Materials

Ako základ je samozrejme materiál pre každý objekt. Čiže ak si dokoncil napríklad model tehly, a spravil si nejaký kváder v 3D priestore, tak k tomu môžeš priradiť materiál napr. tehlovinu(vzhľad do oranžova s typickým matným odrazom).  Tento tutoriál je ultra stručný.

Pre priradenie materiálu len stlač M ako Materials a môžeš priradiť zo šablóny akýkoľvek materiál s prednastavenými vlastnosťami. Zas raz radím experimentuj, v ďalšom tutoriále ti ukážem pokročilé nastavenia pre materiál.

Obr.1 Materiály

Vľavo určuješ resp. vyberáš z palety základné správanie sa materiálu, v strede skladáš primárne a sekundárne vlastnosti. Jednotlivé položky rozpíšem v pokročilom tutoriály.

Obr.2 Preddefinované materiály

Pre porovnanie si dôkladne pozri obr.1 a obr.2. Môžeš vidieť že ľavá lišta je iná, a ak zapojíš logiku zistíš aj prečo. Neboj sa experimentovať.

s pozdravom

emilev3d™

Druhy modelov

druhy 3d modelov v digitálnom svete

V praxi sa najčastejšie stretávame s tromi typmi modelov a to s modelmi ako hmotnými objektami (predstavujú hlavné obrysy objektov resp. disponujú len základným tvarom bez detailov), modelmi ako konštrukčnými objektami a modelmi ako detailnými objektami.

Modely ako hmotné objekty

Sú najjednoduchším typom modelov. Predstavujú iba hlavný obrys objektov bez okien, dverí a ďalších detailov. Používajú sa pri jednoduchších prezentáciách, pri zobrazovaní súborov budov, pri urbanistických štúdiách a pod. Hlavne sa nekladú nároky na podrobné zobrazovanie objektov. Vytvárajú sa zo základných primitív, ich spracovanie je najmenej náročné a zaberie zvyčajne len niekoľko hodín.

Softvér – výhodne možno použiť všeobecné 3D modelovacie softvéry a CAD systémy, ktoré umožňujú zo základných primitív ľahko a efektívne vytvárať vyžadované modely.

Modely ako konštrukčné objekty

Predstavujú podrobnejšie modely, ktoré už obsahujú skrutky, matice, závity pri stavebných modeloch okná, dvere, ich členenie, tvary striech, rôzne fasádové prvky. Spracovanie je náročnejšie finančne aj časovo.

Softvér – tu sa už prejavuje prevaha stavebných systémov CAD prípadne kombinácia so všeobecnými systémami 3D vizualizačnými a CAD.

Modely ako detailné objekty

Ide o rozšírenie predchádzajúcej skupiny o detaily ako parapetné dosky, rôzne obklady, architektonické prvky, zariaďovacie predmety, textúry, povrchové úpravy a podobne. Väčšinou sa nepoužívajú pri spracúvaní rozsiahlych projektov, ale iba ich častí. Napr. konkrétnych interiérov alebo priestorov a konkrétnych súčiastok a podobne. Spracovanie a softvér sú podobné ako v predchádzajúcom prípade.

3d model

Charakteristika 3D modelov

Od kvality a podrobnosti 3D modelov závisia generované časti a aj kvalita následnej vizualizácie. Každý trojrozmerný objekt možno počítačovo vyjadriť výlučne pomocou matematických vzťahov. Na opis objektov sa používajú dve veľké skupiny algoritmov. Prvou je povrchové a druhou objemové modelovanie. Každá z metód má svoje výhody aj nevýhody a oblasť používania.

Povrchové modelovanie

Pri tomto spôsobe sú objekty reprezentované iba ich povrchom. Vyznačuje sa veľkou voľnosťou pri vytváraní modelov, čo sa využíva pri konštruovaní geometricky zložitých tvarov. Neberie sa do úvahy ich objem. Povrchové modelovanie je základom väčšiny systémov CAD a vizualizačných programov(známa je aj triangulácia).

Celý povrch objektu je abstrahovaný do množiny bodov, respektíve vrcholov (vertex/point) pospájaných troj alebo viacstrannými mnohouholníkmi (face, polygon) do polygonálnej siete. Výhodou tohto postupu je možnosť opísať prakticky ľubovoľný tvar objektu(pri triangulácií sú to len trojuholníky).

Nevýhodou je, že počet vrcholov nemôže byť nekonečný. Pri hranatých telesách je toto obmedzenie nepodstatné. Oblé plochy však tvorí len určitý počet plôch. pri detailnom pohľade sa môže napríklad guľa javiť ako hranatá a naopak a ak je v pozadí zbytočne veľký počet  polygónov tak to zdržuje výpočet resp. render.

Tento problém riešia interpolačné a aproximačné plochy známe pod pojmom NURBS (Non-Uniform Rational Bérier Surface) alebo B-spline plochy. Sú určené sieťou riadiacich bodov, ktoré nie sú pospájané do siete, ale plochy nimi plynulo prechádzajú (interpolačné) alebo kopírujú ich tvar (aproximačné). Plôch tohto druhu je mnoho a líšia sa geometrickými vlastnosťami a vzťahom k svojim riadiacim prvkom vyžadujú značný výpočtový výkon, preto sa na platforme Intel používajú iba v posledných rokoch a v drahších programoch.

