Компьютерлік графика анатомиясы
Егер қылқалам үшінен бояу емес цифрлар төгілсе не өзгереді?
Техникалық жабдықта қайнасып біткен әр қилы өнерден цифрлы сурет шығады. Цифрлы суреттей тағамның дәмін келтіретіндей нендей құрамасы бар?
Инженерлік сызу. Сызғыш көмегімен сызық, циркуль көмегімен шеңбер сызылып жандарына өлшемдері қойылса инженерлік сызудың қарапайым түрін көреміз. Инженерлік сызу әр түзудің орнын, оның мәнділігін заңдылықпен анықтайды.
Объектінің геометриялық өлшемдері оның бүкіл бойының кез-келген жерінің параметрін анықтайды. Геометриялық объектке қима жасағанда объект өлшемдерінің бір тұтастығын көре білу компьютерлік полиномды (polynomial) модельдеудегі негізгі дағдысы.
Ең қарапайым геометриялық объект сызық. Оның ерекше түрі Базье сызығы атауымен белгілі. Түзу сызықтан қисық сызыққа оп-оңай трансформатталады. Күрделі объект контурын бір-біріне жаланған бірнеше қисық сызықтар анықталса және осы контурдың бір түзудің деформациясынан алынса онда контур қисық сызығы сплайннан (spline) тұрды деп есептелінеді.
Геометриялық объектінің сызықтарын сплайн арқылы анықтаса оны трансформаттау мүмкіншілігін ие болғанын көреміз.
Көлемді геометриялық объектіні өзгертсек онда жай ғана сплайн дегеннің орнына базис (basis) сплайн терминін қолданамыз. Трансформаттау кезінде дене бетін құрайтын әр сызық көршілес жатқан сызыққа байланысты өзгереді. Жалпы сызық өзгерістері белгілі аумақты қамтиды. Аумақ шекарасын анықтаған сызықтар трансформаттаудың қалайша жүретінін алдын-ала анықтап тұрады. Мұндай әсерді алу үшін тор көздік есептеулер жүргізіледі (NURBS беттері).
Жарық құбылысының физикасы. Жарық көзі қалайша жарықтандырады? Бөлме ішін жарықтандырған электр шамы қайсы қабырғаны қалайша жарықтандырады? Сұраққа жауап беру үшін жарық көзінің орналасуын (қабырғаға дейінгі қашықтығын), қабырға бетінің материалын (material), материал бетінің текстурасын (texture) ескеріп жауап іздейміз.
Жалпы 3D сценаны модельдеу арқылы суретті алғанда сценада: объектілер жиынтығын, жарық көздерінің жиынтығын, текстура жиынтығын, камера жиынтығын көреміз. Камера өзінің орналасуына байланысты сцена көрінісін жоба күйінде немесе дайын күйде рендеринг (rendering) жасалғаннан кейін көрсетеді.
2D графикалық редакторларда рендеринг үнемі суретке өзгеріс енгізілген сайын жүргізіліп отырады. Суретші 2D графикалық редакторда ондай рендеринг әрекеті барына мән бермейді. Векторлық 2D редакторда суретті құрайтын элементтердің реті ескеріледі. Әр элемент өзіне қатысты жазықтықта орналасады. Бірнеше жазықтықта элементтер біріктірілген соң соңғы нәтижені аламыз.
3D графикада сцена көрініс камераға түседі. Көбінде 3D редакторда суретші салып жатқан суретін жоба ретінде көреді. 3D графика компьютер ресурсына талабы жоғары болғандықтан жобалауды жарықтың физикалық құбылысын, геометриялық объектілерінің текстурасы ескерусіз жүргізіледі. Тек камерадағы көрініске рендеринг жүргізген кезде сцена жобасы суретті дайын көрінісіне айналады. Бірақ та ылғи да осы жолмен 3D көрініс алына бермейді, 3D сцена жобаланып жатқанда бірден рендерингте жасалынатын кездер де бар. Компьютерлік ойындарда рендеринг суреттерді түзеп -үзілмей ауысқан кадр-кадр легі ретінде бейнекөрініс береді. Компьютерлік ойындарда жарық құбылыстарын, сұйықтық беттерінде толқындарды, оттың жануын, тұмандағы көріністерін компьютерлік модельдеусіз, яғни симуляттаусыз, имиттаттаусыз (simulation, imitation) реалистік (realist) көріністер алу мүмкін емес. Жалпы компьютерлік модельдеу сценаны тұрғызғанда автоматты түрде үнемі іске асады, 3D редакторларда компьютерлік модельдің параметрін суретші реттеп сценада түзеліп жатқан суретке қажетті әсер жасайды, әрлейді. Жарықтың түсуін модельдегенде суретші жарықтың интенсивтілігін, оның табиғаты параметрлерден таңдайды.
