3차원 컴퓨터 그래픽스

3D computer graphics
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3차원(3D)
컴퓨터 그래픽스
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3D 컴퓨터 그래픽스() 또는 3차원 컴퓨터 그래픽스()는 계산을 수행하고 디지털 이미지(일반적으로 2D 이미지이지만 때로는 3D 이미지)를 렌더링하기 위해 컴퓨터에 저장된 기하학적 데이터(종종 데카르트)의 3차원 표현을 사용하는 그래픽스입니다.결과 영상은 나중에 볼 수 있도록 저장되거나(애니메이션으로 가능) 실시간으로 표시될 수 있습니다.

이름이 암시하는 것과는 반대로 3차원 컴퓨터 그래픽은 2차원 디스플레이에 가장 자주 표시됩니다.3D 필름 및 유사한 기술과 달리 결과는 시각적 깊이가 없는 2차원입니다.가상 현실 시스템과 같이 3-D 그래픽이 3-D 디스플레이에 표시되는 경우가 더 많습니다.

3-D 그래픽스는 일반적으로 완전히 다른 방법과 형식을 사용하는 2-D 컴퓨터 그래픽스와 대조적입니다.

3D 컴퓨터 그래픽스는 와이어 프레임 모델의 2D 컴퓨터 벡터 그래픽스와 최종 렌더링된 디스플레이의 2D 컴퓨터 래스터 그래픽스와 동일한 알고리즘을 많이 사용합니다.컴퓨터 그래픽 소프트웨어에서 2-D 애플리케이션은 조명과 같은 효과를 얻기 위해 3-D 기술을 사용할 수 있으며, 마찬가지로 3-D는 일부 2-D 렌더링 기술을 사용할 수 있습니다.

3-D 컴퓨터 그래픽의 객체는 종종 3-D 모델이라고 합니다.렌더링된 이미지와 달리 모델의 데이터는 그래픽 데이터 파일에 포함됩니다.3-D 모델은 3차원 물체의 수학적 표현입니다. 모델은 표시되기 전까지는 기술적으로 그래픽이 아닙니다.모델은 3D 렌더링이라는 프로세스를 통해 2차원 이미지로 시각적으로 표시되거나 그래픽이 아닌 컴퓨터 시뮬레이션 및 계산에 사용될 수 있습니다.3-D 프린팅을 사용하면 모델이 실제 3-D 물리적 표현으로 렌더링되지만 물리적 모델이 가상 [1]모델과 얼마나 정확하게 일치할 수 있는지에 대한 몇 가지 제한 사항이 있습니다.

역사

주요 기사:컴퓨터 애니메이션의 역사

윌리엄 페터는 1961년[2][3] 보잉사에서 그의 작업을 설명하기 위해 컴퓨터 그래픽이라는 용어를 만든 공로를 인정받았습니다.대화형 3-D 컴퓨터 그래픽의 초기 예는 1963년 MIT 링컨 [4]연구소의 스케치패드 프로그램에 의해 탐구되었습니다.컴퓨터 애니메이션의 첫 번째 전시품 중 하나는 Futureworld (1976)였는데, 1971년 유타 대학 학생 에드윈 캣멀과 프레드 [5]파크가 만든 실험 단편 "컴퓨터 애니메이션 핸드"에 원래 등장했던 사람 얼굴과 손의 애니메이션을 포함했습니다.

3-D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어는 1970년대 후반에 가정용 컴퓨터에 등장하기 시작했습니다.가장 초기에 알려진 예는 미타자와 카즈마사가 쓰고 애플 II용으로 1978년 6월에 출시된 3D 컴퓨터 그래픽 효과 세트인 3D 아트 그래픽입니다.[6][7]

개요

3-D 컴퓨터 그래픽 제작 워크플로우는 세 가지 기본 단계로 나뉩니다.

  1. 3-D 모델링 – 물체 모양의 컴퓨터 모델을 형성하는 과정
  2. 레이아웃 및 CGI 애니메이션 – 장면 내 객체(모델, 조명 등)의 배치 및 이동
  3. 3D 렌더링 – 조명 배치, 표면 유형 및 기타 특성을 기반으로 장면을 래스터라이즈하여 이미지를 생성하는 컴퓨터 계산

모델링.

