského designu umožňuje investorům a architektům zažít efekt přítomnosti v navrženém prostoru. To vám umožní objektivně posoudit přednosti projektu a odstranit nedostatky.

• Průmysl

Moderní výrobu si nelze představit bez předvýrobního modelování výrobků. S nástupem 3D technologií mají výrobci možnost výrazně ušetřit materiály a snížit finanční náklady na inženýrské navrhování. Pomocí 3D modelování vytvářejí grafici trojrozměrné obrazy dílů a objektů, které lze později použít k vytvoření forem a prototypů objektu.

• Počítačové hry

3D technologie se při tvorbě počítačových her používá již více než deset let. V profesionálních programech zkušení specialisté ručně kreslí trojrozměrné krajiny, modely postav, animují vytvořené 3D objekty a postavy a také vytvářejí koncept art (koncepční návrhy).

• Kino

Celý moderní filmový průmysl je zaměřen na kino ve 3D formátu. Pro takové natáčení se používají speciální kamery, které umí natáčet ve 3D formátu. Pomocí 3D grafiky navíc vznikají jednotlivé objekty i plnohodnotné krajiny pro filmový průmysl.

• Architektura a interiérový design

Technologie 3D modelování v architektuře se dlouhodobě osvědčila jako nejlepší. Dnes je vytvoření trojrozměrného modelu budovy nepostradatelným atributem designu. Na základě 3D modelu můžete vytvořit prototyp budovy. Navíc jak prototyp, opakující pouze obecné obrysy budovy, tak podrobný prefabrikovaný model budoucí stavby.+

Co se týče návrhu interiéru, pomocí technologie 3D modelování může zákazník vidět, jak bude jeho domov nebo kancelářský prostor vypadat po rekonstrukci.

• Animace

Pomocí 3D grafiky můžete vytvořit animovanou postavu, „přimět“ ji k pohybu a také navrhováním složitých animačních scén vytvořit plnohodnotné animované video.

Fáze vývoje 3D modelu

Vývoj 3D modelu probíhá v několika fázích:

1. Modelování nebo vytváření geometrie modelu

Hovoříme o vytvoření trojrozměrného geometrického modelu, bez zohlednění fyzikálních vlastností objektu. Používají se následující techniky:

• vytlačování;
• modifikátory;
• polygonální modelování;
• otáčení.

2. Texturování objektu

Úroveň realismu budoucího modelu přímo závisí na výběru materiálů při vytváření textur. Profesionální programy pro práci s 3D grafikou mají prakticky neomezené možnosti tvorby realistických obrázků.

3. Nastavení světla a pozorovacího bodu

Jedna z nejobtížnějších fází při vytváření 3D modelu. Realistické vnímání obrazu totiž přímo závisí na volbě světelného tónu, úrovni jasu, ostrosti a hloubce stínů. Kromě toho je nutné vybrat pozorovací bod pro objekt. Může to být pohled z ptačí perspektivy nebo zmenšení prostoru pro dosažení efektu přítomnosti v něm – výběrem pohledu na objekt z výšky lidské výšky.+

4. 3D vizualizace nebo rendering

Poslední fáze 3D modelování. Skládá se z podrobností o nastavení zobrazení 3D modelu. To znamená přidání grafických speciálních efektů, jako je oslnění, mlha, lesk atd. V případě vykreslování videa se zjišťují přesné parametry 3D animace postav, detailů, krajiny atd. (doba změn barev, záře atd.).

Ve stejné fázi je podrobně popsáno nastavení vizualizace: je vybrán požadovaný počet snímků za sekundu a rozšíření konečného videa (například DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2 , WMV atd.). Pokud je potřeba získat dvourozměrný rastrový obrázek, určí se formát obrázku a rozlišení, hlavně JPEG, TIFF nebo RAW.

5. Post produkce

Zpracování pořízených snímků a videí pomocí editorů médií – Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (nebo Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab atd.

Postprodukce zahrnuje poskytování mediálních souborů originálními vizuálními efekty, jejichž účelem je nadchnout mysl potenciálního spotřebitele: zapůsobit, vzbudit zájem a být dlouho zapamatován!

3D modelování ve slévárně

Ve slévárenské výrobě se 3D modelování postupně stává nepostradatelnou technologickou součástí procesu tvorby produktu. Pokud mluvíme o odlévání do kovových forem, pak se 3D modely takových forem vytvářejí pomocí technologií 3D modelování a také 3D prototypování.

Neméně oblibu si dnes ale získává odlévání do silikonových forem. V tomto případě vám 3D modelování a vizualizace pomůže vytvořit prototyp předmětu, na jehož základě bude vyrobena forma ze silikonu nebo jiného materiálu (dřevo, polyuretan, hliník atd.).

Metody 3D vizualizace (rendering)

1. Rastrování.

Jedna z nejjednodušších metod vykreslování. Při jeho použití se neberou v úvahu dodatečné vizuální efekty (například barva a stín objektu vzhledem k bodu pozorování).

2. Raycasting.

Na 3D model je nahlíženo z určitého, předem určeného bodu – z lidské výšky, ptačí perspektivy atp. Z pozorovacího bodu jsou vysílány paprsky, které určují světlo a stín objektu, když je pozorován v obvyklém 2D formátu.

3. Sledování paprsků.

Tato metoda vykreslování znamená, že při dopadu na povrch se paprsek rozdělí na tři složky: odražený, stínový a lomený. To ve skutečnosti tvoří barvu pixelu. Realismus obrazu navíc přímo závisí na počtu dělení.

4. Trasování cesty.

Jedna z nejsložitějších metod 3D vizualizace. Při použití této metody 3D vykreslování se šíření světelných paprsků co nejvíce blíží fyzikálním zákonům šíření světla. To zajišťuje vysokou realističnost výsledného obrazu. Stojí za zmínku, že tato metoda je náročná na zdroje.

Naše společnost Vám poskytne celou škálu služeb v oblasti 3D modelování a vizualizace. Máme veškeré technické možnosti k vytvoření 3D modelů různé složitosti. Máme také bohaté zkušenosti s 3D vizualizací a modelováním, které si můžete osobně ověřit prostudováním našeho portfolia, případně dalších našich prací, které na webu ještě neprezentujeme (na vyžádání).