Қазіргі 3D графикалық редакторлардың мүмкіншіліктерін шолып өту үшін жекелей мүмкіншіліктерін қарастыру қажет, онда анатомиясын емес нақты бір редакторды қарастыру қажет. Сонымен анатомия нені көрсетті?
Үшінші Z осьі математикалық иллюзия!( illusion) Сол себепті 2D редакторларда 3D иллюзиясына бар сурет алыну әбден мүмкін.
Дайын суретке қарап оның салу жолын айыру мүмкін емес. Қылқалам, түсті қарындаш немесе қара қарындаш мүмкін сурет гравюра немесе 2D, 3D редакторларымен алынған сурет шығар. Суреттің қандай түрін жеке бөліп қарастырсақ та оның ішіне техникасы шебер суретшінің туындысы көзге бірден түседі.
Бірден 3D редакторға отыра сала нәтиже алу оңай емес. Адамды салсаң дәстүрлі суретші секілді адам анатомиясын ескересің. Машина бөлшегінің 3D моделін жасасаң оның геометриялық дәлдігіне көңіл бөлесің. Конструкторлық құжаттармен жұмыс істей білу дағдылығы да қажет.
Көбінде 3D редакторда бір –екі сурет салған соң әрі қарай сурет техникасын арттыруға құштарлық жоғалады. Өйткені сурет салу күткеніндей оңай, жылдам іске жатпайтыны туралы түсінігі тез келеді. Бірақ та, тамаша туындыны алу үшін қиындығын бойындағы талаппен, өнермен жеңгендер де баршылығын еңбектерінен көріп жүрміз.
Әрі қарай
Техникалық жабдықта қайнасып біткен әр қилы өнерден цифрлы сурет шығады. Цифрлы суреттей тағамның дәмін келтіретіндей нендей құрамасы бар?
Инженерлік сызу. Сызғыш көмегімен сызық, циркуль көмегімен шеңбер сызылып жандарына өлшемдері қойылса инженерлік сызудың қарапайым түрін көреміз. Инженерлік сызу әр түзудің орнын, оның мәнділігін заңдылықпен анықтайды.
Объектінің геометриялық өлшемдері оның бүкіл бойының кез-келген жерінің параметрін анықтайды. Геометриялық объектке қима жасағанда объект өлшемдерінің бір тұтастығын көре білу компьютерлік полиномды (polynomial) модельдеудегі негізгі дағдысы.
Ең қарапайым геометриялық объект сызық. Оның ерекше түрі Базье сызығы атауымен белгілі. Түзу сызықтан қисық сызыққа оп-оңай трансформатталады. Күрделі объект контурын бір-біріне жаланған бірнеше қисық сызықтар анықталса және осы контурдың бір түзудің деформациясынан алынса онда контур қисық сызығы сплайннан (spline) тұрды деп есептелінеді.
Геометриялық объектінің сызықтарын сплайн арқылы анықтаса оны трансформаттау мүмкіншілігін ие болғанын көреміз.
Көлемді геометриялық объектіні өзгертсек онда жай ғана сплайн дегеннің орнына базис (basis) сплайн терминін қолданамыз. Трансформаттау кезінде дене бетін құрайтын әр сызық көршілес жатқан сызыққа байланысты өзгереді. Жалпы сызық өзгерістері белгілі аумақты қамтиды. Аумақ шекарасын анықтаған сызықтар трансформаттаудың қалайша жүретінін алдын-ала анықтап тұрады. Мұндай әсерді алу үшін тор көздік есептеулер жүргізіледі (NURBS беттері).
