3Dgrafiikasta

3Dgrafiikasta tarkoitetaan kolmiulotteisten kappaleiden ja tilojen suunnittelua, käsittelyä ja näyttämistä tietokoneella. Se tuottaa kuvia, videoita ja vuorovaikutteisia sovelluksia, joissa valot, varjot ja materiaalit antavat kolmiulotteiselle maailmalle syvyyden ja tilan tuntuman.

Perusmallinnus pohjautuu verkoihin eli meshihin, jotka kuvaavat kappaleen geometrian. Verkko koostuu vertex- eli kärkipisteistä, reunoista ja pinnoista, joita yhdistämällä muodostuu kolmi- tai neliöpohjaista geometrian. Kunkin vertexin koordinaatit määrittelevät sijainnin, normaalit suunnan, johon pinta on kääntynyt valon vaikutuksesta, sekä UV-koordinaatit ohjaavat tekstuurin asettumista pinnalle. Tekstuurit, materiaalit ja valaistus antavat pinnalle väriä, kuvioita ja tuntuman.

Renderöinti muuntaa 3D-tilan kaksiulotteiseksi kuvaksi. Tämä tapahtuu monivaiheisessa putkessa: malli transformoidaan maailmasta kamera-tilaan, projisioidaan, rasteroidaan ja varjostetaan. Valonlaskenta voidaan tehdä reaaliajassa rasteroinnilla ja varjostuksilla tai fotorealistisesti ray tracing -menetelmällä. Nykyisin käytetään usein Physically Based Rendering -materiaaleja, tekstuureita ja kehittyneitä valaistusmenetelmiä.

Laitteet ja ohjelmistot: Renderöinti hyödyntää grafiikkaprosessoreita (GPU) ja ohjelmointirajapintoja kuten OpenGL, DirectX ja Vulkan. Suosittuja ohjelmistopaketteja ovat esimerkiksi Blender, Autodesk Maya ja 3ds Max sekä erilliset renderöintimoottorit kuten Cycles, Arnold ja Renderman. 3D-grafiikka yhdistää geometrian, materiaalit, valaistuksen ja koulutettujen algoritmien avulla visuaalisia kokemuksia.

Sovellukset kattavat videopelit, elokuvien CGI-tehosteet, arkkitehtuurin ja tuotesuunnittelun visualisoinnin sekä tieteellisen ja lääketieteellisen visualisoinnin sekä virtuaali- ja lisätyn todellisuuden ratkaisut.

Historiaan liittyy varhaisia kokeiluja 1960–70-luvuilta, polygonimallinnuksen ja tekstuurien kehitys sekä 1990-luvulta alkanut nopea GPU-kiihdytys. Viime vuosina reaaliaikainen ray tracing on yleistynyt, parantaen valon ja heijastusten realismia.