주요 기사: 3D 모델링

이 모델은 물체의 모양을 형성하는 과정을 설명합니다.3D 모델의 가장 일반적인 두 가지 소스는 예술가 또는 엔지니어가 컴퓨터에서 일종의 3D 모델링 도구를 사용하여 생성한 모델과 실제 개체에서 컴퓨터로 스캔한 모델입니다(다각형 모델링, 패치 모델링 및 NURBS 모델링은 3D 모델링에 사용되는 인기 있는 도구입니다).모델은 절차적으로 또는 물리적 시뮬레이션을 통해 생산될 수도 있습니다.기본적으로 3D 모델은 모양을 정의하고 다각형을 형성하는 정점이라고 하는 점에서 형성됩니다.다각형은 세 개 이상의 정점(삼각형)으로 형성된 영역입니다.n개 점의 다각형은 [8]n-곤입니다.모델의 전반적인 무결성과 애니메이션에 사용하기 적합성은 다각형의 구조에 따라 달라집니다.

레이아웃 및 애니메이션

주요 기사:컴퓨터 애니메이션

이미지로 렌더링하기 전에 3D 장면에서 객체를 레이아웃해야 합니다.위치 및 크기를 포함하여 개체 간의 공간 관계를 정의합니다.애니메이션은 물체의 시간적 설명(즉, 시간이 지남에 따라 물체가 어떻게 움직이고 변형되는지)을 말합니다.인기 있는 방법에는 키 프레임, 역운동학 및 모션 캡처가 포함됩니다.이러한 기술은 종종 조합하여 사용됩니다.애니메이션과 마찬가지로 물리적 시뮬레이션도 모션을 지정합니다.

재료 및 질감

재료 및 텍스처는 렌더 엔진이 모델을 렌더링하는 데 사용하는 특성입니다.모델 재료를 제공하여 렌더 엔진이 표면에 닿았을 때 빛을 처리하는 방법을 알려줄 수 있습니다.텍스처는 색상 또는 알베도 맵을 사용하여 재료 색상을 지정하거나 범프 맵 또는 일반 맵을 사용하여 표면 특징을 지정하는 데 사용됩니다.변위 맵을 사용하여 모델 자체를 변형하는 데도 사용할 수 있습니다.

렌더링

주요 기사: 3D 렌더링

렌더링은 광전송을 시뮬레이션하여 사실적인 이미지를 얻거나 비사실적인 렌더링과 같은 아트 스타일을 적용하여 모델을 이미지로 변환합니다.사실적 렌더링에서 두 가지 기본 작업은 전송(한 장소에서 다른 장소로 빛이 전달되는 양)과 산란(표면이 빛과 상호 작용하는 방식)입니다.이 단계는 일반적으로 3D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어 또는 3D 그래픽 API를 사용하여 수행됩니다.씬(scene)을 렌더링에 적합한 형태로 변경하려면 3D 투영도 필요합니다. 3D 투영은 2차원으로 3차원 이미지를 표시합니다.3D 모델링 및 CAD 소프트웨어는 3D 렌더링도 수행할 수 있지만(예: Autodesk 3ds Max 또는 Blender), 독점적인 3D 렌더링 소프트웨어도 존재합니다(예: OTOY의 Octane Rendering Engine, Maxon의 Redshift).

소프트웨어

3D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어는 3D 모델링 및 3D 렌더링을 통해 컴퓨터 생성 이미지(CGI)를 생성하거나 분석, 과학 및 산업 목적으로 3D 모델을 생성합니다.

파일 형식

주요 기사:파일 형식 § 3차원 그래픽 목록

Wavefront .obj 파일 및 .x DirectX 파일과 같이 3D 그래픽을 지원하는 다양한 파일이 있습니다.각 파일 형식은 일반적으로 고유한 데이터 구조를 갖는 경향이 있습니다.

각 파일 형식은 DirectX 파일 및 Quake와 같은 해당 응용 프로그램을 통해 액세스할 수 있습니다.또는 타사 독립 실행형 프로그램이나 수동 압축 해제를 통해 파일에 액세스할 수 있습니다.

모델링.

주요 기사: 3D 모델링

3-D 모델링 소프트웨어는 3-D 모델을 만드는 데 사용되는 3-D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어의 한 종류입니다.이 클래스의 개별 프로그램을 모델링 응용 프로그램 또는 모델러라고 합니다.

3D 모델링은 그리기 점, 그리기 선, 그리기 삼각형 및 기타 다각형 [9]패치의 세 가지 디스플레이 모델을 설명하는 것으로 시작됩니다.

3-D 모델러를 사용하면 사용자가 3-D 메시를 통해 모델을 만들고 변경할 수 있습니다.사용자는 원하는 대로 메쉬를 추가, 빼기, 늘리기 및 변경할 수 있습니다.모델은 일반적으로 동시에 다양한 각도에서 볼 수 있습니다.모델을 회전하고 뷰를 확대/축소할 수 있습니다.

