Ačkoli se pojmy „3D „vykreslování" a „3D vizualizace“ někdy zaměňují, je 3D vykreslování ve skutečnosti závěrečnou fází procesu 3D vizualizace. Níže je uveden podrobnější popis procesu 3D vizualizace, který vrcholí 3D vykreslováním.
Průvodce 3D vykreslováním
3D vizualizace jsou všude kolem nás, od jednoduchých reklam až po působivou virtuální realitu. Architekti, produktoví a průmysloví designéři i brandingové agentury využívají 3D vykreslování k tvorbě krásných, realistických obrázků, které napodobují skutečný svět. Seznamte se s tím, co je to 3D vykreslování, jak funguje a jaký software Adobe můžete použít k tvorbě vlastních 3D objektů a prostředí.
Co je 3D vykreslování?
3D vykreslování je proces vytváření fotorealistického 2D obrazu z 3D modelů. 3D vykreslování představuje poslední krok v procesu 3D vizualizace, který zahrnuje vytvoření modelů objektů, texturování těchto objektů a přidání osvětlení do scény.
Software pro 3D vykreslování převezme všechna data související s 3D modelem a vykreslí je do 2D obrazu. Díky novým možnostem texturování a osvětlení může být tento 2D obraz k nerozeznání od skutečné fotografie, nebo může vypadat záměrně stylizovaně – podle záměru autora a cíle vizualizace.
Jak 3D vykreslování funguje?
1. Vytvoření 3D objektů nebo modelů pomocí softwaru pro 3D modelování
Existuje řada způsobů, jak vytvořit 3D model nebo celou scénu. Některé aplikace pro modelování umožňují vytvářet a tvarovat mnohoúhelníky a nakonec z nich vytvořit 3D objekt. Tento typ modelování je vhodný například k tvorbě organických objektů, jako jsou rostliny nebo lidé, protože umožňuje uměleckou interpretaci poněkud nepravidelných tvarů.
Existují i alternativní přístupy. Jiné nástroje pro modelování se nezaměřují na mnohoúhelníky, ale na vytváření hran a povrchů v trojrozměrném prostoru. Tvorba 3D objektů tímto způsobem umožňuje velkou matematickou přesnost, proto se tyto nástroje často používají v průmyslovém designu nebo CAD modelování.
Můžete také naskenovat existující reálný objekt pomocí specializovaného nástroje. Data získaná tímto způsobem umožňují znovu vytvořit objekt ve 3D prostoru. Případně můžete využít procedurální generování, kdy za vás software vymodeluje model na základě souboru předem stanovených matematických pravidel.
Ať už vytvoříte 3D model jakkoli, dalším krokem je texturování.
2. Přidání materiálů k 3D objektům
Mnohoúhelníky definují tvar 3D objektů, ale samy o sobě postrádají barvu nebo detaily povrchu. Umělci můžou přiřadit texturu každému mnohoúhelníku 3D objektu. Textury můžou být jednoduché, jednobarevné, nebo můžou simulovat vzhled v podstatě jakéhokoli povrchu, od přírodních materiálů, jako je kámen nebo dřevo, až po průmyslové kovové nebo plastové povrchy.
Jeden 3D objekt se může skládat z tisíců, ale i milionů mnohoúhelníků. Objekt může vypadat jako moderní hladký kuchyňský mixér nebo drsná sloní kůže, ale v jádru je to stále objekt složený z mnohoúhelníků a poněkud prázdných ploch. Se správnými 3D materiály je však možné vytvořit iluzi 3D hloubky. Tyto textury přitom nepřidávají objektu pouhou odrazivost nebo barvu – můžou přidávat i jemné detaily, jako je prošívání tkaniny nebo řady nýtů podél okraje průmyslového kovového povrchu. Vytváření takových detailů by bylo velmi časově náročné, pokud byste je do geometrie objektu přidávali ručně.
3. Přidání osvětlení do 3D prostředí
3D objekty musí vypadat, jako by se nacházely ve skutečném světě. To platí zejména pro takové případy použití, jako jsou architektonické vizualizace, které můžou proměnit základní půdorys v jasnou vizi výsledné budovy.
Realistické zdroje světla mají zásadní vliv na to, zda se soubor objektů složených z mnohoúhelníků promění v reálně vyhlížející prostor. 3D umělci však většinou sami nemalují světlem ani stínem. Místo toho 3D scéna obsahuje nastavení směru, intenzity a typu světelného zdroje, který osvětluje různé objekty.
Textury vytvořené pomocí sady nástrojů Adobe Substance 3D ve výchozím nastavení respektují principy fyzikálně založeného vykreslování (PBR), a proto budou vypadat realisticky za všech světelných podmínek. Dřevěný stůl tak bude stále vypadat jako dřevěný, ať už bude umístěn na sluncem zalité terase, v interiéru nebo dokonce hluboko pod zemí.
Některé povrchy a materiály ohýbají světlo nebo na něj reagují zvláštním způsobem. Sklo a led jsou průsvitné, takže světlo odrážejí a lámou. Na povrchu vody a jiných kapalin světlo vytváří různé odlesky a hranoly vytvářejí drobné duhy, když na ně světlo dopadá pod určitým úhlem. Přesně texturovaná a důmyslně nasvícená scéna může působit přesvědčivě a dramaticky.
4. Vykreslení 3D obrazu
Poté, co vytvoříte 3D objekty, aplikujete na ně textury a nasvítíte prostředí, začíná proces 3D vykreslování. Jedná se o počítačem řízený proces, který v podstatě vytvoří „snímek“ scény z vámi definovaného úhlu pohledu. Výsledkem je 2D obraz 3D scény.
Vykreslovací software může vytvořit jeden snímek nebo může vykreslit řadu snímků v rychlém sledu za sebou a vytvořit tak iluzi pohybu v reálném čase.
Vykreslování není jednotný proces – existuje řada metod, které lze použít, jako například vykreslování v reálném čase, vykreslování metodou sledování paprsku (ray-tracing) atd., a které můžou ovlivnit kvalitu vykreslování. Další informace o možnostech GPU a CPU získáte na stránce s požadavky 3D aplikací Adobe na hardware.
