Obraz trójwymiarowy (3d) jest czymś znacznie więcej, aniżeli tylko prostym rysunkiem, któremu dodaje się trzeci wymiar. Każdy obiekt umieszczony w obrazie jest traktowany przez program jak pojedyncza bryła.
Kompletna scena powstaje więc dopiero po oświetleniu znajdujących się w niej obiektów i uchwyceniu odbitych promieni światła przez kamerę. Naturalnie przechwytywany obraz jest dwuwymiarowy, jednak dzięki efektowi głębi powstaje wrażenie trójwymiaru. Każdy obiekt trójwymiarowy można opisać za pomocą funkcji matematycznych, np. w przypadku sześcianu są to wierzchołki wszystkich boków położone w dokładnie takiej samej odległości od siebie.
Programy 3D bazują na matematycznych modelach, które określają, jak daleko i w jakim kierunku w stosunku do siebie znajdują się poszczególne wierzchołki figury. Na tej podstawie program dopisuje do wyznaczanych przez nie płaszczyzn linie.
Obiekty 3d
W rzeczywistości przedmioty są widoczne dzięki temu, że pada na nie światło, które następnie się odbija i trafia do siatkówki ludzkiego oka. W bardzo podobny sposób tworzy się symulacje trójwymiarowych obiektów w programach 3D. W prezentowanych scenach używane są różne źródła emitujące promienie świetlne. Ich los zależy od obliczeń dokonywanych przez komputer. Jeżeli na przykład promień światła pada na jakiś obiekt, zostaje odbity. A kiedy po tym trafi w obszar przechwytywany przez obiektyw kamery, zostaje zapisany w postaci punktu prezentowanego obrazu. Proces ten odbywa się do momentu, w którym zapisane zostaną wszystkie punkty prezentacji.
Nietrudno więc obliczyć, że w trakcie tworzenia gotowego obrazu trójwymiarowego procesor komputera ma bardzo wiele do zrobienia. Niech będzie to tylko obraz w rozdzielczości 640x480 pikseli, a komputer będzie musiał podążyć torem drogi ponad 300tys. promieni światła. Poza tym musi dokonywać odpowiednich obliczeń, kiedy światło trafia na powierzchnię błyszczącą, a kiedy na matową lub na obiekt tworzący cień, i decydować, które z promieni mają zostać odbite, a które nie.
W rzeczywistości wygląd obiektów nie jest określany wyłącznie przez ich kształt. Istotna jest także powierzchnia - to właśnie dzięki niej właśnie jesteśmy w stanie odróżnić jabłko wyrzeźbione w marmurze od prawdziwego. Programy do obróbki grafiki trójwymiarowej pozwalają nie tylko nadawać obiektom kolor, lecz także nanosić na ich siatkę całkowicie dowolne powierzchnie, nierzadko do złudzenia przypominające prawdziwe materiały. Kilkoma kliknięciami myszy możemy sprawić, by obiekt odbijał padające nań promienie światła lub by był szorstki, albo gładki. Wraz z programami 3D użytkownik otrzymuje często szereg gotowych tekstur, zwykle dołączanych do instalatora programu.
Animacje 3d
Przy użyciu nowoczesnych programów do obróbki grafiki trójwymiarowej można przygotowywać nie tylko fantastyczne obrazy, ale także całe filmy. Wystarczy podać lokalizację początkową i końcową obiektu, który ma zmienić pozycję, a program zajmie się resztą. Załóżmy, że mamy przed sobą scenę przedstawiającą samochód na ulicy. Chcemy, by przejechał z jednego jej końca na drugi. W tym celu chwytamy auto za pomocą myszy i przeciągamy je w miejsce, do którego ma się przenieść na filmie. Po tym program przelicza scenki, które mają stworzyć wrażenie ruchu, i zachowuje je w postaci filmu zapisanego w formacie AVI. Oczywiście, jeśli chcemy, w czasie przejazdu samochodu mogą się również poruszać źródła światła, a także kamera - w ten sposób przesuwający się samochód będzie prezentowany ze zmieniającej się perspektywy.
Programy 3d
Programy 3D przypominają wyglądem zwykłe programy do rysowania. Fakt ten nie powinien jednak dziwić, ponieważ za ich pomocą również rysujemy, tyle tylko, że zamiast okręgów, kwadratów i innych figur - bryły. Najwięcej czasu poświęca się z reguły pracy z edytorem scen. To w nim budujemy modele składające się z wielu mniejszych elementów. Tu także są określane właściwości powierzchni wypełniających płaszczyzny. Budowanie sceny polega na umieszczaniu w niej obiektów, definiowaniu źródeł światła i w końcu pozycjonowaniu kamery, z perspektywy której ma być widoczna scena. Proste obiekty złożone z pojedynczych figur najczęściej możemy umieszczać wprost w edytorze scen.