3-D 모델러는 메타데이터가 호환되는 한 모델을 파일로 내보낼 수 있습니다.많은 모델러에서 가져오기 및 내보내기 기능을 사용하여 다른 응용 프로그램의 기본 형식으로 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다.

대부분의 3D 모델에는 광선 추적기 및 기타 렌더링 대안 및 텍스처 매핑 기능과 같은 여러 관련 기능이 포함되어 있습니다.일부는 모델의 애니메이션을 지원하거나 허용하는 기능도 포함합니다.일부는 렌더링된 일련의 장면(즉, 애니메이션)의 풀 모션 비디오를 생성할 수 있습니다.

CAD(Computer-A

주요 기사:컴퓨터 보조 설계

컴퓨터 보조 설계 소프트웨어는 3D 모델링 소프트웨어가 사용하는 것과 동일한 기본 3D 모델링 기술을 사용할 수 있지만 목표는 다릅니다.컴퓨터 지원 엔지니어링, 컴퓨터 지원 제조, 유한 요소 분석, 제품 수명 주기 관리, 3D 인쇄 및 컴퓨터 지원 아키텍처 설계에 사용됩니다.

보완 도구

비디오를 제작한 후 스튜디오는 중간 레벨의 Adobe Premiere Pro 또는 Final Cut Pro 또는 고급 레벨의 Autodesk Burnus, Digital Fusion, Shake와 같은 프로그램을 사용하여 비디오를 편집하거나 합성합니다.Match Moving 소프트웨어는 일반적으로 라이브 비디오와 컴퓨터에서 생성된 비디오를 일치시키는 데 사용되며 카메라가 이동할 때 두 비디오를 동기화합니다.

영화 제작을 위해 실시간 컴퓨터 그래픽 엔진을 사용하는 [10]것을 마치니마라고 합니다.

다른 유형의 3D 모양

사실적인 2D 그래픽

참고 항목:정물 » 21세기

3D로 나타나는 모든 컴퓨터 그래픽이 와이어프레임 모델을 기반으로 하는 것은 아닙니다. 3D의 사실적인 효과를 가진 2D 컴퓨터 그래픽은 와이어프레임 모델링 없이 구현되는 경우가 많으며 최종 형태에서는 구분할 수 없는 경우도 있습니다.일부 그래픽 아트 소프트웨어에는 투명 레이어의 2D 벡터 그래픽 또는 2D 래스터 그래픽에 적용할 수 있는 필터가 포함되어 있습니다.시각 예술가들은 또한 필터를 사용하지 않고 3D 효과를 복사하거나 시각화하고 사실적인 효과를 수동으로 렌더링할 수 있습니다.

2.5D

주요 기사: 2.5D

일부 비디오 게임은 2.5D 그래픽을 사용하며, 게임 엔진의 성능을 향상시키거나 스타일 및 게임플레이 문제를 해결하기 위해 등각도가 고정된 가상 카메라나 등각도가 있는 등 3차원 환경의 제한된 투영을 포함합니다.반대로, 이러한 제한 없이 3D 컴퓨터 그래픽을 사용하는 게임은 진정한 3D를 사용한다고 합니다[by whom?].

참고 항목

그래픽 및 소프트웨어

사용 분야

레퍼런스

  1. ^ "3D computer graphics". ScienceDaily. Retrieved 2019-01-19.
  2. ^ "An Historical Timeline of Computer Graphics and Animation". Archived from the original on 2008-03-10. Retrieved 2009-07-22.
  3. ^ "Computer Graphics". Learning Computer History. 5 December 2004.
  4. ^ Ivan Sutherland Sketchpad Demo 1963, retrieved 2023-04-25
  5. ^ "Pixar founder's Utah-made Hand added to National Film Registry". The Salt Lake Tribune. December 28, 2011. Retrieved January 8, 2012.
  6. ^ "Brutal Deluxe Software". www.brutaldeluxe.fr.
  7. ^ "Retrieving Japanese Apple II programs". Projects and Articles. neoncluster.com. Archived from the original on 2016-10-05.
  8. ^ Simmons, Bruce. "n-gon". MathWords. Archived from the original on 2018-12-15. Retrieved 2018-11-30.
  9. ^ Buss, Samuel R. (2003-05-19). 3D Computer Graphics: A Mathematical Introduction with OpenGL. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-44038-7.
  10. ^ "Machinima". Internet Archive. Retrieved 2020-07-12.

외부 링크

위키미디어 공용에는 3D 컴퓨터 그래픽과 관련된 미디어가 있습니다.
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