Značková agentura KOLORO Vám poskytne služby při výrobě zkušební série výrobků nebo její malosériové výrobě. K tomu naši specialisté vytvoří co nejrealističtější 3D model objektu, který potřebujete (obal, logo, postava, 3D vzorek jakéhokoli produktu, odlévací forma atd.), na základě kterého bude vytvořen prototyp produktu. vytvořené. Cena naší práce přímo závisí na složitosti objektu 3D modelování a je diskutována individuálně.

Fotorealistický obraz 3D scény je speciální obraz scény, který bere v úvahu stíny vrhané předměty a také jevy, jako je odraz a lom světla.

Program má tři různé mechanismy pro vytváření fotorealistických obrázků. První z nich používá aplikaci POV-Ray , druhá – vestavěná technologie NVIDIA OptiX , třetí použití Embree - jádro pro sledování paprsků vyvinuté společností Intel.

Výběr a úprava kvality obrazu

Málokdy se podaří vytvořit úspěšný fotorealistický snímek na první pokus. Obvykle budete muset vytvořit několik fotorealistických testovacích obrázků, které vám pomohou upravit polohu kamery, jas a polohu světel a také zkontrolovat, zda je animace správná. Poté se provede finální vizualizace.

Vytvoření fotorealistického obrazu však může trvat různě dlouho v závislosti na složitosti scény a parametrech, které určují kvalitu obrazu. Znalost těchto parametrů na jedné straně pomáhá vyhnout se zbytečnému času strávenému zkušebním snímkováním a na druhé straně pomáhá dosáhnout vyšší kvality výsledného snímku.

Existují různé parametry, které umožňují měnit kvalitu výsledného fotorealistického snímku.

Kvalita síťoviny . Tento parametr se nastavuje v parametrech dokumentu (příkaz ST: Document Parameters) a kromě fotorealismu ovlivňuje i kvalitu zobrazení objektů ve 3D okně.

Kromě toho lze pomocí panelu přistupovat k nastavení kvality obrazu Pohled .

Čím vyšší je tento parametr, tím déle trvá export scény do formátu POV, tím více paměti RAM využívá POV-Ray a čím déle POV-Ray předpřipraví scénu před vykreslením (Parsing). V tomto ohledu je vhodné při provádění předběžné vizualizace snížit kvalitu pletiva možná i na minimum. Při provádění finálního vykreslování je lepší nastavit kvalitu sítě na maximum.

1. Fotorealistický vzhled

Tento mechanismus pro generování fotorealistických snímků je založen na technologii NVIDIA OptiX. Je navržen tak, aby generoval vysoce kvalitní fotorealistické obrazy s přihlédnutím k osvětlení a také materiálovým vlastnostem, jako je průhlednost, index lomu, vlastnosti povrchu atd.

Mechanismus umožňuje získat fotorealistický obraz přímo z prostředí T-FLEX CAD, poskytuje pohodlné rozhraní pro správu parametrů scény, kvalitu generování obrazu a také možnost uložit výsledky generování do souboru a tisknout. Pomocí tohoto mechanismu můžete získat fotorealistický obraz nejen z 3D modelů, ale také z importovaných 3D obrázků.

Technologie NVIDEA OptiX se používá k vytváření fotorealistických videí při nahrávání animací demontáže v příkazu „3VX: Disassembly“

Třetí engine pro generování fotorealistických obrázků využívá Embree, ray tracing engine vyvinutý společností Intel.

Embree využívá pro své výpočty centrální procesor a vyznačuje se vysokým výkonem a kvalitou obrazu.

Rozhraní pro práci s NVIDIA Optix je totožné s rozhraním pro práci s Embree, proto budou níže popsány společně.

Práce s týmem

Chcete-li volat volbu, použijte příkaz:

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhled → Fotorealismus → Fotorealistický vzhled (NVIDIA GPU)
Klávesnice	Textové menu
<3RV>	Nástroje > Fotorealistické zobrazení (NVIDIA GPU)

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhled → Fotorealismus → Fotorealistický pohled (CPU)
Klávesnice	Textové menu
	Nástroje > Fotorealistické zobrazení (CPU)

Po aktivaci příkazu se objeví nové okno, ve kterém se obrázek vygeneruje.

Kvalita vytvořeného obrázku do značné míry závisí na počtu iterací. Iterace je výpočet barvy obrazových pixelů. Počet iterací závisí na velikosti obrázku, hustotě sítě a počtu objektů.

Počet iterací je zobrazen ve spodní části obrazovky.

V závislosti na výkonu počítače, složitosti modelu a specifikované kvalitě obrazu může proces generování obrazu trvat několik minut až několik hodin.

Panel nástrojů zobrazuje možnosti pro práci s příkazem.

Vytiskněte obrázek. Umožňuje vytisknout výsledný obrázek.

Uložit obrázek. Umožňuje exportovat výsledný obrázek do souborů v rastrových formátech *.bmp, *.jpg, *gif, *tiff, *tif, *.png, *.tga. Soubor můžete pojmenovat a určit, kam bude uložen.

Zobrazit možnosti . Umožňuje nastavit parametry generování snímků. Podrobnější popis možnosti je uveden níže.

Uzamknout parametry zobrazení. Umožňuje opravit směr pohledu a měřítko obrazu. Otočení modelu je nemožné.

Restartujte generování. Restartuje generování fotorealistického obrázku a aktuální výsledky se resetují.

Pozastavit generování. Umožňuje dočasně zastavit generování snímků. Tím se uvolní prostředky počítače vynaložené na tento proces, což zvyšuje výkon.

Výběr kvality generovaného obrázku. V rozevíracím seznamu můžete vybrat jednu ze čtyř hodnot kvality obrazu.

Pro obrázky konceptů se používá nízká a střední kvalita. Při výběru této kvality systém automaticky vypočítá minimální počet iterací potřebných k získání snímků s určitou úrovní „šumu“.

Chcete-li získat co nejrealističtější obrázky, měli byste vybrat kvalitu Vysoká nebo Maximální. Při maximální kvalitě je počet iterací neomezený.

Výběr aktuální aktivní kamery. Umožňuje vybrat jednu z kamer přítomných ve 3D scéně. Snímek bude vytvořen podle polohy vybrané kamery.

Kromě výše uvedených možností „Kvalita obrazu" Lze jej změnit pomocí rozevíracího seznamu v okně ST: Parametry dokladu na záložce “ 3D".

Čím vyšší kvalita, tím vyšší hustota sítě. Pro získání co nejrealističtějších snímků se doporučuje nastavit kvalitu alespoň na " Zvýšeno."

Tento parametr je zvláště důležitý, pokud má model zaoblené povrchy.

