גרפיקת תלת-ממד

גרפיקת תלת־ממד היא ענף של גרפיקה ממוחשבת. גרפיקה ממוחשבת היא יצירת תמונות ומודלים בעזרת מחשב. התחום יוצר תמונות ואנימציות שמדמות עומק ותלת־ממד.

גרפיקה תלת־ממדית משמשת בקולנוע, במשחקי מחשב ובהדמיות מקצועיות כמו רפואיות והנדסיות.


העבודה מחולקת לשלבים ברורים. בדרך כלל מתחילים בעבודה קונספטואלית, ציור דו־ממדי שנותן רעיון לסצנה. אחר כך עוברים ל"מידול", בניית הצורה התלת־ממדית במחשב.


השלבים העיקריים הם: מידול, פרוקסי, פרישה ל־UV, הגדרת חומרים, תאורה ומיקום המצלמה, ולבסוף רינדור. פרוקסי הוא מודל ראשוני פשוט שמראה את הצורה הכללית. פרוקסי קל לשנות ולכן משמש לשיפורים לפני שמעמיקים בפרטים.

בהמשך עושים מידול מפורט יותר. פרישת UV היא תהליך שבו חותכים ומפרישים את המודל למשטח דו־ממדי כדי לצייר עליו טקסטורות. הגדרת חומרים קובעת איך המשטח מגיב לאור, האם הוא מבריק, שקוף או מחזיר אור.

תאורה חשובה מאוד להרגשה של הסצנה. יש סוגים שונים של מקורות אור, למשל מקור נקודתי שמחקה נורה, או מקור מקבילי המדמה את השמש. ניתן לשנות את עוצמת האור ואת צבעו.


מידול מבוסס על צורות בסיסיות כמו קובייה או גליל. צורה תחולק לאג'ים (קווים) ולקודקודים (נקודות). משטחים שבונים מהם את האובייקט נקראים פוליגונים. טופולוגיה היא האופן שבו הפוליגונים מסודרים על המודל, והיא חשובה במיוחד להנפשה ולריגינג.


"חומר" הוא אוסף הגדרות שמתארות את התנהגות המשטח מול אור. הגדרות אלה כוללות צבע, מראה מבריק או גס, שקיפות והחזרי אור.


גם עין וגם מצלמה קולטות קרני אור. אם אין אור, אין תמונה. במודלים ניתן למקם ולסוגים שונים של מקורות אור, לקבוע את עוצמתם ואת צבעם, וכך לשנות את מראה הסצנה.


"מצלמה" בתלת־ממד היא הנקודה ממנה רואים את הסצנה. מגדירים גם את כיוון המבט ותכונות עדשה כמו אורך מוקד ועומק שדה.


רינדור הוא החישוב שבסופו המחשב יוצר את התמונה הסופית. זמן הרינדור תלוי במורכבות הסצנה, בשיטת הרינדור וביכולות המחשב. הוא יכול להימשך משבריר שנייה עד שעות רבות.


באנימציה משתמשים בגרפיקה תלת־ממדית כדי להנפיש דמויות וסצנות. סרט האנימציה הממוחשבת המלא הראשון היה "צעצוע של סיפור" (1995). דוגמה לשינוי היא דמות יודה מ־Star Wars: היא הוצגה פעם כבובה, ובגרסאות מאוחרות נעשה בה שימוש באנימציה ממוחשבת.


המעבר לתלת־ממד שינה את משחקי המחשב. במשחקי דו־ממד התנועה הייתה מוגבלת. במנועי תלת־ממד אפשר לנוע בחלל בצורה חופשית יותר. דוגמה בולטת היא המעבר מסדרות Super Mario לשיא עם "Mario 64".

כדי להתמודד עם הדרישה החישובית פותחו כרטיסי מסך (כמו של חברות מובילות) שהעבירו חלק מהעבודה מהמעבד לכרטיס המסך.

גרפיקת תלת־ממד היא יצירת תמונות במחשב עם עומק, כמו בעולם האמיתי. תלת־ממד אומר שיש עומק ולא רק גובה ורוחב.

היא משמשת בסרטים, במשחקים ובהדמיות רפואיות ומהנדסיות.


עושים את זה בשלבים. קודם יש ציור רעיון דו־ממדי. אחר כך בונים מודל תלת־ממדי במחשב. בנייה זו נקראת מידול. מידול מתחיל מצורות פשוטות כמו קובייה.


פרוקסי הוא מודל ראשוני ופשוט. הוא מראה איך הכל צפוי להיראות. אחר כך עובד האמן על הפרטים.

פרישת UV היא כאשר פותחים את המודל לשטף דו־ממדי כדי לצבוע אותו. זה כמו לפרוש גליל לנייר ולצייר עליו.


המודל בנוי מפוליגונים. פוליגון הוא שטח קטן, בדרך כלל משולש או ריבוע. קודקודים הם הנקודות שמחברות את הפוליגונים.


"חומר" הוא איך המשטח נראה כשהאור פוגע בו. הוא קובע אם החומר מבריק, שקוף או מחזיר אור.


יש סוגים של אור. מקור נקודתי מדמה נורה קטנה. מקור מקבילי מדמה את השמש. אפשר לשנות את צבע האור ועוצמתו.


המצלמה קובעת מאיפה רואים את הסצנה. אפשר לשנות את זווית הראייה ואפקטים כמו עומק שדה.


רינדור הוא כשהמחשב "מצייר" את התמונה הסופית. זה יכול לקחת זמן קצר או הרבה זמן.


הסרט הממוחשב המלא הראשון הוא "צעצוע של סיפור" (1995). לפני כן השתמשו גם בבובות, כמו יודה ב־Star Wars.


גרפיקה תלת־ממד הפכה את המשחקים למציאותיים יותר. היא אפשרה תנועה חופשית במרחב, לא רק למעלה ולמטה. כרטיסי מסך עזרו למחשבים לחשב תמונות אלו מהר יותר.