Что такое 3D-графика, для чего она нужна и почему актуальна

Содержание

• Трехмерная графика, 3D-моделирование и CGI
• Эволюция 3D-графики
• Виды компьютерной графики
• Основные компоненты 3D-графики
• Скульптинг как метод работы с компьютерной графикой
• Этапы создания 3D-изображений

Посмотрите на эти изображения. Перед вами фотографии или компьютерная графика?

Это 3D-графика — работа студентки годовой программы «Моушн-дизайнер».

Разбираемся, где сегодня используется 3D-графика, как она появилась и как создаются 3D-объекты.

Что такое трехмерная графика, 3D-моделирование и CGI

3D-графика — одно из направлений CGI (Computer Generated Imagery), сгенерированных компьютером изображений. К CGI относят любые изображения, созданные компьютером: 2D- и 3D-модели, и моушн-дизайн, и статичные изображения.

3D-модели — то, что создали в трех измерениях. Если у 2D-изображения два измерения (длина и высота), то для появления объема нужно добавить третье — глубину.

Наша способность видеть и ощущать мир в трех измерениях называется восприятием глубины. Все предметы, которые окружают нас, — от чашки до смартфона — объемные: с шириной, высотой и длиной. Но если для нас естественно воспринимать пространство, то компьютер надо этому обучить. Поэтому и появилось 3D-моделирование — создание трехмерных объектов с помощью специальных компьютерных программ.

Задача 3D-дизайнера: прорисовать объект, персонажа или пространство, продумать композицию кадра, освещение, цветопередачу так, чтобы создать полноценное объемное изображение.

Если вы создаете такие 3D-модели, то вы 3D-дизайнер, а если приводите их в действие, то 3D-аниматор. Это отдельная область CGI. И 3D-дизайнеры, и 3D-аниматоры могут заниматься созданием игр, брендингом, рекламой, работать с IT-продуктами или в кинематографе.

Эволюция 3D-графики

Создавать трехмерные изображения и передавать ощущение объемного пространства на плоскости человечество научилось давно. А вот делать это с помощью компьютера учится до сих пор.

Бум персональных компьютеров, появление мощных ноутбуков и широкая доступность интернета дали толчок к развитию и популярности 3D-графики в наши дни. Сравните графику 1994 и 2023 годов.

Трехмерная графика настолько вошла в повседневную жизнь, что мы видим ее повсюду каждый день и уже не удивляемся ей.

Области применения

3D-дизайнер может работать с:

• компьютерными играми и анимацией;
• кинематографом;
• дизайном интерьеров;
• архитектурой и строительством;
• рекламой и брендингом;
• разработкой интерфейсов приложений;
• промышленным дизайном.

В рекламе важна наглядность, и 3D-графика хорошо подходит для этих целей: иллюзию реальности можно и создать, и разрушить.

Брендам нужны креативные видео, которые будут разлетаться по соцсетям. В дизайне интерьеров для презентации элементов часто используют модели, а не фотографии реальных предметов. В промышленной сфере перед созданием готового объекта сначала делают его 3D-модель.

Виды компьютерной графики

Чтобы компьютер увидел пространство, его нужно описать. Развитие технологий и появление новых видов графики способствовало появлению 3D-моделирования. Графика бывает:

1. Растровой. В ней изображения состоят из точек — пикселей. Картинки на сайтах, в приложениях и в этой статье — примеры растровой графики. Они удобны и просты в создании и использовании, однако при масштабировании изображения его качество теряется.
2. Векторной. В ней изображение состоит из точек, каждая из которых описана формулой. Это позволяет менять формат изображения без потери качества, что удобно при дизайне логотипов.
3. Трехмерной. Она тоже описывает положение в пространстве формулой, но добавляет третье измерение, то есть третью ось координат. Задав координаты точек, можно описать любую фигуру в пространстве.

Виды дизайнеров: какие бывают профессии, связанные с дизайном

Рассмотрим профессии в дизайне и разберем, какие навыки и программы нужны дизайнерам разных направлений и какие плюсы и минусы есть у разных специализаций

Точка зренияBang Bang Education

Основные компоненты 3D-графики

Полигоны

Фигуры, из которых в трехмерной графике строится 3D-изображение, называются полигоны. Они состоят из вершин, граней и ребер:

1. Вершины — это точки.
2. Ребра — линии, которые их соединяют.
3. Грани — плоскости, которые появляются, когда мы соединяем вершины ребрами.

Чтобы построить 3D-картинку, необходимо сложить из полигонов нужную фигуру.

При создании предметов в 3D-графике используют полигоны с тремя и четырьмя вершинами. Полигоны с большим количеством углов сложно сглаживать (устранять эффект зубчатости и мерцания), текстурировать (накладывать текстуры на объект) и шейдить (добавлять света, тени и блики).

Полигональная сетка

Посмотрите на этот воздушный шар, он кажется гладким.

На самом деле он гладкий только для нашего глаза. Для компьютера он состоит из граней, ребер и вершин, то есть из полигонов.

Такой этап отрисовки предмета называется полигональной сеткой. На профессиональном сленге — меш.

Изменяя положение полигонов, можно создавать объекты разной формы. Чтобы точно задавать форму модели, в процессе работы используется режим отображения сетки (wire frame). Все объекты до рендеринга «сетчатые».