Vizuálně rozlišujte mezi obrázky různé kvality.

Velmi hrubý	Standard	Velmi vysoko

Proces vytváření fotorealistických obrázků má vysoké požadavky na systémové charakteristiky. Podrobnější informace o nich naleznete na našich webových stránkách nebo v kapitole „Rychlý start“.

Generování obrazu lze kdykoli zastavit. Výsledný výsledek lze pomocí volby uložit do počítače nebo pomocí volby ihned odeslat k tisku.

Výsledek operace:

Fotorealistický obraz

Soubory s příklady vytváření fotorealistických obrázků jsou v knihovně "3D příklady 15\Servisní nástroje\Materiály a fotorealismus».

Pro snadné použití můžete na obrazovce současně zobrazit okno fotorealistického pohledu a okno modelu. Chcete-li to provést, musíte použít příkaz „WO: Otevřete nové okno dokumentu».

V zobrazeném dialogovém okně musíte z rozevíracího seznamu vybrat „Fotorealistický vzhled" Pomocí čtyř rozevíracích seznamů můžete nakonfigurovat pohodlné uspořádání oken na obrazovce.

Možnosti obrázku

Zapadnout do okna . Tato možnost je aktivní pouze tehdy, když je "" Když je tato možnost povolena, obraz zadané velikosti se zcela zobrazí na obrazovce. Pevná velikost obrázku. Po aktivaci umožňuje nastavit velikost vytvořeného obrázku. Tím povolíte možnost panelu nástrojů „Uzamknout parametry zobrazení". Velikost obrázku se udává v pixelech. Obraz zadané velikosti bude vytvořen celý, bez ohledu na to, zda se vejde na obrazovku nebo ne. Pro získání vysoce kvalitních obrázků se doporučuje nastavit pevnou velikost obrázku na co největší. Kvalita obrazu. Tato možnost opakuje seznam nastavení z hlavního panelu. Jediným rozdílem je možnost ručně nastavit počet iterací výběrem kvality obrazu "Zvyk“ a do pole zadejte požadované číslo. Počet odrazů paprsku. Tento parametr je důležitý při generování lomů a odrazů.

Nastavení pozadí a textury se zcela shodují se stejnojmennými standardními parametry 3D zobrazení. Více si o nich můžete přečíst v kapitole „Práce s 3D pohledovým oknem».

Faktor okolního jasu. Umožňuje upravit jas scény úpravou množství světla dopadajícího na objekty.

Standardně jsou nastaveny optimální parametry pro vytvoření fotorealistického obrázku.

Příklady fotorealistických obrázků

NVIDIA Optix:

Embree:

2. Realistický obraz

Tento mechanismus využívá technologii POV-Ray, což je program, který využívá ray tracing. Podmínky pro generování obrazu jsou specifikovány v T-FLEX CADu v textové podobě. Aplikace POV-Ray je součástí balení. Kromě toho lze aplikaci stáhnout z příslušné webové stránky.

Obrázek v T-FLEX CAD Fotorealistický obrázek (POV-Ray)

Fotorealistický obraz je získán pomocí ray-tracingu. K tomu použijte aplikaci POV-Ray, která je součástí dodávky.

Je třeba poznamenat, že aplikace POV-Ray vyžaduje samostatnou instalaci. Chcete-li to provést, na instalačním disku CD musíte vybrat soubor „ povwin36.exe "z adresáře "POV-Ray". Instalace POV-Ray se provádí v angličtině. Uživatelům, kteří neznají anglický jazyk, se doporučuje kliknout na všechna tlačítka schválení ([ Další ], [Ano] nebo [Souhlasím ]) v postupně se objevujících dialogových oknech.

Pro získání fotorealistického 3D obrazu je scéna exportována do formátu POV pomocí nastavení aktuálního 3D okna. Dále se automaticky spustí aplikace POV-Ray, která vygeneruje výsledný obrázek. Jakmile je generování dokončeno, výsledný obrázek lze prohlížet v zobrazovacím okně a v případě potřeby uložit do souboru.

Při exportu do POV-Ray jsou textury aplikovány na objekty stejným způsobem, jako jsou zobrazeny v okně T-FLEX CAD 3D. Navíc spolu s POV-Ray můžete používat textury všech formátů podporovaných POV-Ray (gif, tga, iff, ppm, pgm, png, jpeg, tiff, sys).

POV-Ray funguje paralelně s jinými systémy, tzn. Po spuštění této aplikace můžete pokračovat v práci v T-FLEX CAD. V závislosti na složitosti generovaného obrazu však může POV-Ray vyžadovat více zdrojů a pak se práce v T-FLEX CAD zpomalí.

Práce s týmem

Chcete-li vytvořit fotorealistický obrázek, použijte „3VY: Vytvořte realistický obraz" Tento příkaz je dostupný, když je aktivní 3D okno. Před vyvoláním příkazu je potřeba nastavit 3D scénu do požadované polohy, nastavit potřebný materiál pro operace, světelné zdroje (můžete použít světelné zdroje na kameře). Při vytváření fotorealistického obrazu se doporučuje použít perspektivní promítání.

Příkaz se volá následujícím způsobem:

Piktogram	Stuha
	Nástroje → Vzhled → Fotorealismus → Realistický obraz (POV-ray)
Klávesnice	Textové menu
<3VY >	Nástroje > Realistický obrázek (POV-ray)

T-FLEX CAD ukládá informace o umístění aplikace POV-Ray a kontroluje její přítomnost při každém přístupu.

V případě, že je POV-Ray voláno poprvé a také pokud systém nemůže tuto aplikaci najít, T-FLEX CAD si vyžádá cestu k ní. V tomto případě se na obrazovce objeví dialogové okno, pomocí kterého je třeba nastavit cestu k aplikaci POV-Ray. Aplikace se obvykle nachází v následující cestě: "Program Files\POV-Ray pro Windows v3.6\bin" Absence odpovídajícího adresáře znamená, že aplikace není nainstalována (viz odstavec „Základní ustanovení”).

Po vyvolání příkazu se na obrazovce objeví dialogové okno.

Šířka a výška . Nastavte šířku a výšku vytvořeného fotorealistického obrázku v pixelech. Ve výchozím nastavení je nastavena velikost aktuálního 3D okna.

Vyhlazení barev. Zodpovědný za vyhlazení barev generovaného obrázku. Hodnota tohoto parametru musí být větší než 0.

