1 of 46

Основні поняття тривимірної графіки. Класифікація програм для роботи з тривимірною графікою. Поняття про тривимірний друк

Нова українська школа

Урок 8

Інформатика 9

teach-inf.com.ua

за підручником

Бондаренко О.О. та ін.

2 of 46

Повторюємо

Раніше ви ознайомилися з основами графіки:

растрової

векторної

Розділ 2

§ 6

3 of 46

Повторюємо

Ви знаєте, що в растровій графіці числами кодуються кольори пікселів — найменших крапок, з яких складається зображення.

Розділ 2

§ 6

4 of 46

Повторюємо

Векторне зображення складається з ліній, і саме їхні математичні властивості слід закодувати числами, щоб його створити і зберегти.

Розділ 2

§ 6

5 of 46

Основні поняття тривимірної графіки

Сучасні комп'ютери дають змогу моделювати просторові об'єкти. Це відкрило нові можливості для:

наукового та технічного моделювання

створення рекламних відео

створення спецефектів

створення комп'ютерних ігор тощо

Розділ 2

§ 6

6 of 46

Тривимірна графіка

Як вам відомо, векторні й растрові зображення є двовимірними, тобто пласкими. Ще одним видом є тривимірна графіка.

Тривимірна графіка

(3D-графіка) — розділ комп’ютерної графіки, в якому розглядають методи створення зображень або відео шляхом моделювання об’ємних об’єктів у тривимірному просторі.

Розділ 2

§ 6

7 of 46

Тривимірна графіка

Існує низка програм для роботи з тривимірною графікою, що відрізняються призначенням та функціями. Умовно їх можна поділити на три групи:

Художнє моделювання

Технічне моделювання

Спеціалізовані програми

Розділ 2

§ 6

8 of 46

Тривимірна графіка

Художнє моделювання

Розробка реалістичних та фантастичних зображень і відеоматеріалів; дають змогу довільно змінювати форму об'єктів, добирати матеріали, змінювати їх властивості (колір, прозорість тощо), керувати рухами об'єктів і їх частин.

Blender

AUTODESK Maya

3ds Max

Розділ 2

§ 6

9 of 46

Тривимірна графіка

Технічне моделювання

Розробка деталей і пристроїв із точним дотриманням розмірів, що є принциповим під час підготовки конструкторської документації

AutoCAD

FreeCAD

Розділ 2

§ 6

10 of 46

Тривимірна графіка

Спеціалізовані програми

Sweet

Home 3D

моделювання розміщення меблів, дверей, вікон

RenderGold

підготовка декоративних елементів: малюнки для кнопок на сайті, рамки для світлин, візерунки для тла листівки

Розділ 2

§ 6

11 of 46

Тривимірна графіка

Щоб закодувати інформацію про форму просторового об’єкта, його поверхню потрібно уявно розбити на пласкі грані-многокутники (1) та зберегти дані про ці многокутники: координати вершин (3),

ребра (2), колір тощо.

Це дає змогу обертати зображення на екрані, розглядати його з різних боків, моделювати освітлення тощо.

Розділ 2

§ 6

12 of 46

Тривимірна графіка

Процес створення тривимірного зображення включає такі етапи:

1) моделювання, під час якого створюють усі об’єкти, уточнюють їхню форму та взаємне розміщення;

2) надання об’єктам кольору та текстур, налаштування освітлення;

3) налаштування анімації в разі розробки відео-матеріалу;

Розділ 2

§ 6

13 of 46

Тривимірна графіка

4) вимальовування (рендеринг) зображення чи відеоматеріалу, тобто формування кінцевого зображення на основі моделі з урахуванням властивостей матеріалів і джерел світла.

Продовження…

Розділ 2

§ 6

14 of 46

Застосування тривимірних моделей

Отже, тривимірне моделювання дало змогу змоделювати та змусити рухатися на екрані різні об’єкти. Цю технологію особливо вподобали:

художники, дизайнери,

конструктори,

розробники мультфільмів та інші фахівці.

Розділ 2

§ 6

15 of 46

Застосування тривимірних моделей

Тривимірне моделювання — процес створення комп’ютерної моделі об’єкта, яка є його візуальним об’ємним образом.

Тривимірна модель — візуальний об’ємний образ певного об’єкта.

Розділ 2

§ 6

16 of 46

Застосування тривимірних моделей

Розгляньмо кілька прикладів застосування тривимірних моделей.

