Grafika 3D
Grafika trójwymiarowa to dziedzina grafiki komputerowej, która zajmuje się wizualizacją obiektów w przestrzeni 3D. Modele 3D to matematyczne reprezentacje obiektów, które mogą być wyświetlane lub używane w symulacjach. Renderowanie 3D przekształca modele w dwuwymiarowe obrazy, a druk 3D umożliwia tworzenie fizycznych reprezentacji tych modeli.
Geometria obiektów 3D
Reprezentacja geometryczna obiektów 3D może być realizowana na kilka sposobów:
- Siatka wielokątów: Obiekt składa się z płaskich wielokątów, głównie trójkątów lub czworokątów.
- Woksele: Obiekt zbudowany z elementarnych sześcianów, stosowany m.in. w diagnostyce medycznej.
- Opis matematyczny: Obiekty definiowane równaniami, np. powierzchnie parametryczne, kule czy płaszczyzny.
Dane 3D można uzyskać z rzeczywistego świata za pomocą tomografów, skanerów 3D czy zdjęć stereoskopowych. Technika motion capture rejestruje ruchy ludzi, co pozwala na naturalne animacje postaci.
Wizualizacja i Realizm
Wizualizacja 3D opiera się na rzutach prostokątnych i perspektywicznym. Używa się wirtualnych kamer do tworzenia obrazów scen, a głównym wyzwaniem jest określenie powierzchni widocznych. Realizm w grafice 3D osiąga się poprzez modelowanie oświetlenia, kolorów i faktur obiektów. Metody generowania realistycznych obrazów są często kosztowne obliczeniowo, ale techniki takie jak cieniowanie czy mapowanie tekstur są efektywnie wykorzystywane w grach.
Sprzęt i Oprogramowanie
Współczesne karty graficzne (GPU) przetwarzają obliczenia związane z grafiką 3D, w tym przekształcenia geometryczne oraz cieniowanie. Istnieje wiele programów do tworzenia grafiki 3D, które dzielą się na modelery i renderery.
Drukowanie 3D
Drukowanie 3D rozpoczęło się w 1984 roku, a pierwsze profesjonalne drukarki były używane w latach 90. Obecnie dostępne są różne modele drukarek 3D, które mogą wykorzystywać materiały takie jak żywice, tworzywa sztuczne czy metale. Drukarki 3D umożliwiają wytwarzanie:
- Gotowych produktów z plastiku
- Prototypów urządzeń
- Części do innych przedmiotów
- Form do produkcji