Čím nižší je tato hodnota, tím měkčí bude přechod z jedné barvy do druhé vypadat, ale v tomto případě bude vykreslování (tedy výpočet obrazu) trvat déle. Hodnotu tohoto parametru lze vybrat ze seznamu nebo nastavit nezávisle.

POV-Ray používá k popisu 3D scény speciální jazyk. S jeho pomocí je možné nastavit velké množství různých charakteristik pro povrch materiálu, ale i pro vnitřek materiálu. Proto má materiál v T-FLEX CAD speciální instrukce, které určují, jak bude materiál vypadat při vykreslení v POV-Ray (příkaz „3MT:Upravit materiály", tlačítko [ Materiál POV ]). Při kontrole "Používejte náhražky materiálů“, budou tyto instrukce přeneseny do POV-Ray. Všechny materiály dodávané se systémem obsahují specifické pokyny pro POV-Ray. Kromě materiálů budou do POV exportovány další pokyny pro světelný zdroj (viz "Možnosti světelného zdroje", parametr "POV instrukce").

Pokud zaškrtávací políčko " Používejte náhražky materiálů» je zakázáno, pokyny automaticky generované T-FLEX CAD budou odeslány do POV-Ray na základě vlastností materiálu, jako je barva a odrazivost.

Ve 3D okně je ke kameře standardně přiřazen jeden nebo více světelných zdrojů. Tyto světelné zdroje jsou orientovány vzhledem ke kameře a pohybují se s ní (viz popis "Možnosti 3D zobrazení"). Pokud zaškrtávací políčko "Exportujte světla na kameře» je zapnuto, tyto světelné zdroje se přenesou do POV-Ray.

Uložit výsledek do. Zobrazí se cesta k dočasně vygenerovanému výstupnímu souboru, který POV-Ray použije k uložení výsledného obrázku ve formátu bmp a T-FLEX CAD k jeho načtení. Pokud se tedy aplikace T-FLEX CAD zavře před získáním výsledku, obrázek z tohoto souboru lze později zobrazit pomocí jakéhokoli jiného prohlížeče obrázků.

Všechny soubory dočasně vytvořené během procesu generování obrazu jsou vytvořeny ve složce zadané v systémové proměnné TEMP. Po vytvoření obrázku jsou všechny soubory kromě výstupního odstraněny. Samotný výstupní soubor je uložen v této složce, dokud není vytvořen nový fotorealistický obrázek.

Informace pro uživatele se zkušenostmi s POV-Ray

Parametry světelného zdroje. Při vytváření fotorealistického obrazu pomocí konvenčních světelných zdrojů jsou stíny objektů velmi jasné, protože světelné zdroje jsou nekonečně malé. Ve skutečnosti se to stává velmi zřídka, takže stíny jsou nejčastěji vyhlazeny. Použití zdrojů rozptýleného světla vyhladí stíny a zlepší kvalitu a realističnost obrazu. V difuzních světelných zdrojích se místo jednoho bodového světelného zdroje používá několik vzájemně posunutých bodových zdrojů. Čím více jsou posunuty, tím méně jasný bude stín. Čím větší počet bodových zdrojů má difúzní zdroj, tím vyšší je rozostření stínu a tím více času zabere vykreslení.

Normální světlo Okolní světlo

Difuzní zdroj světla v POV-Ray je soubor bodových zdrojů světla. Tyto světelné zdroje jsou umístěny ve formě obdélníku, orientovaného nějakým způsobem vzhledem k určenému středu. Počet světelných zdrojů podél každé strany obdélníku se může lišit. Aby se světelný zdroj vytvořený v T-FLEX CAD stal zdrojem rozptýleného světla v POV-Ray, musí být ve vlastnostech světelného zdroje v poli “POV Instructions” zapsáno následující:

area_light<0.035, 0, 0>, <0, 0.035, 0.035>, 5, 5 adaptivní 1 jitter

Zde jsou v trojúhelníkových závorkách uvedeny souřadnice protilehlých rohů obdélníku vzhledem k výchozímu bodu (bodu, ve kterém se nachází zdroj rozptýleného světla). "5, 5" je počet světelných zdrojů v každém směru. V tomto případě je celkový počet bodových světelných zdrojů 5x5=25. „adaptivní 1 jitter“ - další parametry, včetně optimalizace výpočtů stínů.

Anti aliasing. Během normální vizualizace může na hranicích objektů docházet ke gradaci a nespojitosti tenkých čar. Vyhlazení pomocí dodatečných výpočtů může snížit negativní dopad těchto jevů.

Okraj zubaté vyhlazování povoleno

Anti-aliasing je založen na vykreslování částí scény se zvýšeným rozlišením. Zároveň se zpomaluje vykreslování scény. Proto byste během fáze zkušebního vykreslování neměli povolovat vyhlazování. Pro finální vykreslení je ale vhodné povolit vyhlazování.

Difuzní osvětlení (Radiosity). Běžné vykreslování počítá s přímým osvětlením, při kterém jsou osvětleny pouze ty oblasti předmětů, které jsou přímo osvětleny světlem ze světelného zdroje. Ve skutečném světě však světlo nepochází pouze ze zdrojů. Odráží se i od předmětů osvětlených přímým světlem. POV-Ray má schopnost umožnit mechanismus pro výpočet difúzního osvětlení, což v některých případech pomáhá zlepšit realističnost obrazu.

Normální osvětlení Okolní osvětlení

Vzhledem k velkému množství dodatečných výpočtů může použití mechanismu difuzního osvětlení vést k výraznému zpomalení vykreslování. Proto by mělo být použití okolního osvětlení při zkušebním zobrazování prováděno pouze při nízkém rozlišení.

Chcete-li povolit mechanismus rozptýleného osvětlení, přejděte na " Povolit čáry "Okno". Vytvoření fotorealistického obrázku» zapište si následující:

globální nastavení(

radiosity (počítat 500 minimum_reuse 0,018 jas 0,8))

Význam těchto pokynů, stejně jako další informace týkající se mechanismu difuzního osvětlení, byste měli nalézt v dokumentaci aplikace POV-Ray.

Rozlišení obrazu. Tento parametr výrazně ovlivňuje čas strávený vizualizací. Při nezměněné kvalitě obrazu je rychlost vykreslování přímo úměrná ploše výsledného obrazu. Při testování vizualizace se můžete omezit na malá rozlišení, například 320*240.

