3D-grafiikka

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

Renderöintitapoja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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]

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.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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