Жарық құбылысының физикасы. Жарық көзі қалайша жарықтандырады? Бөлме ішін жарықтандырған электр шамы қайсы қабырғаны қалайша жарықтандырады? Сұраққа жауап беру үшін жарық көзінің орналасуын (қабырғаға дейінгі қашықтығын), қабырға бетінің материалын (material), материал бетінің текстурасын (texture) ескеріп жауап іздейміз.
Жалпы 3D сценаны модельдеу арқылы суретті алғанда сценада: объектілер жиынтығын, жарық көздерінің жиынтығын, текстура жиынтығын, камера жиынтығын көреміз. Камера өзінің орналасуына байланысты сцена көрінісін жоба күйінде немесе дайын күйде рендеринг (rendering) жасалғаннан кейін көрсетеді.
2D графикалық редакторларда рендеринг үнемі суретке өзгеріс енгізілген сайын жүргізіліп отырады. Суретші 2D графикалық редакторда ондай рендеринг әрекеті барына мән бермейді. Векторлық 2D редакторда суретті құрайтын элементтердің реті ескеріледі. Әр элемент өзіне қатысты жазықтықта орналасады. Бірнеше жазықтықта элементтер біріктірілген соң соңғы нәтижені аламыз.
3D графикада сцена көрініс камераға түседі. Көбінде 3D редакторда суретші салып жатқан суретін жоба ретінде көреді. 3D графика компьютер ресурсына талабы жоғары болғандықтан жобалауды жарықтың физикалық құбылысын, геометриялық объектілерінің текстурасы ескерусіз жүргізіледі. Тек камерадағы көрініске рендеринг жүргізген кезде сцена жобасы суретті дайын көрінісіне айналады. Бірақ та ылғи да осы жолмен 3D көрініс алына бермейді, 3D сцена жобаланып жатқанда бірден рендерингте жасалынатын кездер де бар. Компьютерлік ойындарда рендеринг суреттерді түзеп -үзілмей ауысқан кадр-кадр легі ретінде бейнекөрініс береді. Компьютерлік ойындарда жарық құбылыстарын, сұйықтық беттерінде толқындарды, оттың жануын, тұмандағы көріністерін компьютерлік модельдеусіз, яғни симуляттаусыз, имиттаттаусыз (simulation, imitation) реалистік (realist) көріністер алу мүмкін емес. Жалпы компьютерлік модельдеу сценаны тұрғызғанда автоматты түрде үнемі іске асады, 3D редакторларда компьютерлік модельдің параметрін суретші реттеп сценада түзеліп жатқан суретке қажетті әсер жасайды, әрлейді. Жарықтың түсуін модельдегенде суретші жарықтың интенсивтілігін, оның табиғаты параметрлерден таңдайды.
Қазіргі 3D графикалық редакторлардың мүмкіншіліктерін шолып өту үшін жекелей мүмкіншіліктерін қарастыру қажет, онда анатомиясын емес нақты бір редакторды қарастыру қажет. Сонымен анатомия нені көрсетті?
Үшінші Z осьі математикалық иллюзия!( illusion) Сол себепті 2D редакторларда 3D иллюзиясына бар сурет алыну әбден мүмкін.
Дайын суретке қарап оның салу жолын айыру мүмкін емес. Қылқалам, түсті қарындаш немесе қара қарындаш мүмкін сурет гравюра немесе 2D, 3D редакторларымен алынған сурет шығар. Суреттің қандай түрін жеке бөліп қарастырсақ та оның ішіне техникасы шебер суретшінің туындысы көзге бірден түседі.
Бірден 3D редакторға отыра сала нәтиже алу оңай емес. Адамды салсаң дәстүрлі суретші секілді адам анатомиясын ескересің. Машина бөлшегінің 3D моделін жасасаң оның геометриялық дәлдігіне көңіл бөлесің. Конструкторлық құжаттармен жұмыс істей білу дағдылығы да қажет.
Көбінде 3D редакторда бір –екі сурет салған соң әрі қарай сурет техникасын арттыруға құштарлық жоғалады. Өйткені сурет салу күткеніндей оңай, жылдам іске жатпайтыны туралы түсінігі тез келеді. Бірақ та, тамаша туындыны алу үшін қиындығын бойындағы талаппен, өнермен жеңгендер де баршылығын еңбектерінен көріп жүрміз.