Další soubor INI: Když spustíte aplikaci POV-Ray, vytvoří se soubor s příponou ini, kam se zapíší exportovaná nastavení. V případě potřeby můžete zadat další nastavení a dokonce přepsat ta vygenerovaná v T-FLEX CAD jejich zadáním v tomto souboru. V tomto případě je název tohoto souboru uveden v poli tohoto dialogu.

Zahrnout řádky : Do pole tohoto dialogu můžete vložit řetězce, což jsou výrazy zapsané ve formátu POV, které budou vloženy do exportovaného souboru.

Vysvětlení: Když spustíte příkaz, vytvoří se soubor POV, který má následující strukturu:

● <генерируемые переменные>

● <включаемые строки>

● <экспортированная 3D сцена>.

Generované proměnné

V exportovaném souboru jsou zahrnuty následující proměnné:

● fAspectRatio – šířka/výška obrazovky. Při přepisování nastavení Šířka a Výška v dalším souboru INI je třeba tuto proměnnou přepsat pomocí<включаемые строки>.

● vSceneMin a vSceneMax – vrcholy krychle, které omezují 3D scénu ve 3D prostoru.

● vSceneCenter – střed krychle.

● fSceneSize – délka úhlopříčky krychle.

● vCameraPos – poloha kamery.

● vCamera2Scene – vektor z vCameraPos do středu krychle.

● fCamera2Scene – délka vektoru vCamera2Scene.

● cBackColor – barva pozadí.

Tyto proměnné lze přepsat nebo použít v<включаемых строках>.

Například:

#declare cBackColor<0.1, 0.1, 0.1>

vzdálenost fCamera2Scene / 2

rgb<0, 0, 1>

fog_offset vSceneMin . z

fog_alt (vSceneMax . z – vSceneMin . z) / 4

nahoru<0, 0, 1>

předefinuje barvu pozadí a nastaví modrou mlhu v závislosti na poloze a velikosti 3D scény.

Po nastavení všech potřebných parametrů pro vytvoření fotorealistického obrázku je potřeba kliknout na tlačítko [ OK ]. Někdy se při spouštění POV-Ray může objevit dialogové okno "", pro spuštění aplikace v tomto případě stačí kliknout na tlačítko [ OK].

Při vytváření animace s povoleným fotorealismem v příkazu ":Animujte model" je vhodné počkat, až se první snímek vykreslí v POV-Ray, abyste se ujistili, že okno " O POV-Ray(tm) pro Windows “ se neobjevuje a neruší vytváření animace.

Po spuštění POV-Ray se ovládání přenese do T-FLEX CADu (tj. můžete s ním dále pracovat). Na konci generování obrazu nebo pokud je přerušeno, se na obrazovce objeví následující zpráva:

Pokud potřebujete zobrazit výsledný obrázek, musíte kliknout na tlačítko [ Ano ]. V důsledku toho se otevře okno pro prohlížení, jehož obrázek lze uložit do souboru. Pokud zobrazení a uložení výsledného obrázku není nutné, klikněte na [ Ne ]. V tomto případě bude výsledek fotorealistického obrázku nějakou dobu uložen v systémovém adresáři (dokud nebude vytvořen další fotorealistický obrázek) TEPL.

Před dokončením generování obrázku můžete znovu spustit POV-Ray (počet takových spuštění není omezen). Poté T-FLEX CAD při exportu do POV znovu spustí aplikaci POV-Ray po dokončení procesu generování předchozího obrázku. Je tak implementována fronta úloh pro generování obrázků, tzn. nová úloha se spustí po dokončení generování předchozí.

Příklady fotorealistických obrázků CAD modelů T-FLEX

Prototypy pro fotorealismus

Ve standardní instalaci existují prototypy speciálně navržené pro rychlé vytvoření fotorealistického obrazu. Chcete-li vytvořit dokumenty založené na těchto prototypech, musíte zavolat příkaz „:Vytvořte nový dokument založený na souboru prototypu“ a na kartě „ Fotorealismus » vyberte jeden ze dvou prototypů: « Pokoj" nebo " Létání kolem objektu».

V každém z těchto prototypů je předem vytvořeno několik světelných zdrojů, kamera a souřadnicový systém pro propojení 3D fragmentu. Polohu těchto prvků lze změnit podle vašeho uvážení přesunutím odpovídajících prvků v okně výkresu. Ve 2D okně je také malý návod, jak používat prototyp.

Obvykle se práce s těmito prototypy provádí následovně: na základě jednoho z prototypů se vytvoří nový dokument. Do tohoto dokumentu je vložen 3D model (ve vhodném měřítku) jako 3D fragment nebo 3D obrázek, jehož fotorealistický obraz je třeba získat. Dále je provedeno několik zkušebních renderů pro určení vhodného umístění světelných zdrojů a kamery. Na závěr je provedena finální vizualizace.

Nastavení, která je třeba zadat pro zkušební a finální vizualizaci, budou popsána níže. Nejprve je však nutné mluvit o charakteristických rysech každého z prototypů.

Prototyp "pokoj" » je určen k vytvoření statického obrazu. V tomto prototypu se scéna skládá z „místnosti“, dvou světel a kamery. Navíc byl pro pohodlí předem vytvořen souřadnicový systém pro propojení 3D fragmentu. Ve výchozím nastavení nejsou dvě stěny a strop „místnosti“ viditelné, ale lze je zviditelnit, pokud zrušíte zaškrtnutí políčka „Skrýt strop“ ve 2D okně.

Prototyp" Létání kolem objektu“ je určen jak pro tvorbu statického obrazu, tak pro tvorbu fotorealistické animace, při které se kamera pohybuje kolem objektu. Jeviště se skládá z velké kruhové plošiny, tří světelných zdrojů a kamery. Ve scéně byl předem vytvořen souřadnicový systém pro propojení 3D fragmentu. Poloha kamery navíc souvisí s výrazem a závisí na snímku, ve kterém se scéna nachází. Ve 2D okně je potřeba nastavit dobu trvání animace (tedy dobu, po kterou kamera obletí objekt a vrátí se na původní místo). Scéna musí být animována pomocí proměnné „frame“ s ohledem na to, že počet snímků za sekundu je 25.

Příklad použití prototypu "Létání kolem objektu" se nachází v knihovně "3D příklady 15", ve složce "Servisní nástroje\ Fotorealistický obrázek\ Průlet kolem objektu". Otevřením souboru "Scéna založená na prototype.grb", musíte vybrat kameru ve 3D okně " Fotoaparát " Dále musíte použít příkaz „AN: Animate model“ a provést animaci na proměnné „frame“ od 0 do 250 s kroky 1.