Objemové modelovanie

Pri tomto spôsobe sú telesá reprezentované celým svojím objemom a nie iba povrchom. Ich vytváranie je možné niekoľkými spôsobmi v závislosti od schopnosti jednotlivých programov:

-základné geometrické telesá – kocka, guľa valec, kužeľ, anuloid – aj keď sú tieto pripravené telesá často nedostatočné pre zložitejšie tvary, slúžia ako podklad pre ďalšie spracovanie,

-tvorba telies z dvojrozmerných tvarov, ktoré vytvoria 3D teleso imaginárnym pohybom po trajektórii (rotácia, vysúvanie, ťahanie),

-booleovské operácie – tromi základnými operáciami riešia vzájomný vzťah telies,

-editácia telies – pomocou rôznych deformácií, morphingu.

Import a export

všeobecná teória

Import a export je z hľadiska metodiky tvorby vizualizačných podkladov neodlúčiteľná položka a zároveň aj najdôležitejšia. Bez importu a exportu by sme nevedeli vytvoriť žiadny vizualizačný podklad a nefungovala by žiadna metodika ani tvorba celku scény.

Pri tvorbe vizualizácie je potrebné nejakým spôsobom „dostať“ pripravené podklady do prostredia 3D modelovacieho programu. Zároveň je nutné vymodelovaný priestor „zaplniť“ technickým a dekoračným vybavením, inak by výsledné obrázky vyzerali prázdne a neplnili by svoj účel.

Keďže nie je reálne z časových a tým pádom aj ekonomických dôvodov všetko zariadenie modelovať používajú sa v praxi hotové modely, ktoré je možné zakúpiť alebo voľne stiahnuť na internete prípadne si namodelovať low-poly model, ktorý sa potom kopíruje.

Na import týchto modelov a podkladov slúžia v 3D Studiu Max dve funkcie: Merge a Import. Merge je funkcia, ktorá umožňuje spájanie súborov s príponou .max, čiže štandardný formát 3D Studia Max, s ktorým sa bežne pracuje. Pri importe pomocou Merge sa otvorí okno s ponukou, v ktorom je možné vybrať presne tie objekty, ktoré potrebujeme. Objekty sú rozdelené do nám už známych kategórií – Geometry, Lights a i.Import slúži predovšetkým na spájanie súborov s inými príponami. V tejto práci boli použité formáty .3ds a .dwg14. Prostredníctvom okna s ponukou importu je možné vybrať presné objekty a vrstvy, ktoré potrebujeme. Zároveň je možné nastaviť jednotky v akých daný model bude alebo smer normálových vektorov a iné.

3dsmax Užívateľské rozhranie

3ds studio a užívateľské rozhranie všeobecne

3D Studio Max je program spoločnosti AutoDesk, určený predovšetkým na 3D modelovanie a animáciu a teda je najvhodnejším kandidátom pre vizualizáciu. Má široké uplatnenie v reklame, filme, počítačových hrách, strojárstve pre dizajn i v architektúre na tvorbu vizualizácií. V tejto kapitole bude v skratke predstavený spolu s jeho základnými modelovacími funkciami. V nasledujúcich dvoch kapitolách bude podrobnejšie rozobraná práca s materiálom, svetlami a renderovanie.

Základné užívateľské rozhranie je tvorené piatimi zložkami:

Menus nachádza sa v nich najväčšie množstvo príkazov.

Toolbars sú linky s ikonami pre rýchly prístup k základným funkciám.

Viewports sú okná s pohľadmi na scénu. Štandardne sú štyri – predný, ľavý, vrchný a perspektívny pohľad. Nastavením je možné ovplyvniť počet, rozmiestnenie i typ pohľadu.

Command Panel je hlavný ovládací panel. Má šesť hlavných záložiek a každá z nich obsahuje ďalšie ponuky s parametrami, nastaveniami a funkciami

Lower Interface Bar na tejto linke sa nachádzajú predovšetkým prvky ovládajúce pohyb vo Viewporte.

Základné záložky:

Create (Vytvoriť): Táto záložka slúži na vytváranie geometrie. Obsahuje podzáložky Geometry, Shapes, Lights, Cameras, Helpers, Space Warps a System. Každá z týchto podzáložiek obsahuje navyše rozbalovacie okno s ďalšími voľbami.

Geometry (Geometria): Najčastejšie používaná, s najvyšším množstvom volieb.

  • V Standard primitives (Základné objekty) sa nachádzajú základné geometrické tvary od plochy, cez kváder až po kužeľ.
  • V Extended primitives (Pokročilé objekty) sú pokročilé geometrické objekty, prevažne zbytočné.
  • Compound object (Zložené objekty) obsahuje veľmi užitočnú funkciu Boolean s logickými operátormi.
  • Stairs (Schody) slúži na vytváranie rôznych typov schodísk.
  • Shapes (Tvary) Obdoba Geometry, len nepracuje s objektami, ale s čiarami. Jediný dôležitý nástroj je Line (Rovná čiara) v časti Splines (Čiary)
  • Lights (Svetlá): Podzáložka svetiel. Obsahuje niekoľko druhov svetiel.
  • Cameras (Kamery): Podzáložka s kamerami.V zásade existujú dva typy kamier:
  • Target (Terčík) je kamera zložená z dvoch zložiek, kamery a terčíka. S oboma sa dá manipulovať samostatne, čo umožňuje väčšiu variabilitu pohľadov, ale zároveň zložitejšiu manipuláciu.
  • Free (Voľná): Kamera bez terčíku. Jednoduchšia nastaviteľnosť, ale obmedzenejšie pohľady.

Modify (Úpravy): Jej obsah je silno závislý na zvolenom objekte. Táto záložka slúži na úpravu všetkých objektov v scéne. Dôležitou súčasťou tejto záložky je ponuka Modifier list (Zoznam modifikátorov). Obsahuje desiatky modifikátorov a rozličnými funkciami.

Pod Modifier list-om sa nachádza Modifier stack (Zásobník modifikátorov), v ktorom sú zobrazené všetky modifikátory použité na daný objekt. V ňom sa dajú jednoducho mazať, presúvať a upravovať.

Hierarchy (Hierarchia): Dôležitá pre nastavenia Pivot-a. Pivot je kĺb v priestore pre daný objekt, je to vlastne vodiaci bod. Tento bod má každý objekt. V závislosti od tohto bodu prebieha každý jeden pohyb a otáčanie objektu

Vrchná lišta (Toolbar)

Undo/Redo štandardné tlačidlá na vrátenie/opakovanie poslednej úpravy.

Selection Filter– tento filter umožňuje vybrať, aký typ objektov v scéne bude prístupný pre výber. V základnej ponuke sa nachádzajú a umožňujú výber: All – všetkých objektov v scéne,

Geometry – všetkej geometrie, Shapes – všetkých čiar, Lights – svetiel, Cameras – kamier,

Helpers – pomocných čiar, Warps3 – „osnov“.

Select/Select by Name nástroje slúžiace na priamy výber objektov v scéne/výber objektov v scéne podľa mena. K nástroju Select sa viaže ďalšie tlačidlo, ktorým sa prepína typ priameho výberu. Typy výberu sú: Rectangular Selection Region (SR) – obdĺžníková plocha, Circular SR – kruhová plocha, Fence SR – plocha vznikajúca ťahaním priamok od bodu k bodu, Lasso SR – plocha vznikajúca ťahaním okolo jedného bodu a Paint SR – nástroj tvoriaci určitý štetec, výber prebieha prechodom cez objekt.

Select and Move/Rotate/Scale nástroje na vybratie a následnú manipuláciu s objektom – posun/otáčanie/zväčšovanie. Zväčšovanie je trojakého typu: Uniform rovnomerné zväčšovanie, Non-Uniform nerovnomerné zväčšovanie a Squash deformovanie so zachovaním objemu.

Snap Toggle prichytávanie objektov k bodom zvoleného priestoru (2 či 3 rozmerného).

Mirror/Align je zrkadlenie a zarovnávanie objektov podľa zvolenej osi.

Material Editor slúži na vytváranie a úpravu materiálu.

Render Scene Dialog/Quick Render spúšťa renderovacie okno/rýchlo vyrenderuje scénu s nastaveniami z Render Scene Dialogu.

Layer Manager slúži na správu vrstiev. Vrstvy v 3D Studiu Max fungujú podobne ako v AutoCAD-e. Každá vrstva má svoje meno a farbu. Môžeme ich skryť, zmraziť, určiť im či budú renderované alebo či budú použité pri výpočte vyžarovania.

Spodná lišta (Lower Interface Bar)

V pravej dolnej časti sa nachádzajú nástroje na pohyb vo Viewporte. Sú to Zoom, Zoom All, Zoom Extens, Zoom Extens All, Pan View a Maximize Viewport Toggle. Ich funkcia je ekvivalentná ich názvu, čiže približovanie, približovanie všetkého, približovanie do veľkosti aktívneho Viewportu, približovanie vo všetkých Viewportoch do ich veľkosti, pohyb po viewporte a prepínanie aktívneho viewportu na veľkosť obrazovky. Vo Viewportoch sa dá pohybovať jednoduchšie pomocou klávesnici a myši. Stisnutím prostredného tlačidla myši sa vo Viewportom pohybuje, ak sa zároveň podrží klávesa Alt sa rotuje a točením kolieska myši sa približuje.

Pokročilé nástroje (Advanced Tools)

Pri vytváraní zložitejších štruktúr je nemožné pracovať len s výškou, či šírkou, príp. polomerom daného objektu, preto je nutné pracovať s bodmi, hranami či celými polygónmi. Na prevod do potrebného tvaru slúži funkcia Convert to Editable Poly. Po jej použití sa z objektu stane „upravovateľný objekt“. Rozdelí sa na hrany, body a polygóny. Prístup k nim je možný cez záložku Modify. Je možné vybrať vždy jednu (a viac) hrán, bodov či polygónov a následne s nimi pracovať – posúvať rotovať a i.

Toto samotné umožňuje vytvárať rôzne tvary, nie je to však stále úplne postačujúce. Preto sú v panely Modify dostupné ďalšie funkcie:

  • Remove funkcia je dostupná v módoch Vertex, Edge. Slúži na odstraňovanie jednotlivých bodov, a hrán.
  • Extrude funkcia je dostupná v módoch Vertex, Edge, Polygon. Slúži na rozšírenie, pridanie ďalšieho bodu, hrany, polygónu k objektu, s ktorým zostáva spojený.
  • Weld/Target Weld funkcia je dostupná v módoch Vertex, Edge. Slúži na spájanie jednotlivých bodov a hrán, ktoré sa nachádzajú od seba v definovanej vzdialenosti/sú označené výberom.
  • Connect funkcia je dostupná v móde Edge. Táto funkcia slúži na prepájanie jednotlivých hrán vložením nových hrán.
  • Inset funkcia je dostupná v móde Polygon. Umožňuje vytvoriť nový polygón vnútri daného polygónu (pričom sú navzájom prepojené hranami).
  • Bevel funkcia je dostupná v móde Polygon. Má podobnú funkciu ako Extrude s tým rozdielom, že dokáže zároveň nový polygón rozšíriť alebo zúžiť.
  • Flip funkcia je dostupná v móde Polygon. Je funkcia, ktoré dokáže odzrkadliť polygón (otočiť jeho normálu).
  • Cut/Quick Slice funkcia je dostupná v módoch Vertex, Edge, Polygon Funkcie slúžiace na rezanie objektov. Cut pritom reže objekt „kúsok po kúsku“ zatiaľ čo Quick Slice rozreže celý objekt naraz pozdĺž určenej čiary.
  • Soft Selection funkcia je dostupná v módoch Vertex, Edge, Polygon. Má nastavenie dopadu Falloff, ktoré určuje aký rozsah použitá funkcia má. Pri zapnutí tejto funkcie majú iné funkcie dopad nie len na vybratý bod, hranu, či polygón, ale na celý rozsah určený Soft Selection.
  • Modifier List ponúka desiatky rôznych funkcií. Pri tvorbe geometrie som použi len tieto dve: Turbo Smooth, ktorý slúži na vyhladzovanie objektov a Cap Holes, ktorý slúži na uzatváranie dier v geometrii.

 

 

 

Použitie softvéru

niečo k softvéru všeobecne

Na tvorbu či už umeleckú alebo tvorbu vizualizačných podkladov, či čohokoľvek si musíme zvoliť vhodný softvér. Ako najpoužívanejši a najosvedčenejší softvér pre vizualizáciu už bol resp. boli spomenuté všelijaké softvéry. Vždy je to otázka vkusu, štýlu, potreby konkrétneho umelca a jeho individualite a skúseností. AutoCAD je program z rodiny CAD systémov, založená na vektorovej grafike. Sú v ňom vytvorené podklady pre modelovanie. Je pre industriálne využitie. 3dsmaxko ideálne pre masmediá a umeleckú tvorbu, Blender tak isto..atď.

K jednotlivým tvorbám ideálne použiť nasledovný soft:

Na umeleckú tvorbu 3D modelovania rôzneho druhu najmä na solid modely ako autá, stroje, budovy:

  • Blender
  • 3dsmax
  • Rhino3D
  • Claira.io a podobné

Na umeleckú tvorbu organických vecí ako postavy a podobne:

  • Zbrush
  • Humanmaker a podobné

Na umeleckú tvorbu 2D:

  • Gimp
  • Photoshop
  • Adobe illustrator a podobné

Na industriálnu tvorbu tu máme:

  • Inventor
  • Autocad
  • Catia
  • Solidworks a podobné

Spomenul som len úplne v skratke aby ste mali predstavu o tom aký druh softu použiť na jednotlivé ciele tvorby. V predošlých článkoch je podrobnejšie popísané aj použitie.

 

Postprodukcia

výsledné obrázky

Post produkcia. Niekedy sa hotový rendering (výsledné obrázky) ďalej upravujú v softvéroch ako Adobe Photoshop alebo Corel Draw. Pridávajú sa v nich rôzne doplnky takzvané výplňové doplnky, ktoré nie sú súčasťou napríklad výkresu, ale prikrášlia scénu tkz. dekorácie, prípadne sa upravujú výsledné farby. Výhodou post produkcie je predovšetkým výrazné skrátenie doby výpočtu. Výsledná kvalita je často krát na vyššej úrovni ako pri obyčajnom scanaline renderingu (rozkladací riadkový výpočet scény). Samozrejme post produkcia sa používa zväčša na špeciálne efekty ako glow (žiara) a afterburn pre tvorbu dymu alebo hmly. Pre scénu bez takýchto prvkov je to jednoznačná voľba Mental Ray modulom pre zapojenie všetkých jadier procesora, ktoré si program sám zistí.

Na záver sa pridávajú do scény materiály a farby. Každý materiál má svoje fyzikálne charakteristiky, ako lesk, odrazivosť a lámavosť svetla, priehľadnosť, priesvitnosť, tvrdosť, drsnosť povrchu a mnohé ďalšie. Do úvahy je preto nutné vziať všetky tieto aspekty, aby sme dosiahli požadovaný výsledok podľa našej potreby. Protikladom „dokonalej scény“ je čas výpočtu algoritmov, ktoré počítajú všetky odrazy, odlesky, osvetlenie a pod.

