3D-графика: секреты создания виртуальной реальности

Автор статьи - арт-директор Никита П. Ось по имени Z — вот что превратило плоские двухмерные изображения в 3 Dimension graphics. Первым смоделированным трехмерным объектом была рука студента по имени Эрл Кэтмелл. Сейчас он возглавляет студии Pixar и Disney Animation, а в начале 1970-х годов под руководством Ивана Сазерленда занимался интерактивной компьютерной графикой в Университете Юты (США).

Вот так, в 1973 г. с фильма «Рука» начались компьютерная анимация и CGI-графика.

Что такое 3D-моделирование

Простыми словами, 3D-графика — это комплекс приемов и инструментов, которые используются для создания объемных объектов при помощи форм и цвета. Главное отличие от двухмерной графики в том, что у 3D изображений добавляется ось глубины (та самая Z).

3D-моделирование ‒ это и есть процесс работы над созданием объемной модели или графического изображения с помощью специальных компьютерных программ. Созданное трехмерное изображение можно рассматривать со всех сторон.

Сила и возможности 3D-моделирования в том, что с его помощью можно создать абсолютно любой объект — не только реальный, но и не существующий.

Чтобы изготовить 3D-модель, понадобятся пять шагов:
     1. Создать эскиз или получить изображение референса (то, что будет моделироваться).
     2. Создать модель на основе эскиза/референса геометрии.
     3. Создать развертку. Отрисовать текстуры (или получить их из специальных файлов).
     4. Настроить параметры материала: текстуру, преломление, отражение, прозрачность.
     5. Если модель простая, первый и четвертый шаги можно пропустить. Но обычно для качественного результата нужно пройти все этапы.

Чтобы придать реалистичность двухмерным изображениям, для них отрисовываются переходы цветов, тени и блики. В 3D готовую модель помещают в виртуальное пространство — сцену. Она подразумевает несколько объектов:
     1. Геометрия — сама модель, созданная при помощи разных техник.
     2. Материалы — все данные относительно визуальных характеристик модели: форма, цвет, способность отражать и преломлять свет.
     3. Источники света — они регулируют мощность, направление и спектр освещения.
     4. Силы и воздействия — в основном используются для 3D-анимации.
     5. Виртуальные камеры — с их помощью подбираются ракурсы для создания проекции. Дизайнер задает специальным программам параметры всех перечисленных объектов, и компьютер рассчитывает, каким в итоге будет 3D-изображение.

Вот как работал над моделью сомалийского страуса украинский художник по персонажам Юрий Дулич:

Сферы применения трехмерной графики

3D-графика используется во множестве отраслей:
     - Кинематограф, мультипликация, игровая индустрия.
     - Реклама и брендинг.
     - Строительство (визуализация объектов, интерьера, экстерьера).
     - Медицина (проектирование искусственных органов и одноразового инструментария).
     - Ландшафтный дизайн.
     - Дизайн и производство мебели.
     - Объектное моделирование в разных видах производства.
     - Полиграфия.

Есть и другие примеры. В конце 2019 г. физики из Национального института стандартов и технологий (NIST) создали цифровые копии пуль, которыми убили Джона Кеннеди. Ученые-баллистики из NIST также разрабатывают трехмерные карты поверхности для использования в судебной экспертизе огнестрельного оружия.

В чем недостатки 3D

Сложно, долго и, соответственно, дорого — так можно коротко сформулировать причины, которые ограничивают применение 3D-графики:
     - Выдвигаются высокие требования к оперативной памяти, быстроте работы процессора другим характеристикам компьютера.
     - Проработка моделей всех объектов сцены, которые могут оказаться под виртуальной камерой, требует очень много времени.
     - Меньше свободы в работе над изображением, чем в 2D. Нарушать пропорции или обходить законы перспективы в 3D-формате очень сложно. То, что для двухмерных объектов может выглядеть как авторский стиль, в отношении трехмерных выглядит как недоработка.
     - В работе над 3D-анимацией — необходимость постоянно отслеживать взаимное положение объектов.

Как отмечает Ian Spriggs, недостаточно тщательно прорисованный цифровой персонаж будет выглядеть искусственно. Хотя, судя по работам самого художника, он с этой проблемой справляется.

3D в веб-дизайне

Дизайнер, который решил использовать 3D-объекты в создании сайта, имеет большой спектр вариантов. Даже трендовый минимализм может означать акцентный трехмерный объект в сочетании с максимально простыми фоном и шрифтами. Эффекты 3D часто используются на главном экране — для захвата внимания пользователя. Кроме того, 3D-визуализация создает отличные возможности для разработки и презентации персонажей бренда. Для полноценного глубокого представления потребителям сложных продуктов. И не только. Актуальный прием — анимированный объемный фон. Он может быть сплошным или, как ниже, частичным, но сквозным, сохраняющимся при скроллинге экрана. Еще один вариант, который при загрузке сайта «легче», чем full-screen фон, — синемаграфия. Для нее тоже может использоваться 3D-графика. Авторские проекты в 3D, отличающиеся скрупулезной прорисовкой, могут занимать месяцы. Но такая степень детализации и уровень затрат, конечно, целесообразны не для каждого проекта.
Для локального использования существуют более бюджетные решения. Они отлично решают проблему, когда необходимо что-то более оригинальное, чем статичные картинки. Или нужно необычно проиллюстрировать значительный объем текстовых материалов.
Например, как превью к статьям интересно работают несложные изображения, даже в треш-стилистике.

Тренды 3D-графики в 2020 году

Использование качественных трехмерных объектов в веб-дизайне, рекламе и брендинге остается верным способом впечатлить и увлечь целевую аудиторию.

Недавно, с 14 по 16 февраля, по Чикаго курсировали автомобили с медиа-дисплеями, которые проектировали 3D-вижуалы новых кроссовок Sky Dreamer и мяча с логотипом Puma.

В 2020 году 3D-графика будет активно использоваться в веб-дизайне для:
     - логотипов и элементов пользовательского интерфейса;
     - детальной демонстрации преимуществ продукта.
Программы для 3D-моделирования, рендеринга и кодирования анимации совершенствуются. С одной стороны, они дают дизайнерам новые возможности. С другой — упрощают и ускоряют их работу.
Выходят более мощные версии браузеров. Это позволяет создавать более сложные сайты без опасений за то, что они будут недостаточно быстро загружаться.
Так что есть все основания выбрать толковых веб-дизайнеров, чтобы заказать им новый сайт или провести редизайн действующего. Добавьте своему ресурсу впечатляющих 3D-решений.