Představte si, jak objekt zapadne do stávající budovy. Je velmi výhodné zobrazit různé možnosti projektu pomocí trojrozměrného modelu. Zejména můžete měnit materiály a nátěry (textury) prvků projektu, kontrolovat osvětlení jednotlivých ploch (v závislosti na denní době), umisťovat různé interiérové ​​prvky atd.

Na rozdíl od řady CAD systémů, které pro vizualizaci a animaci využívají přídavné moduly nebo programy třetích stran, má MicroStation vestavěné nástroje pro vytváření fotorealistických obrázků (BMP, JPG, TIFF, PCX atd.), stejně jako pro nahrávání animačních videí. ve standardních formátech (FLI, AVI ) a sada snímků snímek po snímku (BMP, JPG, TIFF atd.).

Vytvářejte realistické obrázky

Vytváření fotorealistických obrázků začíná přiřazením materiálů (textur) k různým prvkům projektu. Každá textura se aplikuje na všechny prvky stejné barvy ve stejné vrstvě. Vzhledem k tomu, že maximální počet vrstev je 65 tisíc a barev je 256, lze předpokládat, že je možné aplikovat individuální materiál na jakýkoli prvek projektu.

Program poskytuje možnost upravit libovolnou texturu a vytvořit novou na základě rastrového obrázku (BMP, JPG, TIFF atd.). V tomto případě můžete pro texturu použít dva obrázky, z nichž jeden je zodpovědný za reliéf a druhý za texturu materiálu. Reliéf i textura mají různé parametry umístění na prvek, jako jsou: měřítko, úhel natočení, odsazení, způsob vyplnění nerovných povrchů. Reliéf má navíc parametr „výška“ (měnitelný v rozsahu od 0 do 20) a textura má zase váhu (měnitelná v rozsahu 0 až 1).

Kromě vzoru má materiál tyto přizpůsobitelné parametry: rozptyl, difúze, lesk, leštění, průhlednost, odraz, lom, základní barva, barva zvýraznění a schopnost materiálu zanechávat stíny.

Mapování textury lze zobrazit na standardních 3D tělesech nebo na libovolném prvku projektu a můžete použít několik typů stínování prvků. Jednoduché nástroje pro tvorbu a úpravu textur umožňují vytvořit téměř jakýkoli materiál.

Neméně důležitým aspektem pro tvorbu realistických obrazů je způsob vizualizace (renderování). MicroStation podporuje následující známé metody stínování: odstranění skrytých čar, stínování skrytých čar, konstantní stínování, hladké stínování, stínování Phong, ray tracing, rádiové město, sledování částic. Během vizualizace lze obraz vyhlazovat (odstranit aliasing) a také vytvořit stereo obraz, který lze sledovat pomocí brýlí se speciálními světelnými filtry.

Existuje řada nastavení kvality zobrazení (odpovídající rychlosti zpracování obrazu) pro metody sledování paprsků, rádiového města a sledování částic. Pro urychlení zpracování grafických informací podporuje MicroStation metody grafické akcelerace technologie QuickVision. Pro prohlížení a úpravu vytvořených snímků jsou k dispozici i zabudované modifikační nástroje, které podporují následující standardní funkce (které ovšem nemohou konkurovat funkcím specializovaných programů): gama korekce, úprava odstínu, negativ, rozostření, barevný režim, oříznutí, změna velikosti, rotace, zrcadlení, převod do jiného formátu dat.

Při vytváření realistických obrázků je značná část času věnována umístění a správě světelných zdrojů. Světelné zdroje se dělí na globální a lokální osvětlení. Globální osvětlení se zase skládá z rozptýleného světla, blesku, slunečního světla a oblohy. A pro slunce se spolu s jasem a barvou nastavuje úhel azimutu a úhel nad horizontem. Tyto úhly lze automaticky vypočítat na základě zadané geografické polohy objektu (v libovolném bodě zeměkoule vyznačeném na mapě světa) a také na základě data a času zobrazení objektu. Světlo oblohy závisí na oblačnosti, kvalitě (neprůhlednosti) vzduchu a dokonce i na odrazu od země.

Místní světelné zdroje mohou být pěti typů: vzdálené, bodové, kuželové, povrchové, obloha. Každý zdroj může mít tyto vlastnosti: barvu, svítivost, intenzitu, rozlišení, stín, útlum na určitou vzdálenost, úhel kužele atd.

Světelné zdroje mohou pomoci identifikovat neosvětlené oblasti objektu, kde je potřeba instalovat dodatečné osvětlení.

Kamery se používají k prohlížení prvků projektu z určitého úhlu a k libovolnému pohybu pohledu v souboru. Pomocí ovládacích kláves klávesnice a myši lze nastavit devět typů pohybu kamery: létání, otáčení, klesání, klouzání, chůze, otáčení, plavání, pohyb na vozíku, naklánění. Ke klávesnici a myši lze připojit čtyři různé druhy pohybu (režimy se přepínají podržením kláves Shift, Ctrl, Shift + Ctrl).

Kamery umožňují zkoumat předmět z různých úhlů a nahlížet dovnitř. Změnou parametrů kamery (ohnisková vzdálenost, úhel objektivu) můžete změnit perspektivu pohledu.

Pro vytvoření realističtějších obrázků je možné připojit obrázek na pozadí, například fotografii stávající krajiny.

Většina uživatelů si je dobře vědoma toho, kterou PC komponentu používáme k získání obrazu na monitoru – přirozeně se jedná o grafický adaptér. Ale málokdo zná jemnosti a nuance technologií pro zvýšení realističnosti trojrozměrného obrazu, protože v naší době rychlého rozvoje 3D grafiky a vzniku mnoha realistických počítačových her nestačí pouze zobrazit dobrý obraz na monitoru, musíte jej vytvořit co nejrealističtější.

Podíváme se na nejběžnější technologie, které již byly zavedeny a aktivně je používají výrobci grafických karet. Tento materiál je určen pro zkušené uživatele a poskytuje podrobnější úvod do technologie než jen povrchní přehled.

Technologie mapování MIP

Začněme snad nejčastěji používanou technologií, která je tzv MIP mapování. Hlavním účelem této technologie je zlepšit kvalitu texturování 3D objektů.