Чем сложнее объект, тем точнее детализация и больше вершин. Но объекты с большим количеством вершин сложно обрабатывать и сохранять, поэтому часто количество полигонов задано стандартом. Процесс выбора подходящего числа полигонов называется оптимизацией, а сам процесс организации сетки — топология.

Программы

Основные программы, в которых вы можете попробовать сделать трехмерное изображение уже сейчас.

Autodesk 3ds Max — профессиональная программа для создания трехмерной графики, визуализации и анимации. Попробовать можно бесплатно, а для полноценной работы нужно оформить подписку.

Autodesk Maya — включает все современные функции, необходимые при работе с 3D-графикой. Есть бесплатная версия, которая позволяет учиться и делать некоммерческие проекты.

Cinema 4D — универсальная программа. Позволяет моделировать, делать рендеринг, текстурирование и анимацию. Есть бесплатный пробный период.

ZBrush — программа с широким набором инструментов. Наиболее удобна для работы со скульптингом — технологией, позволяющей вылепливать модель.

Программы для моушн-дизайна

Какие программы нужны для работы моушн-дизайнера, чем они отличаются друг от друга и какой у них функционал

Точка зренияВаня Демидкин

Скульптинг как метод работы с компьютерной графикой

Если твердые предметы удобно создавать из граней — той технологии, что мы описали выше, — то для рисовки персонажей чаще применяют скульптинг. Это популярная при создании игр и кино технология. Процесс похож на лепку из пластилина: у художника есть изначально заданная форма, которую он вытягивает, сжимает, добавляет или убирает объем, идя от общего к частному.

Изображение, созданное таким образом, более сложно устроено, чем при классическом моделировании, так как имеет большее количество вершин. Чтобы их упростить, существует процесс ретопологии или оптимизации, когда лишние полигоны убирают, и модель из высокополигональной (high poly) становится низкополигональной (low poly).

Если вы мечтаете работать с персонажами и применять свои навыки в игровой и киноиндустрии, можете попробовать создать своего первого персонажа с помощью одной из этих программ:

1. Autodesk Mudbox.
2. ZBrush.
3. Blender.

Можно использовать и стандартные программы — 3ds Max, Maya, SketchUp, Cinema 4D — но в них удобно работать только с моделями с минимальным количеством полигонов.

Этапы создания 3D-изображения

Моделирование в 3D-графике

Первый этап, на котором создается форма 3D-объекта. Принцип создания моделей из полигонов мы подробно расписали выше. Он устроен чуть более сложно, включает baking (запекание текстур), составление текстурных карт, карт нормалей и другие аспекты. После этапа моделирования ваш предмет будет похож на каркас.

Анимация и композиция

Объекты готовы? Теперь надо продумать их взаимодействие между собой и с пространством.

Пространство, на котором представлены 3D-объекты, называется сценой. Чтобы компьютер показал зрителю, что происходит на этой сцене, ему нужно выбрать точку зрения. Это похоже на процесс съемки камерой.

Компьютер по-разному освещает сцену, анализирует свет, цвет и текстуру каждого полигона и выдает нам видимый объект на плоскости проекции — той области монитора, которую мы с вами видим.

На этом этапе и создается композиция. Если трехмерные изображения должны двигаться, добавляется анимация. Для этого можно использовать техники кадрирования, обратной кинематики, захвата движения и их комбинации.

Рендеринг: от модели к изображению

На этом этапе происходит переход из среды программы в конечный формат, который будут видеть пользователи, — из трехмерной сцены в двухмерное изображение. Здесь же работают с текстурами, типами поверхностей и освещением сцены. Это финальная часть. Изображение готово, его можно использовать, добавлять в макеты, передавать заказчику — все зависит от ваших целей.

Процесс работы целиком выглядит так:

Препродакшн:

• общение с заказчиком и работа с брифом;
• определение задачи проекта;
• создание концепции проекта;
• сбор референсов и мудборда.

Продакшн:

• создание моделей и анимации;
• создание текстур и световых схем.

Постпродакшн:

• монтаж и работа со звуком, если это 3D-ролик;
• доработка проекта;
• финальный рендер.

Курс «Моушн-дизайн и CG. Введение в профессию»

Пять вебинаров от практикующих специалистов, чтобы познакомиться с миром моушн-графики и дизайна. Освойте профессию и работайте из любой точки земного шара.

Смотреть бесплатно 💫

Резюмируя

Развитие технологий сделало 3D-графику доступной. Сейчас без нее не обходятся промышленность, кино, игры, реклама и маркетинг.

Компьютерная 3D-графика позволяет творить настоящую магию, создавая иллюзии и новые реальности. Поэтому 3D — это не только новая популярная техника работы на компьютере, но и безграничная возможность для творчества.

Если вы только планируете начать, не пугайтесь сложных терминов и обширной области применения. Помните, 3D-графика — один из способов выразить свои идеи и поделиться оригинальным взглядом на мир.

Полезные ресурсы для дальнейшего изучения 3D-графики

BBE: моушн-дизайн и CGI — канал нашей школы, посвященный моушн-дизайну и CG.

Несколько полезных постов: