想要裝逼,全靠3D

2021-09-10 10:07:54 字數 1738 閱讀 7793

三維(3d)表示乙個正在描述或顯示的物體具有3個維度:寬度、高度和深度。例如,放在書桌上的一張畫是乙個二維物體,因為它沒有可以令人感受得到的深度。而旁邊的藥瓶卻能感受到它是3d,因為它具備高度、深度、寬度。

幾個世紀以來,藝術家們已經知道如何讓一幅畫有立體感並且具有真實的深度。通過顏料在二維畫布上所創作的作品,它其實本質上畫的是乙個二維物體。類似,計算機3d影象實質上也是平面的,它只是在計算機螢幕上所顯示的二維影象,但它可以提供深度的錯覺。

2d + 透視 = 3d

光柵化:實際繪製或填充每個頂點之間的畫素形成執行緒

線框渲染是有它的用處,但在大多數情況下我們並不是用執行緒,而是使用實心三角形渲染。

著色:沿著頂點之間改變顏色值,能夠輕鬆建立關照照射子啊乙個立方體上的效果。另一方面,著色器則是圖形硬體上執行的單獨程式,用來處理頂點和光柵化任務。

混合:混合是將不同的顏色混在一起。

3d圖形的常見用途

實時3d圖形的應用範圍包括互動式遊戲和模擬以及資料的視覺化顯示(供科學、醫學或商業應用)

在個人計算機領域,3d圖形的應用幾乎沒有止境。目前最常見的用途,遊戲、ar、vr,都是基於opengl 的。3d圖形在科學是視覺和工程應用中非常流行,物美價廉的3d硬體大量湧現使得這些應用技術空前的流行火爆。

mac os x 以及 ios 都是使用opengl對所有視窗和控制項進行渲染,從而建立了功能強大,引人入勝的視覺化介面。

例如設計時使用的3d max ,還是遊戲製作的unity 3d,cocos2d 底層都是使用了opengl。而我們醫學上的影像渲染也都依託於opengl。

在二維繪圖中,最為常用的座標系統是笛卡爾座標系統。笛卡爾座標由乙個x座標和y座標構成。x座標測量水平方向的位置,而y座標則測量垂直方向的位置。

現在,我們把二維座標系統拓展到三維空間中,並增加深度分量;在2d笛卡爾標上加乙個新軸,z軸。

z軸同時垂直於x軸&y軸。它代表了一條從螢幕的中心朝向你們的直線(我已經旋轉了這個座標系統的視角,把y軸向左旋轉,把x軸向下和後旋轉。否則,z軸將直接面向我們,無法看到)。現在我們用3個座標(x,y,z)來指定三維空間中的乙個位置。

深度:通常表示視窗座標z值。

在實時計算機圖形中,最前沿的技術是可程式設計著色器(programmable shading)。圖形卡不再是低能的渲染晶元。而是功能強大的高度可程式設計的渲染計算機。類似cpu的術語gpu應運而生。它代表圖形處理單元,特指當今圖形卡上的可程式設計晶元。它們是高度並行,並且具有非常快的速度。同樣重要的是,程式設計師可以進行重新配置圖形卡的工作方式,幾乎可以實現任何可以想得到的特殊效果。

3d程式設計的基本原則

opengl基本上一種底層渲染api,我們不能告訴它「在什麼地方繪製什麼」--我們需要自己動手,通重載入三角形,應用必要的變化和正確的紋理、著色器並在必要應用混合模式來組合乙個模型。這使得我們能夠大量的底層控制,與使用高層工具包,使用opengl這樣的底層api動人之處在於,我們不能僅僅是重現許多標準3d渲染,我們可以創造自己的演算法,甚至可以去發現一些新的捷徑、效能技巧和藝術視覺技術。

在opengl 或幾乎所有的3d api中建立乙個用於繪圖視窗時,必須指定希望使用的座標系統以及指定的座標如何對映到實際的螢幕畫素。

實際上需要乙個物體的2幅畫面從不同角度上感知真正三維空間,我們可以通過透視、隱藏直線消除、顏色、著色和其他技巧來建立深度幻覺。

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