Aby obraz vypadal realističtěji, musí vývojáři vzít v úvahu tak důležité pojmy, jako je hloubka scény. Realismus v tomto případě zahrnuje vysoce kvalitní rozostření, jak se obraz vzdaluje, a také změnu barevných odstínů. Proto se pro stavbu jakéhokoli typu povrchu používá mnoho různých textur, což umožňuje tento jev regulovat. Pokud je například nutné vytvořit obrázek silnice, která směřuje k horizontu, pak při použití jedné textury můžete na realismus jednoduše zapomenout, protože na pozadí se objeví plná barva nebo blikání.

Je to právě tato technologie, která se používá k implementaci této sady textur. Mip mapování, umožňuje používat textury s různou mírou detailů, což přidává své výhody, například realističnost vozovky, která je popsána výše.

Principem činnosti je určit pro každý pixel obrázku odpovídající Mip-mapu a následně dojde k výběru jednoho texelu (pixelové mapy), který je pixelu přiřazen. Jedná se o tak komplexní systém texturování obrazu, ale právě díky tomuto systému pociťujeme ve hrách a 3D filmech mnohem větší realističnost.

Filtrační technologie

Tyto technologie se obvykle používají ve spojení s technologií mapování Mip. K opravě různých texturovacích artefaktů jsou zapotřebí filtrační technologie. Zjednodušeně řečeno, smyslem filtrování je vypočítat barvu objektu na základě sousedních pixelů.

Existují různé typy filtrace:

Bilineární. Když je objekt v pohybu, mohou být patrné různé typy přetahování pixelů, což zase způsobuje efekt blikání. Pro omezení tohoto efektu se používá bilineární filtrace, jejímž principem je výběr čtyř sousedních pixelů pro zobrazení povrchu toho aktuálního.

Trilineární.Princip činnosti trilineárního filtrování je podobný bilineárnímu filtrování, ale zde je pro určení barvy aktuálního pixelu použita průměrná hodnota 8 pixelů. Trilineární filtrování řeší mnoho chyb spojených s texturováním objektů a chybným výpočtem hloubky scény.

Anizotropní filtrování . Nejpokročilejší typ filtrace a dnes se používá ve všech nové video adaptéry. Pomocí anizotropního filtrování se jeden pixel vypočítá z 8–32 texelů (pixelů textury).

Anti-aliasing (technologie vyhlazování)

Podstatou technologie Anti-aliasing je eliminovat zubaté okraje objektů, jinými slovy vyhladit obraz.

Princip fungování nejběžnější technologie vyhlazování spočívá ve vytvoření hladkého přechodu mezi okrajem a barvou pozadí. Barva bodu, který leží na hranici objektů, je určena průměrnou hodnotou hraničních bodů.

Takže se smutkem napůl byly zváženy hlavní technologie pro zvýšení realismu trojrozměrného obrazu. Možná nebylo vše jasné, ale v žádném případě nebudou takovéto podrobné informace zbytečné.

Pro zvýšení realističnosti zobrazení textur překrývajících se na polygonech se používají různé technologie:

Anti aliasing

· MIP – mapování;

· filtrace textury.

Technologie anti-aliasing

Anti-aliasing je technologie používaná při zpracování obrazu k odstranění efektu „odstupňovaných“ hran (Aliasing) objektů. U rastrové metody tvorby obrazu se skládá z pixelů. Protože pixely mají konečnou velikost, lze na okrajích 3D objektů rozlišit tzv. schody nebo stupňovité hrany. Nejjednodušší způsob, jak minimalizovat efekt schodiště, je zvýšit rozlišení obrazovky, a tím snížit velikost pixelů. Tato cesta ale není vždy možná. Pokud se nemůžete zbavit efektu schodiště zvýšením rozlišení monitoru, můžete použít technologii Anti-aliasing, která vám umožní vizuálně vyhladit efekt schodiště. Nejčastěji používanou technikou je vytvoření hladkého přechodu z barvy čáry nebo okraje k barvě pozadí. Barva bodu ležícího na hranici objektů je určena jako průměrná hodnota barev dvou hraničních bodů.

Existuje několik základních technologií Anti-aliasing. Vůbec poprvé bylo dosaženo nejvyšší kvality výsledků s celoobrazovkovou antialiasingovou technologií FSAA (Full Screen Anti-Aliasing). V některých literárních zdrojích se tato technologie nazývá SSAA. Podstatou této technologie je, že procesor vypočítá obrazový snímek s mnohem vyšším rozlišením, než je rozlišení obrazovky, a poté, když se zobrazí na obrazovce, zprůměruje hodnoty skupiny pixelů na jednu; počet zprůměrovaných pixelů odpovídá rozlišení obrazovky monitoru. Pokud je například snímek s rozlišením 800x600 vyhlazen pomocí FSAA, bude obraz vypočítán s rozlišením 1600x1200. Při přechodu na rozlišení monitoru se zprůměrují barvy čtyř vypočtených bodů odpovídajících jednomu pixelu monitoru. Výsledkem je, že všechny linie mají hladké hranice přechodu barev, což vizuálně eliminuje efekt schodiště.

FSAA dělá spoustu zbytečné práce, zatěžuje GPU, vyhlazuje ne okraje, ale celý obraz, což je jeho hlavní nedostatek. K odstranění tohoto nedostatku byla vyvinuta ekonomičtější technologie - MSSA.

Podstata technologie MSSA je podobná technologii FSAA, ale s pixely umístěnými uvnitř polygonů se neprovádějí žádné výpočty. Pro pixely na hranicích objektů se v závislosti na úrovni vyhlazení dopočítají 4 a více dalších bodů, ze kterých se určí výsledná barva pixelu. Tato technologie je v současnosti nejrozšířenější.

Individuální vývoj výrobců video adaptérů je znám. NVIDIA například vyvinula technologii Coverage Sampling (CSAA), kterou podporují pouze grafické adaptéry GeForce počínaje 8. řadou (8600 - 8800, 9600 - 9800). ATI zavedla AAA (Adaptive Anti-Aliasing) do GPU R520 a všech následujících.

Technologie mapování MIP

Technologie se používá ke zlepšení kvality texturování trojrozměrných objektů. Aby 3D obraz vypadal realisticky, je třeba vzít v úvahu hloubku scény. Jak se budete vzdalovat od pozorovacího bodu, překryvná textura by měla vypadat stále rozmazanější. Proto se při texturování i homogenního povrchu nejčastěji používá ne jedna, ale několik textur, což umožňuje správně zohlednit perspektivní zkreslení trojrozměrného objektu.