Preto je potrebné dať do pomeru čas a výkon, čiže na slabšom hardvéri budú musieť byť menšie detaily, a tým vlastne scéna bude horšie vykreslená, čo sa odrazí aj na výsledku, pretože niektoré výpočty napríklad osvetlenia a lomu svetla sú tak zložité že slabšie PC by to nemuselo vôbec zvládnuť resp. čas by bol taký astronomický, že by mohol samotný render trvať dokonca i desiatky hodín či v horibilných situáciách i niekoľko dní na jeden obrázok. Častokrát sa totiž stáva, že pre nás minimálne zmeny v scéne môžu byť osudné pre náš počítač.

výsledné riešenie metodiky

Podľa vyššie uvedeného približného postupu je výhodné sa držať, ale samozrejme každý tvorca má svoju konkrétnu techniku presnejšie povedané svoje možnosti práve kvôli výkonu PC. Existujú okrem mnoho iných hlavne dva rozličné prístupy tvorby. Prvý z nich sa používa predovšetkým vo vektorových CAD systémov. Väčšina z nich, vrátane pravdepodobne najpoužívanejšieho AutoCAD-u spoločnosti Autodesk. Alebo zjednodušeného SketchUp-u spoločnosti GOOGLE, obsahuje nástroje na tvorbu 3D modelov. Zároveň pracujú vo vrstvách. To v skratke umožní editovať samostatne základnú hmotu, sklo, kovy atď. a následne ich preložiť cez seba a vytvoriť tak celkový obraz. Namodelované scény sa následne premiestnia do prostredia 3D modelovacieho programu, kde sa osvetlia, pridajú materiály, vypočíta osvetlenie s odrazmi a následne sa renderuje výstup.

Druhý spôsob využíva vektorové či bitmapové nástroje čisto na narysovanie základných pôdorysov a pohľadov. Tie sa importujú do 3D modelovacieho programu, kde sa odohráva celý zvyšok vizualizácie. Od vytiahnutia základného objemu cez pridávanie detailov, až po svetlá a rendering. Ťažko určiť, ktorý z uvedených spôsobov je lepší a pokladám ich za rovnocenné. Vždy záleží čo chcete robiť, či volmou rukou nejaký nápad, alebo niečo profesionálne.

Tvorba podkladov

všeobecne

niečo o tvorbe podkladov na jednom príklade

Tvorba vizualizácií je veľmi špecifickou záležitosťou. Spájajú sa pri nej znalosti „3D grafika, grafického designéra, architekta i technológa a dokonca i fotografa“. Z pohľadu 3D grafika je nutné ovládať modelovacie techniky a mať dostatočné znalosti vo zvolenom programe. Z pohľadu grafického designéra prichádzajú na rad finálne úpravy hotových vizualizácií a pridávanie dodatočných objektov na vylepšenie obrazu a retušovanie prípadných chýb. Z pohľadu tvorcu, a teda modelára, či už architekta alebo technológa je nutné vyznať sa v technických výkresoch a rozumieť priestoru ako takému resp. mať priestorové cítenie. Nakoniec z pohľadu fotografa je veľmi dôležité poznať kompozičné pravidlá a v neposlednom rade prácu so svetlom.

postup

Pred popisom tvorby a stavby jednotlivých vizualizačných podkladov a jednotlivých nástrojoch tvorby v skratke popíšem celý priebeh vizualizácie a rôzne prístupy k nej. V prvom rade si zadefinujeme pojem vizualizácia. V širšom slovazmysle je to akékoľvek prenesenie myšlienok a návrhov do formy, ktorá približuje priestorovú predstavu autora realite. Je to prenos návrhov a rysov určitého priestoru do 3D modelu. Svojím vzhľadom, materiálom a osvetlením by malo odpovedať prevedeniu. Buď v reálnom svete, alebo ak chceme scénu spracovať vyslovene počítačovým umením, mal by tam byť nádych počítačovej grafiky.

Pod 3D modelom rozumieme model určitého objektu v trojrozmernom priestore. Tvorba vizualizácie môže byť chápaná rozličným spôsobom za použitia rôznych programov. Dva princípy, ktoré pristupujú k problému z opačnej strany popíšem nižšie. Nech sa rozhodneme pre ktorýkoľvek, existuje základná osnova, podľa ktorej je najvhodnejšie postupovať bez ohľadu na spôsob tvorby. Skôr ako pristúpim k jej popisu najprv upozorním na kľúčový pojem, a tým je rendering, ktorý som už spomínal v predošlých článkoch.

Ide o výpočet založený na rôznych matematických algoritmoch, ktoré počítajú jednotlivé zložky scény. Pre zopakovanie, výstupom je tzv. render, čo je vlastne konečný obrázok scény, ktorý je možné uložiť v rôznych formátoch. Nultým bodom označím svoju situáciu na začiatku tvorby. Nastáva vtedy, ak vizualizovaný priestor vzniká v hlave tvorcu. Myšlienky je nutné najskôr preniesť na papier, a potom ich narysovať za pomoci tzv. CAD systému. Pojmom CAD rozumiem v preklade počítačom podporované projektovanie. Tieto systémy sú založené na vektorovej grafike a slúžia na pokročilé projektovanie v 2D aj 3D priestore.

techniky

Existujú techniky založené na systéme prenášania fotiek pôdorysov priamo na skener, cez ktorý sa uloží pôdorys alebo potrebný nárys do počítača a môže sa podľa neho modelovať. Samozrejme, čo sa týka nepresnosti, v tomto prípade to nehrá žiadnu rolu, pretože nech si už odfotíte čokoľvek alebo naskenujete čokoľvek pomer strán ostáva vždy rovnaký vzhľadom na fotenú vec a to je to, čo nás zaujíma. Pokiaľ máme správne pomery rozmerov, tak je nám jedno, či to je v mierke 1:1 alebo 1:100.