Bardziej skomplikowanych zwykle nie da się w ten sposób zbudować, więc do ich konstruowania używa się dodatkowego modułu programu - modelera. Za jego pomocą możemy tworzyć całkiem nowe obiekty. Ich tworzenie polega na rysowaniu dwuwymiarowej powierzchni, a następnie podaniu informacji, w jaki sposób ma ona zostać przebudowana w konstrukcję trójwymiarową. Za pomocą modelera konstruujemy złożone obiekty.
Programy graficzne obsługujące grafikę 3D, oferują również możliwość umieszczania w dokumentach obrazów bitmapowych. Dzięki temu do przygotowywanych rysunków, szkiców czy projektów możliwe jest dołączanie zeskanowanych fotografii. Powinniśmy jednak pamiętać, że formaty obu rodzajów grafiki w dość istotnym stopniu różnią się od siebie. Wprowadzanie tekstu w programach graficznych wygląda tak jak w innych programach. Korzysta się przy tym z różnych czcionek, aby nadać mu właściwy wygląd.
Gdy jednak tekst zostanie wpisany, program zaczyna go traktować jak pozostałe elementy graficzne. Dzięki temu można nim manipulować za pomocą wszystkich dostępnych w programie narzędzi graficznych.
Najczęściej używa się programów grafiki 3D do projektowania graficznego i różnego typu modelowania. Zanim na rynku pojawi się nowy model któregokolwiek z produkowanych dziś samochodów, najpierw musi zostać opracowany jego projekt - naturalnie przy użyciu komputera i odpowiedniego programu do projektowania. Dzięki niemu możliwe jest szybkie i wygodne, bo przy użyciu myszy, modyfikowanie tworzonych form i konstrukcji. Poza tym, po utworzeniu gotowego projektu można go modelować stosując dowolnego typu materiał wypełniający. Tym samym oszczędza się na czasie i pieniądzach, jakie musiałyby zostać wydane na ogromne ilości prawdziwego materiału. Rzeczywisty prototyp modelu tworzony jest dopiero w momencie, kiedy jego projekt na ekranie jest już całkowicie gotowy.
Za pomocą komputera przeprowadza się też symulacje, jak opracowywane modele będą funkcjonować w praktyce. Dzięki temu autorzy projektu mogą zaobserwować na ekranie monitora, jak będzie wyglądała współpraca na przykład nowego silnika z pozostałymi elementami układu napędowego. W ten sposób projektanci uzyskują możliwość wypróbowania setek innowacji, decydując, które z nich warto wprowadzić.
Programy realizujące grafikę 3D pozwalają nie tylko projektować grafikę trójwymiarową, lecz także tworzyć całe filmy. Jeśli zechcemy, możemy sprawić, by kamera prezentująca wazę objechała stół i nastąpiło wolne zbliżenie. W tym celu należy stopniowo przesunąć punkt kamery wokół przedstawianego obiektu, a program zachowa na dysku plik z zapisaną prezentacją wideo. Oprogramowanie służące do tworzenia efektu trójwymiarowości jest również wykorzystywane w nauce i technice. Poza tym wszystkie efekty specjalne, jakimi naszpikowany jest każdy kręcony obecnie film science-fiction, takich jak "Jurassic Park" czy "Titanic" - tworzone były także przy zastosowaniu tego rodzaju programów. Oglądając filmy w kinie czy w telewizji, mamy okazję zobaczyć przedmioty lub zwierzęta, których dziś nie można spotkać: dinozaury, maszyny poruszające się zarówno na ziemi, jak i w powietrzu, a także wytwory ludzkiej wyobraźni. Choć zdajemy sobie sprawę, że to tylko fikcja, patrząc na nie, nierzadko zapominamy, że istnieją tylko na ekranie. W większości przypadków rzeczy i postaci ze świata fantazji są tworzone za pomocą komputera oraz - oprogramowania 3D.
Programy do obróbki grafiki trójwymiarowej pozwalają zamieniać zwykłe rysunki w fotorealistyczne obrazy. Dzięki nadaniu kreślonym obiektom odpowiedniej głębi poprzez dodanie cieni i efektów przesłaniania jednego przedmiotu innym, powstaje wrażenie, że są to rzeczy prawdziwe. Oczywiście nie w każdym drzemie pragnienie nakręcenia filmu science-fiction. Mimo to warto wypróbować możliwości tkwiące w programach, które pozwalają zmieniać zwykłe rysunki w niemal rzeczywiste prezentacje. Za pomocą niektórych z nich sprawdzimy na przykład, czy nie czas na małe przemeblowanie mieszkania - wystarczy kilka kliknięć myszą i już będziemy wiedzieć, jak wyglądałby ten czy inny pokój, gdyby wstawić do niego kilka nowych mebli.