Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-21

1 <a>#статьи</a>

2 <ul><li>18 июн 2020</li>

3 <li>0</li>

4 </ul>Мы каждый день видим 3D-графику, но не задумываемся, как она устроена изнутри. Давайте заглянем за ширму.

5 vlada_maestro / shutterstock

6 Пишет о программировании, в свободное время создаёт игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.

7 Современные компьютеры генерируют графику, которая почти неотличима от того, как видим жизнь мы. И если вам всегда было интересно, как создаются реалистичные шедевры (или вы занимаетесь чем-то похожим), то будет полезно узнать, как вообще работает 3D.

8 Давайте разберёмся, как обычные точки превращаются в 3D-графику:

9 Cyberpunk 2077 - Official Cinematic Trailer | E3 2019Персонажи, оружие, машины, пончики, пейзажи… всё, что вы видите в играх и фильмах с использованием 3D-графики, состоит из точек, граней и плоскостей. Вот, например, изображение трёхмерной сферы:

10 Кажется, что это просто гладкий шар, но на самом деле он состоит из множества точек -вершин(англ.vertices - вершины):

11 Чем больше вершин, тем более детализированной выглядит модель и тем больше ресурсов требуется компьютеру, чтобы отрисовать такой объект на экране.

12 Вершины соединяются друг с другом и образуютрёбра(англ.edge) и грани(англ.face):

13 Всё это образуетполигональную сетку(англ.polygon meshили просто меш, геометрия) -- совокупность вершин, рёбер и граней (плоскостей), которая определяет форму объекта.

14 У каждой вершины есть свои координаты по осямX,Yи Z. А то, как грань отображается на мониторе, зависит от её положения относительно камеры и источников света:

15 Изменяя меш, добавляя вершины и меняя их положение, мы можем создавать любые сложные объекты:

16 3D-моделирование в BlenderДля создания твёрдых объектов (англ.hard surface) 3D-художники обычно меняют положение граней вручную, как это показано выше.

17 При работе с персонажами чаще используетсяскульптинг(англ.sculpting) - напоминает лепку из пластилина:

18 Скульптинг в BlenderНо геометрия - не последний этап создания 3D-модели. Например, у моделей, созданных скульптингом, плохаятопология(то, как именно устроен меш) - слишком много задействовано вершин:

19 Чтобы исправить это, используют специальные инструменты дляретопологии - это когда удаляют лишние грани, чтобы оптимизировать модель.

20 Также нужно подготовитьматериал - это то, как окрашены разные грани или вся модель. Возможен как и простой цвет, так и изображение или паттерн.

21 Есть множество других важных моментов: анимирование, запекание текстур, составление карт нормалей и так далее. Всё это стоит вплотную изучить тем, кто собирается моделировать 3D. Сейчас же мы поговорим о более техническом вопросе.

22 Как на двумерном экране показать трёхмерную модель? В этом вопросе столько математики, что может показаться, будто это какая-то магия.

23 Пространство, в котором находятся объекты, называетсясценой.Всё, что на ней, существует пока только в памяти компьютера в виде данных о геометрии, материалах и прочем.

24 Чтобы компьютер понял, как это всё отобразить, нужен наблюдатель, чьими глазами он будет смотреть на сцену, -камера.А чтобы мы могли хоть что-то разглядеть, нуженисточник света.

25 Вот тут и начинается магия: компьютеру предстоит определить, как бы выглядела эта сцена с точки зрения камеры. Вот так это устроено:

26 Мы видим только то, что расположено между областями отсечения. Всё остальное, как можно догадаться, отсекается. Компьютер должен понять, какие цвета отобразить на мониторе в каждом из пикселей. Для этого он отправляет из камеры лучи и смотрит, во что они ударяются.

27 Если луч попадает в объект, то дальше компьютер проверяет, в какой именно полигон было попадание, какой материал у объекта, как падает свет, на каком расстоянии находится объект от камеры и многие другие переменные.

28 Всё это транслируется на плоскость проекции(англ.viewport) - двумерный квадрат в трёхмерном пространстве. Эта плоскость уже используется для того, чтобы составить изображение, которое будет показано на мониторе.

29 Процесс перевода 3D-сцены в 2D-изображение называетсярендерингом(англ.rendering) илиотрисовкой.

30 Мы узнали, как выводится одно изображение, но ведь 3D бывает ещё и в фильмах и играх, где постоянно происходит какое-то движение. На самом деле мы до сих используем тот же принцип анимации, что и несколько веков назад.

31 В 1877 году был изобретён праксиноскоп - барабан, обклеенный изнутри последовательностью изображений. В его центре есть ещё один барабан поменьше, обклеенный зеркалами. Если смотреть в центр устройства, когда оно вертится, можно увидеть иллюзию движения:

32 Сейчас это выглядит так:

33 <ul><li>На монитор транслируется отрисованная сцена.</li>

34 <li>Положение объектов на ней немного меняется.</li>

35 <li>И на экран выводится обновлённое изображение.</li>

36 </ul>Большинство современных мониторов могут выводить 60 картинок (кадров) в секунду (англ.Frames Per Second, FPS), благодаря чему создаётся ощущение плавности.

37 Сравнение плавности движения в играх при 30 FPS и 60 FPSВ случае с играми все кадры отрисовываются в реальном времени. То есть, пока пользователь играет, положение объектов на сцене меняется, компьютер 60 раз в секунду проверяет, как это всё выглядит, и обновляет изображение на мониторе.

38 Разумеется, это накладывает ограничения на качество изображения. Например, в играх только недавно появилась технологиятрассировки лучей(англ.Ray Tracing), которая позволяет программно рассчитывать рассеивание лучей света.

39 Вот, например, как выглядит сцена из Minecraft без RTX (технология трассировки лучей в видеокартах Nvidia):

40 И вот так она меняется с RTX:

41 Технология Ray Tracing делает свет и тени реалистичными, поэтому даже такие кубические игры, как Minecraft, выглядят очень правдоподобно.

42 В мультипликации же таких ограничений почти нет:

43 <ul><li>3D-художники составляют сцену.</li>

44 <li>Прописывают поведение камеры и объектов.</li>

45 <li>И запускают рендеринг видео.</li>

46 </ul>На это уходит достаточно много времени, но конечное видео можно проигрывать даже на очень слабых устройствах. При условии, что они поддерживают разрешение видео.

47 Хоть в этой статье не описана вся магия 3D в мельчайших деталях, с формулами и алгоритмами рендеринга, я надеюсь, вы стали лучше понимать, как это всё вообще работает.

48 Знание таких фундаментальных вещей делает вас профессиональнее, даже если никакого практического применения у них нет. Важно не только уметь что-то делать, но и понимать, зачем вы это делаете и на что повлияют ваши действия.

49 Если же вас интересует практическая сторона вопроса и вы хотите научиться создавать крутые 3D-модели, то можете записаться<a>на наш курс</a>. Вы выполните массу заданий, получите обратную связь от экспертов, прокачаете свои навыки и положите несколько проектов в портфолио.

50 <a>Научитесь: Профессия 3D-художник Узнать больше</a>