V praxi sa najčastejšie stretávame s tým, že grafické štúdio dostane kompletne pripravené 2D výkresy, tj.: pôdorysy, rezy, pohľady, architektonického riešenia návrhu v nejakom CAD systéme. V závislosti na tom, či budeme pracovať na vizulizácii interiéru (vnútorných priestorov) alebo exteriéru (vonkajších priestorov) či nákresov technickej dokumentácie súčiastky, a preto sú pre nás dôležité iné typy výkresov.

napríklad na exteriér

Na exteriér sú dôležité predovšetkým pohľady a rezy, na interiér naopak pôdorysy. Z pripravených podkladov sa môže začať extrahovať základný materiál, teda základná stavba vizualizácie. V prípade budov ide o hlavné steny, strechu, prípadne iné nevyhnutné prvky stavby. Po extrahovaní základných objemov sa začínajú hľadať prvé pohľady. Hľadanie pohľadov už v tejto fáze má niekoľko výhod. Malé množstvo detailov nezaťažuje procesor ani grafickú kartu, pričom je pracovanie so scénou plynulejšie.

Samozrejme výkon je rozdelený špecifickejšie, napríklad pohyb a manipulácia scény priamo v programe závisí od grafickej karty a rendering a výpočet pridaných efektov, ako svetlo a tien od procesora. Zároveň je priestor čistý, takže sa môžeme zamerať na naozaj dôležité prvky stavby a neobmedzovať sa na detaily. Voľba pohľadu by mala vychádzať z funkcie konečného obrazu. Základné dôvody sú dva: buď chceme obraz pocitový alebo informačný.

Samotné typy pohľadov je možné rozdeliť do troch základných kategórií. Do prvej patria tie, ktoré sa snažia ukázať čo najviac. Prostredníctvom nich sa stavba dokumentuje. Je to v praxi najmenej používaný pohľad. V ďalšej kategórii sa prihliada na tzv. najčastejší pohľad. Spravidla ide o časť priestoru, z ktorej scénu vnímajú ľudia najčastejšie. Zväčša ide o vstupnú časť, frekventovanú cestu a pod. Tieto pohľady sú v praxi najčastejšie. Do poslednej kategórie patria atraktívne prvky, na ktoré je vhodné poukázať. Je to tiež často používaný typ pohľadu.

detaily

Postupne sa pridávajú detaily a zároveň sa spätne kontrolujú pohľady. V tejto fáze postupne pridávame osvetlenie do scény. Na vytváranie svetla existuje nespočetné množstvo nástrojov. Svetlo môžeme rozdeliť z pohľadu architektúry a technického osvetlenia na štyri kategórie. Ranné, denné, večerné a umelé. Na dennú dobu je nutné pri tvorbe vizualizácie prihliadať. Radikálne totiž dokáže ovplyvniť celkový vzhľad výstupu. S tvorbou  svetla úzko súvisia odrazy lúčov. Často sa s nimi stretávame v softvéroch ako zo zásuvnými modulmi Mental Ray,V-ray,Brazil a podobne, ktoré sú nositeľom nielen informácie o jase, ale aj o farbe. Z tohto dôvodu vznikajú v scéne rozličné farebné efekty, ktoré môžu scénu pozitívne i negatívne ovplyvniť a navodiť v človeku odlišné nálady.

>>>pokračuj na postprodukciu.

 

Hardvér

všeobecne

Hardvér je tiež jeden z najdôležitejších faktorov pri vizualizácií. Od neho záleží rýchlosť našej tvorby najmä pri dokončovaní, kde hrá hlavnú úlohu rendering. T.z vypočítavanie výslednej scény, jeho osvetlenia, členitosť hrán, objektov a podobne. Počítač PC sa skladá z jednotlivých komponentov, ktorých výber je dôležitý hlavne z výkonového hľadiska, ale samozrejme závisí od finančných prostriedkov. Dôležité je vybrať ich tak, aby spolu vytvárali harmonický celok bez výrazných slabších častí. Predovšetkým si treba uvedomiť, že základným manipulátorom je softvér, ovládače, a teda aj operačný systém, ktorý tieto softvérové súčasti drží v jednom celku. Na počítačoch, na ktorých sa pracuje v prevažnej miere s 3D modelovacími systémami, je doporučený 64 bitový operačný systém. (Vývojovo to bol najprv Windows XP 64bit, neskôr Windows Vista 64bit, Windows 7 64bit, w8, w10..).

Nasadenie 64 bitového operačného systému je opodstatnené z viacerých dôvodov, ako stabilita systému, možnosť využitia väčšej operačnej pamäte RAM nad 3,3GB (keďže 32bit pracujú len do 3,3gb ram), rýchlosť spracovania údajov. Medzi najhlavnejšie prvky PC patria:

procesor

Procesor CPU (Central Procesor Unit) je hmotný prvok počítača. Určuje jeho výkonnostnú triedu a podstatne ovplyvňuje chod, ale aj cenu celého PC. V súčasnosti sú na výber v zásade dve konkurenčné platformy INTEL a AMD. Pri nasadení 3D softvérových aplikácií, vyžadujúcich vysoké nároky na pamäť a na dáta, je dôležité aby aj procesory boli 64bitové s dostatočnou cache pamaťou(ovplyvňuje rýchlosť reagovania PC v aktuálnom čase v ktorom PC pracuje). Počítač so 64 bitovou architektúrou poskytuje rozsiahlejší výkon ako 32-bitová architektúra.