Například je nutné znázornit dlážděnou ulici jdoucí hluboko do scény. Pokud se pokusíte použít pouze jednu texturu po celé délce, pak se při vzdalování od pozorovacího bodu mohou objevit vlnky nebo jen jedna plná barva. Faktem je, že v této situaci spadá několik pixelů textury (texelů) do jednoho pixelu na monitoru. Nabízí se otázka: jaký texel zvolit při zobrazování pixelu?

Tento problém je řešen pomocí technologie mapování MIP, což znamená možnost použití sady textur s různou mírou detailů. Na základě každé textury je vytvořena sada textur s nižší úrovní detailů. Textury takové sady se nazývají MIP mapy.

V nejjednodušším případě překrytí textury se pro každý pixel obrázku určí odpovídající mapa MIP podle tabulky LOD (Level of Detail). Dále je z MIP mapy vybrán pouze jeden texel, jehož barva je přiřazena pixelu.

Filtrační technologie

Typicky se technologie mapování MIP používá v kombinaci s technologiemi filtrování navrženými pro korekci artefaktů texturování MIP. Když se například objekt pohybuje dále a dále od pozorovacího bodu, dochází k přechodu z nízké úrovně mapy MIP na vyšší úroveň mapy MIP. Když je objekt ve stavu přechodu z jedné úrovně mapy MIP na druhou, objeví se zvláštní typ chyb vizualizace: jasně viditelné hranice přechodu z jedné úrovně mapy MIP na druhou.

Myšlenka filtrování spočívá v tom, že barva pixelů objektu se vypočítá na základě sousedních bodů textury (texelů).

První metodou filtrování textur bylo tzv. bodové vzorkování, které se v moderní 3D grafice nepoužívá. Další byl vyvinut bilineární filtrace. Bilineární filtrování bere vážený průměr čtyř sousedních pixelů textury k zobrazení bodu povrchu. S tímto filtrováním je kvalita pomalu rotujících nebo pomalu se pohybujících objektů s hranami (např. krychle) nízká (rozmazané okraje).

Vyšší kvalita dává trilineární filtrování, při kterém se pro určení barvy pixelu vezme průměrná hodnota barvy osmi texelů, čtyř ze dvou sousedních struktur, a jako výsledek sedmi operací míchání se určí barva pixelu.

S rostoucím výkonem GPU byl vyvinut anizotropní filtrace, která se s úspěchem používá dodnes. Při určování barvy bodu využívá velké množství texelů a zohledňuje polohu polygonů. Úroveň anizotropního filtrování je určena počtem texelů, které jsou zpracovány při výpočtu barvy pixelu: 2x (16 texelů), 4x (32 texelů), 8x (64 texelů), 16x (128 texelů). Toto filtrování zajišťuje vysokou kvalitu výstupního pohyblivého obrazu.

Všechny tyto algoritmy jsou implementovány grafickým procesorem grafické karty.

Aplikační programovací rozhraní (API)

Pro urychlení provádění 3D pipeline fází musí mít 3D grafický akcelerátor určitou sadu funkcí, tzn. v hardwaru, bez účasti centrálního procesoru, provádět operace nezbytné pro konstrukci 3D obrazu. Sada těchto funkcí je nejdůležitější charakteristikou 3D akcelerátoru.

Vzhledem k tomu, že 3D akcelerátor má vlastní sadu příkazů, je jeho efektivní použití možné pouze v případě, že aplikační program tyto příkazy používá. Ale protože existuje mnoho různých modelů 3D akcelerátorů a také různých aplikačních programů, které generují trojrozměrné obrázky, vyvstává problém s kompatibilitou: není možné napsat program, který by stejně dobře používal nízkoúrovňové příkazy různých akcelerátorů. . Je zřejmé, že jak vývojáři aplikačního softwaru, tak výrobci 3D akcelerátorů potřebují speciální balíček obslužných programů, který plní následující funkce:

efektivní převod požadavků aplikačního programu do optimalizované sekvence příkazů nízkoúrovňového 3D akcelerátoru s přihlédnutím k vlastnostem jeho hardwarového návrhu;

softwarová emulace požadovaných funkcí, pokud pro ně použitý akcelerátor nemá hardwarovou podporu.

K provádění těchto funkcí se nazývá speciální balíček utilit rozhraní pro programování aplikací (Rozhraní ApplicationProgram = API).

Rozhraní API zaujímá mezilehlou pozici mezi aplikačními programy vysoké úrovně a příkazy akcelerátoru nízké úrovně, které generuje jeho ovladač. Použití API eliminuje potřebu, aby vývojář aplikace pracoval s nízkoúrovňovými akceleračními příkazy, což zjednodušuje proces vytváření programů.

V současné době existuje několik rozhraní API ve 3D, jejichž oblasti použití jsou poměrně jasně vymezeny:

DirectX, vyvinutý společností Microsoft, používaný v herních aplikacích se systémem Windows 9X a novějšími operačními systémy;

OpenGL, používané zejména v profesionálních aplikacích (systémy počítačově podporovaného navrhování, systémy trojrozměrného modelování, simulátory atd.) běžící pod operačním systémem Windows NT;

Značková (nativní) API, vytvořené výrobci 3D akcelerátorů výhradně pro jejich Chipset s cílem co nejefektivněji využít jejich schopnosti.

DirectX je přísně regulovaný, uzavřený standard, který neumožňuje změny až do vydání jeho další, nové verze. To na jednu stranu omezuje možnosti softwarových vývojářů a zejména výrobců akcelerátorů, ale značně to zjednodušuje uživateli nastavení softwaru a hardwaru pro 3D.

Na rozdíl od DirectX je OpenGL API postaveno na konceptu otevřeného standardu s malou základní sadou funkcí a mnoha rozšířeními, která implementují složitější funkce. Výrobce čipové sady 3D akcelerátoru je povinen vytvořit BIOS a ovladače, které provádějí základní funkce Open GL, ale nemusí poskytovat podporu pro všechna rozšíření. To způsobuje řadu problémů spojených s tím, že výrobci píší ovladače pro své produkty, které jsou dodávány jak v plné, tak ve zkrácené podobě.

Plná verze ovladače kompatibilního s OpenGL se nazývá ICD (Installable Client Driver). Poskytuje maximální výkon, protože... obsahuje nízkoúrovňové kódy, které poskytují podporu nejen pro základní sadu funkcí, ale i pro její rozšíření. S ohledem na koncept OpenGL je samozřejmě vytvoření takového ovladače extrémně složitý a časově náročný proces. To je jeden z důvodů vyšší ceny profesionálních 3D akcelerátorů oproti herním.