Компьютерная графика — область деятельности, в которой компьютер используют для создания и обработки графических объектов, а также сами полученные изображения. По способу построения выделяют двумерную растровую, векторную и фрактальную графику, трёхмерную графику и анимацию.
Трёхмерная модель описывает объект в виртуальном пространстве с тремя координатами. Она позволяет рассмотреть предмет с разных сторон, изменить его форму, проверить взаимное расположение деталей и получить изображения из выбранных точек наблюдения. 3D-графика применяется в инженерном проектировании, моделировании физических объектов и процессов, архитектуре, мультипликации, кинематографе и компьютерных играх.
Сцена и объекты
В 3D-редакторе создают сцену — виртуальное пространство, в котором находятся:
геометрические объекты;
камеры, определяющие точку и направление наблюдения;
источники света;
материалы и текстуры поверхностей;
иногда среда, частицы, скелеты и другие средства управления.
Модель можно собирать из простых объёмных тел: кубов, сфер, цилиндров, конусов. Объект редактируют преобразованиями:
перемещение меняет положение;
вращение меняет ориентацию;
масштабирование меняет размер;
изменение вершин, рёбер и граней меняет форму;
объединение, вычитание и пересечение тел создаёт сложную геометрию из простой.
Преобразования выполняют относительно выбранной системы координат и опорной точки. Если масштабировать только одну ось, форма изменится; если одинаково все три — сохранятся пропорции.
От поверхности к сетке
Плавную поверхность компьютер приближённо представляет множеством плоских элементов. На этапе каркасной аппроксимации её разбивают на треугольники. Треугольник удобен тем, что три его вершины однозначно задают плоскость. Координаты вершин и связи между ними образуют полигональную сетку.
Каркас показывает рёбра сетки без окончательного оформления. Чем больше треугольников, тем точнее можно передать изгиб, но тем больше памяти и вычислений требуется. Малое число полигонов даёт угловатый силуэт. Поэтому детализацию выбирают с учётом назначения: неподвижный крупный план требует больше деталей, чем далёкий игровой объект.