Z hľadiska pomeru ceny a výkonu je na tom lepšie platforma AMD. Pre INTEL hovorí tradícia a z toho vyplývajúce podpora softvérových aj hardvérových produktov. Pre bežnú projekciu je AMD dobrou voľbou. Pri požiadavke na špeciálne grafické práce najnáročnejšieho charakteru (špeciálne grafické práce najnáročnejšieho charakteru) špeciálne vizualizačné algoritmy, editácia a strih videa je preferovanou platformou INTEL.

Najdôležitejšími parametrami sú :

  • počet jadier procesora,
  • počet vlákien (Hyper Threading),
  • veľkosť vyrovnávacej pamäte procesora (Cache pamäť),
  • frekvencia na ktorej procesor pracuje, maximálne TDP (Thermal Design Power –   navrhnutý tepelný výkon),
  • rýchlosť komunikácie s okolím(DMI,QPI).

Problém s 3D modelovacími softvérmi(CAD,3ds,Cativa,Solidworks a pod.) je ten, že zatiaľ nevedia využiť pre prácu viacjadrové procesory, iba pri renderingu kde musí samozrejme daný prídavný modul, teda pulg-in podporovať viacjadrový procesor, preto pre „3D softvéry“ sú vhodnejšie 2-jadrové procesory na vyššej frekvencii, teda takte.

základná doska

Základná doska (motheboard, mianboard) je nosná konštrukcia celého PC. Výber základnej dosky ovplyvňuje predovšetkým použitý procesor. Preto existujú dosky odlišné pre procesory INTEL a pre AMD. Situáciu komplikuje hlavne fakt, že pre rôzne typy procesorov sú použité rôzne typy pätíc (socketov) a tým je znemožnené neskoršie upgradeovanie PC bez výmeny základnej dosky, jedine je možné upgradovať niektoré komponenty tej istej kategórie, ktoré nepresahujú istý stanovený limit výkonu. Žiaľ pre tento marketingový ťah sú mnohý vizualizátori obmedzený a krok s dobou je pomerné finančne náročný.

Čipová sada (čipset) je jadrom každej základnej dosky. Zabezpečuje komunikáciu medzi procesorom, pamäťami, grafickou kartou a ostatnými komponentmi a na 90 % ovplyvňuje výkon dosky.

Pri kúpe základnej dosky platí viac ako inde, že šetriť sa neoplatí a je lepšie siahnuť po značkových doskách osvedčených výrobcov (QDI,MSI, Asus a pod.), aj keď za vyššiu cenu. Pri výbere sú ďalej dôležité možnosti nastavenia a ladenia komponentov a počet rozširujúcich slotov.

operačná pamäť

Operačná pamäť RAM (Random Access Memory) slúži na rýchle ukladanie medzivýsledkov dodávaných procesorom a zabezpečuje plynulý chod spustených aplikácií. Najdôležitejším parametrom je množstvo a typ pamäte (staršie SDR, DDR,DDR2 a najnovšie DDR3,RIMM). Pre grafické 3D softvéry a CAD aplikácie a pohodlnú prácu je minimum 2GB RAM samozrejme táto hodnota je len úchytným bodom, platí pravidlo čím viac tým lepšie, dokonca je odporúčaná aj hodnota 8GB RAM, najmä kde je požiadavka na 3D grafiku. Treba však mať na zreteli, že pre 4 GB a viac RAM, treba použiť 64 bit operačný systém a taktiež 64 bit aplikácie pretože 32 bit systém nevie využiť viac ako 3,3 GB, ako som už spomenul vyššie.

grafická karta

Grafická karta zabezpečuje zobrazovanie resp. vykreslovanie údajov na monitore. Základnou úlohou je 2D spracovanie obrazu s čo najvyššou kvalitou a rýchlosťou. Výkon grafických kariet v 2D režime je v súčasnosti vyrovnaný a už nebrzdí systém ako v minulosti. Druhou úlohou je spracovanie 3D obrazu pri zobrazovaní  simulácií, vizualizácii a počítačových hier. Dôležitými parametrami sú počet a typ použitého jadra a pamäťovej zbernice prostredníctvom ktorej je karta pripojená na počítač, veľkosť, typ a rýchlosť videopamäte (bodová frekvencia/riadková a snímková frekvencia), maximálne grafické rozlíšenie (počet zobrazovaných bodov v oboch smeroch), farebná hĺbka (počet zobraziteľných farieb, vyjadrená počtom bitov).

Neodnímateľnou súčasťou video pamäte je tzv. Z-buffer, v ktorom sú uložené hodnoty koordinátov (súradníc) pri zobrazení v 3D režime. Na grafických kartách sú dané konektory slúžiace na prepojenie karty a monitora, prípadne iných prídavných zobrazovacích zariadení (VGA/SVGA – analógové, DVI – digitálny výstup pre LCD a plazmové displeje, RGB – 5 konektorov, HDMI – výstp s vysokým rozlíšením, Display port – digitálny výstup s integrovaným zvukom). Najčastejšie sa používajú karty na báze čipov AMD (prevzala firmu ATI), nVidia a integrované karty Intel. Pri výbere možno karty rozdeliť na dve veľké skupiny. Prvá je určená počítačovým hráčom a druhá na profesionálne použitie. Pre aplikácie 3D a CAD sú osvedčené karty ATI a nVidia s technológiou SLI (viac grafických kariet v jednom počítači kvôli väčšiemu výkonu a rýchlosti spracovania zobrazovaných údajov).