Перший український 3D-анімаційний фільм «Микита Кожум’яка» вийшов 2016 року. Фільм режисера Манука Депояна знято за мотивами однойменної казки письменника Антона Сіяніки. Над його виробництвом протягом двох років працювало кількасот людей. Пізніше з’явилися фільми «Викрадена принцеса: Руслан і Людмила» (2018), «Клара та чарівний дракон» (2019) та ін.

Розділ 2

§ 6

17 of 46

Застосування тривимірних моделей

А також український SD-анімаційний фентезійний фільм «Мавка. Лісова пісня», створений 2023 року.

Розділ 2

§ 6

18 of 46

Застосування тривимірних моделей

Технологія доповненої реальності полягає в доданні штучних об’єктів до зображення на екрані, яке надає камера. Завдяки їй, навівши камеру на сторінку, скажімо, підручника біології, на екрані можна дослідити інтерактивну тривимірну модель кровоносної системи людини.

Розділ 2

§ 6

19 of 46

Застосування тривимірних моделей

Тривимірне моделювання та анімація стали потужними помічниками творців кіно. Найчастіше спеціальні відеоефекти застосовують для створення приголомшливих епізодів. Разом із тим вони корисні й для моделювання цілком буденних речей, наприклад, умеблювання.

Розділ 2

§ 6

20 of 46

Застосування тривимірних моделей

Над спецефектами для фільму канадського режисера Джеймса Кемерона «Титанік» (1997 рік) працювало 17 студій. У побудованій матеріальній моделі корабля не було носової частини, тому в епізодах використано її тривимірну модель. У багатьох кадрах ми бачимо змодельовану воду й меблі; під час зіткнення у воду «падають» тривимірні моделі шматків льоду. У 2012 році вийшла у світовий прокат ЗD-версія фільму.

Розділ 2

§ 6

21 of 46

Застосування тривимірних моделей

Технологію, що називається хромакей (від англ. chroma key — колірний ключ), часто застосовують під час фото- чи відеозйомки, на телебаченні тощо. При цьому акторів знімають на однотонному тлі, здебільшого зеленому чи синьому, а потім замінюють тло на відео змодельованою сценою.

Розділ 2

§ 6

22 of 46

Тривимірний друк

Застосування тривимірних моделей не обмежується «віртуальним світом». Протягом кількох десятиліть розвиваються адитивні технології (від англ. add — додавати), які полягають у створенні об’єктів поступовим додаванням матеріалу під керуванням комп’ютера.

Розділ 2

§ 6

23 of 46

Тривимірний друк

Пристрій, який за тривимірною моделлю виготовляє з певного матеріалу реальний об’єкт, називають тривимірним принтером, а сам процес —

тривимірним друком.

Розділ 2

§ 6

24 of 46

Тривимірний друк

Із поширенням комп’ютерів адитивні технології надзвичайно розвинулися. Нині можливий тривимірний друк із найрізноманітніших матеріалів: різних сортів пластику, металів (зокрема й дорогоцінних), шоколаду та ін. За допомогою будівельних принтерів маємо можливість зі спеціальної суміші «друкувати» цілі будинки.

Розділ 2

§ 6

25 of 46

Ознайомтесь з цікавою інформацією

Одним із перших технологію тривимірного друку описав 1945 року американський винахідник і письменник-фантаст Маррі Лайнстер у своєму оповіданні «Речі минають»

(англ. Things Pass By). Він сформулював концепцію «конструктора», який нині називають

ЗD-принтером.

Розділ 2

§ 6

26 of 46

Тривимірний друк

Нині 3D-друк став доступним у багатьох галузях. Так, улітку 2021 року в Амстердамі встановлено перший у світі сталевий міст, виготовлений методом тривимірного друку. Мосту дали назву Стофбруг (нідерл. Stoofbrug — тушкований міст).

Розділ 2

§ 6

27 of 46

Тривимірний друк

Попри спільну назву, для тривимірного друку з різних матеріалів застосовують різні фізичні та хімічні процеси.

Так, набули поширення тривимірні принтери, в яких поступово розплавляється тонкий пластиковий шнур і шар за шаром формується предмет. В інших випадках застосовують порошкоподібний або рідкий матеріал, який швидко полімеризується внаслідок опромінення лазером тощо.

