3D-grafiikka

Wikipediasta
(Ohjattu sivulta 3D)
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Hakusana ”3D” ohjaa tänne. 3D on myös Robert Del Najan taiteilijanimi.
3D-grafiikkaa.

3D-grafiikka eli kolmiulotteinen grafiikka (engl. three dimensional) on tietokonegrafiikkaa, joka on sisäisesti mallinnettu kolmen tilaulottuvuuden suhteen. 3D-grafiikka kuitenkin yleensä esitetään kaksiulotteiselle kuvapinnalle projisoituna.

Tyypillisiä 3D-grafiikan sovellusalueita ovat mm.

3D-grafiikka on yleensä vektorigrafiikkaa, jossa tyypillinen peruselementti on kolmio tai muu monikulmio. Eräät ohjelmistot käsittelevät pintoja, joita ei ole monikulmioitu, vaan joissa pinnanmuoto määräytyy käyrien perusteella (ks. OpenGL NURBS-pinnat).

Pintojen esittämisessä voidaan yleensä käyttää myös bittikarttagrafiikkaa. 3D-grafiikka voi koostua myös janoista, käyrämäisistä primitiiveistä tai kolmiulotteisten perusprimitiivien yhdistelmistä.

On myös olemassa kolmiulotteista bittikarttagrafiikkaa, niin sanottua vokseligrafiikkaa, jossa peruselementtinä on suorakulmion muotoisen pinta-alkion eli pikselin sijaan suorakulmaisen särmiön muotoinen tilavuusalkio eli vokseli. Tällöin kolmiulotteista kuvaa käsitellään vokselien muodostamana kolmiulotteisena hilana. Kolmiulotteista bittikarttagrafiikkaa käytetään erityisesti radiologiassa lääketieteelliseen kuvantamiseen.

Renderöintitapoja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Renderöinti

Kolmiulotteisen grafiikan automaattista piirtämistä esimerkiksi kaksiulotteiselle pinnalle sanotaan 3D-renderöinniksi. Tämä tarkoittaa esimerkiksi kappaleen varjostusta siten, että syntyy vaikutelma kolmiulotteisuudesta. Renderöintitekniikat vaihtelevat etenkin sen mukaan, kuinka paljon aikaa ja laitteistoresursseja yksittäisen kuvan piirtämiseen on käytettävissä.

Reaaliaikainen 3D-animaatio, jota käytetään esimerkiksi tietokonepeleissä ja demoissa, vaatii yksittäisen kuvan piirtoa sekunnin murto-osassa. Tämän vuoksi piirtomenetelmät ovat melko suoraviivaisia ja rasterointipohjaisia; rasterointipohjaisissa menetelmissä pinnan valaistus ei perustu säteenseurantamenetelmään. Näille piirtoalgoritmeille on tehokkaita laitteistotason toteutuksia nykyaikaisissa grafiikkasuorittimissa.

Sekä rasterointi- että säteenseurantamenetelmä voi käyttää geometriatietona polygonia tai vektoriformaattia, mutta suurin ero kuvan laadussa ja suorituskyvyssä tulee säteenseurannan vaatimasta laskentamäärästä valonsäteiden heijastuksien ja hajoamisen määrien vuoksi.[1][2]

Reaaliaikaisen grafiikan renderöintiin käytetään ohjelmointirajapintoja kuten Khronos Groupin OpenGL:iä, Microsoftin Direct3D:tä, Applen Metalia, AMD:n Mantlea ja uusimpana rajapintana Khronos Groupin Vulkania.[3]

Elokuvateollisuudessa ja kuvituksessa näyttävyys on piirtonopeutta tärkeämpi prioriteetti, joten niissä saatetaan käyttää laskennallisesti vaativampia menetelmiä.

Suunnitteluohjelmistoissa mallintamiseen käytettävät ohjelmistot vaativat pinnoilta hyvää tarkkuutta. Parhaat ohjelmistot laskevat pinnat käyrien perusteella NURBS-pintoina. Jotkut ohjelmistot kykenevät myös reaaliaikaiseen toimintojen mallintamiseen.

Rasterointi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Reaaliaikaisen 3D-grafiikan renderöinnin yleisin menetelmä on rasterointi.[1][2] Rasterointi tarkoittaa jatkuva-geometrisen esityksen (kolmion) muuntamista diskreettiin geometriaan pikselipohjaiselle näyttölaitteelle.[4]

Toisin kuin säteenseuranta-algoritmeissa, rasteroidessa ei käytetä valonheijastuksia arvioimaan, mitkä pinnat näkyvät lopputuloksessa (suoraan tai epäsuoraan mm. heijastuksien tai läpinäkyvyyden seurauksena). Rasterointi arvioi pintojen sijaintia ja piiloon jäämistä syvyyssijainnin perusteella.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suomalaisia alan ohjelmistoja Wikipediassa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Rasterization: a Practical Implementation scratchapixel.com. Viitattu 17.1.2017.
  2. a b An Overview of the Ray-Tracing Rendering Technique scratchapixel.com. Viitattu 17.1.2017.
  3. Khronos Releases Vulkan 1.0 Specification Khronos Group. Viitattu 17.1.2017.
  4. Akeley, Feiner, Foley, Hughes, Van Dam, McGuire, Sklar: Computer Graphics Principles and Practive, s. 18. Third Edition. Addison-Wesley, 2014. ISBN 978-0-321-39952-6. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta 3D-grafiikka.