pevný disk

Pevné disky (HDD – Hard Disk Drive) slúžia na ukladanie všetkých dát (pomocou magnetickej indukcie), ktoré sú v počítači. Tým sa stáva najdôležitejším komponentom. Pri poruche hrozí strata všetkých nezálohovaných údajov a nefunkčnosť počítača pretože na ňom sú uložené aj ovládacie prvky pre ostatné komponenty. Základné parametre sú kapacita (v súčasnosti bežne 2 – 4 TB dostupné bežným užívateľom). Rozhranie, cez ktoré sa pripája na základnú dosku ATA, SATA a SCSI počet otáčok za minútu sú pri starších 5400rpm potom priemerné majú 7200rpm a vysokorýchlostné majú od 10 000 do 15 000rpm, ktoré ale majú nevýhodu že sa rýchlejšie opotrebujú práve kvôli vysokým otáčkam. Novším typom pevných diskov sú SSD (Solid-state drive) disky bez mechanických častí, s oveľa rýchlejším prístupom k údajom 300Mb/s+, menšou spotrebou elektrickej energie. Vhodné sú najmä na inštalovanie operačného systému.

vstupné a výstupné zariadenia

Klávesnica – stačí štandardná klávesnica(USB zapojeným, staršie boli PS2).

Myš – najznámejšie vstupné zariadenie. Snímanie pohybu je najčastejšie realizované opticky a laserovo. Na prácu v 3D soft. a CAD programoch sa treba vyhnúť nekvalitným myškám. Sú hlavným nástrojom a od nich záleží presnosť a pohodlnosť práce.

SpacePILOT – profesionálne 3D polohovacie zariadenie novej generácie, určené pre prácu s 3D programami, ako je Rhinoceros, 3D Studio Max, Cinema4D, Google Earth a podobne.

Tablet je na rozdiel od myši statický a po jeho aktívnej ploche sa pohybuje perom, čo umožňuje vykonávať pohyb podobný kresleniu teda prirodzenejší pohyb. Napodobňuje písanie a kreslenie bežným perom alebo ceruzkou.

Ďalšími hardvérovými prvkami sú napríklad skener, tlačiarne, plotre, zálohovacie zariadenia, multimediálne vybavenie, modemy, sieťové prvky a pod.

Monitor je základné výstupné zariadenie slúžiace k zobrazovaniu textových a grafických dát prepojený s grafickou kartou. Podľa typu je možné ich rozdeliť na:

  • klasické CRT (klasická vákuová obrazovka),
  • súčasné LCD (tekuté kryštály),
  • plazmová obrazovka
  • OLED (Organic light-emitting diode).

Výber správneho monitora pre každodennú prácu je veľmi dôležitý, pretože ovplyvňujú únavu očí a teda od nich závisí zvládateľná pracovná doba.

dôležitý je výber vhodnej obrazovky

Najdôležitejšie parametre pri výbere sú:

Dĺžka uhlopriečky – hlavný parameter určujúci veľkosť celého monitora. Meria sa ako uhlopriečka obrazovky v palcoch. Typické rozmery sú 22, 24 najnovšie aj 30 palcov. Pri bežných CRT (Cathode Ray Tube) je skutočná viditeľná uhlopriečka približne o jeden palec menšia. Pri nových LCD (Liguid Crystal Display) monitoroch je to skutočná viditeľná plocha.

Minimálna veľkosť na prácu v 3D soft. programoch je 22 palcov, samozrejme zas je to otázka základného úchytného bodu ale platí pravidlo že pre prácu s 3D softvérami, CAD systémami a podobne je veľký monitor nevyhnutnosťou pretože je dôležité vidieť správne a jasne aj detaily, ktoré sú úplne bežné v týchto prácach.

Na každodennú prácu je vhodnejšie pracovať s aspoň 24-palcovým monitorom alebo dvoma vedľa seba (na jednom je samotná pracovná plocha a na druhom ovládacie panely, príkazy) typickým príkladom môže byť aj laptop na ktorý je napojený ďalší monitor.

a na záver

Ako ďalším prvkom je rozlíšenie obrazu, ktoré nám udáva počet jednotkových bodov (pixelov) na šírku vynásobenú výškou monitora. S vyšším rozlíšením rastie množstvo zobrazených detailov. Rozlíšenie limituje veľkosť uhlopriečky monitora a schopnosť grafickej karty. Typické rozlíšenia sú 1024×768,1280 x 1024, 1600 x 1200, ale v závislosti od grafickej karty môžu byť tieto hodnoty aj oveľa vyššie ovšem na úkor výkonu rýchlosti zobrazovania.

Obnovovacia frekvencia je hodnota udávajúca koľkokrát za sekundu sa zaktualizujú obrazové body na monitore. Ergonomická hodnota u CRT je 60-120 Hz, pri LCD monitoroch je tento údaj nepodstatný pretože doba odozvy (udáva sa v milisekundách, doba za ktorú sa bod na LCD monitore rozsvieti a zhasne, pre bežnú prácu je vyhovujúce 2,5ms), pozorovacie uhly (a farebné skreslenie), pomer strán (u starších CRT bolo 4:3, u LCD je to pre ľudské oko prijateľnejších 16:9), spotreba elektrickej energie (pri LCD je polovičná až tretinová voči klasickým CRT), schopnosť zobraziť trojrozmerný obraz (momentálne s použitím aktívnych polarizačných okuliarov).

 

Copyright © 2023 Emilev3d™