Розділ 2

§ 6

28 of 46

Програма Sweet Home 3D

Безкоштовна програма Sweet Home 3D, поширювана за ліцензією GNU GPL, призначена для моделювання інтер’єрів. Її, а також файл українського перекладу, можна завантажити з офіційного сайту:

sweethome3d.com

Розділ 2

§ 6

29 of 46

Програма Sweet Home 3D

Головне вікно програми Sweet Home 3D.

Каталог предметів

Перелік вибраних предметів

План

Просторовий вигляд

Розділ 2

§ 6

30 of 46

Програма Sweet Home 3D

Щоб змінити розміри ділянок вікна, слід перетягти межі між ними.

Предмети, доступні в каталозі предметів.

Розділ 2

§ 6

31 of 46

Програма Sweet Home 3D

Для побудови плану: потрібний елемент слід просто перетягти на план

Розділ 2

§ 6

32 of 46

Програма Sweet Home 3D

Водночас у переліку вибраних предметів з’явиться опис доданого предмета

А на просторовому вигляді — зображення

Розділ 2

§ 6

33 of 46

Програма Sweet Home 3D

Для навігації в межах плану слугують смуги прокручуван-ня та режим перетягування плану — його вмикають кнопкою Перетягування плану на панелі інструментів.

Розділ 2

§ 6

34 of 46

Програма Sweet Home 3D

Щоб активувати режим вибору об’єктів, слід клацнути кнопку Вибирання об’єктів на панелі

Збільшити масштаб

Зменшити масштаб

Розділ 2

§ 6

35 of 46

Програма Sweet Home 3D

Для здійснення навігації у вікні тривимірного вигляду можна:

обернути сцену відносно двох осей, пересуваючи мишу, утримуючи натиснутою ліву кнопку;

змінити масштаб зображення коліщатком миші

Розділ 2

§ 6

36 of 46

Програма Sweet Home 3D

Для цього також використовують навігаційні стрілки, розташовані в лівому нижньому куті просторового вигляду.

Розділ 2

§ 6

37 of 46

Програма Sweet Home 3D

Властивості елементів, доданих до плану:

Геометричні розміри

Підняття над підлогою

Кут повороту

Змінюють, перетягуючи маркери біля кутів прямокутника, що зображує предмет.

Довжина і ширина

Висота

Поворот

Підйом

Розділ 2

§ 6

38 of 46

Програма Sweet Home 3D

Щоб зберегти розроблену модель, потрібно вибрати команду меню Файл ⇒ Записати як...

Результатом буде файл із розширенням .sh3d.

Розділ 2

§ 6

39 of 46

Програма Sweet Home 3D

Створимо модель житлової кімнати розмірами 3x4,5 м.

Вибираємо інструмент Створення стін і будуємо за його допомогою на плані прямокутник, контролюючи розміри за підказками, що з’являються біля вказівника. Побудову останньої сторони прямокутника завершуємо подвійним клацанням.

Розділ 2

§ 6

40 of 46

Програма Sweet Home 3D

Продовження

і перетягуємо цей елемент на зображення на плані тієї стіни, де мають бути двері. Після відпускання кнопки на ділянках плану і просторового вигляду з’являться зображення дверей.

2) У каталозі предметів знаходимо у списку Двері вхідні

Розділ 2

§ 6

41 of 46

Програма Sweet Home 3D

Продовження

3) Послідовно додаємо, перетягуючи на план, стіл, диван, інші меблі.

Розділ 2

§ 6

42 of 46

Питання для самоперевірки

Порівняйте особливості тривимірної, растрової, векторної графіки.

Як кодують інформацію про форму просторового об’єкта?

Які бувають програми для тривимірної графіки за призначенням?

Що таке «адитивні технології»?

Як працює тривимірний принтер?

Опишіть послідовність моделювання кімнати в Sweet Home 3D.

Розділ 2

§ 6

43 of 46

Розгадайте ребус

Моделювання

Розділ 2

§ 6

44 of 46

Домашнє завдання

Проаналізувати

с. 34-40

Розділ 2

§ 6

45 of 46

Працюємо за комп’ютером

Сторінка

40

Розділ 2

§ 6

46 of 46

Успіхів�у навчанні!

Нова українська школа

Урок 8

Інформатика 9

teach-inf.com.ua

за підручником

Бондаренко О.О. та ін.