3D-grafiikka

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, 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. Parhaimmat 3D-mallinnusohjelmistot käsittelevät pintoja, joita ei ole monikulmioitu, vaan pinta määräytyy käyrien perusteella.

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 neliömäisen pikselin sijaan kuutiomainen vokseli. Kolmiulotteista bittikarttagrafiikkaa käytetään erityisesti radiologiassa lääketieteelliseen kuvantamiseen.

Renderöintitapoja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kolmiulotteisen grafiikan automaattista piirtoa esimerkiksi kaksiulotteiselle pinnalle sanotaan 3D-renderöinniksi. Tämä tarkoittaa esimerkiksi kappaleen varjostusta siten, että syntyy vaikutelma kolmiulotteisuudesta. Renderöintitekniikat vaihtelevat etenkin sen mukaan, kuinka kauan aikaa ja laitteistoresursseja yksittäisen kuvan piirtoon 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, jossa pinnan valaistus ei perustu säteenseurantamenetelmään. Näille piirtoalgoritmeille on tehokkaita laitteistotason toteutuksia nykyaikaisissa grafiikkasuorittimissa.

Sekä rasterointi- että säteenseuranta-menetelmä voivat käyttää geometriatietona polygonia tai vektori-formaattia, 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, Microsoftin Direct3D, Applen Metal, AMD:n Mantle ja uusimpana rajapintana on Khronos Groupin Vulkan.[3]

Elokuvateollisuudessa ja kuvituksessa näyttävyys on tärkeämpi tekijä kuin piirtonopeus, joten saatetaan käyttää laskennallisesti vaativampia menetelmiä.

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

Rasterointi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Reaaliaikaisen 3D-grafiikan renderöintiin yleisin menetelmä on rasterointi.[1][2]

Toisin kuin säteenseuranta-algoritmeissa rasterointi ei käytä 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]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]