امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

 

3. مفاهیم و قوانین

تصاویر به طور معمول به وسیله دستگاه هایی مثل دوربین ها، آینه ها، لنزها، تلسکوپ ها، میکروسکوپ ها و ... ساخته میشن. تصاویر دیجیتال شامل تصاویر برداری (Vector Images) و رستری (Raster Images) میشن، اما تصاویر رستر بیشتر استفاده میشن.

 

 


 

 محیط Fractal، نمونه ای از تصویر تولید کامپیوتر

 


 

 

3.1 Pixel

در تصویر سازی دیجیتال، پیکسل (Pixel) (یا عنصر تصویر) یک نقطه در تصویر رستری هست. پیکسل ها روی یک شبکه (Grid) منظم دو بعدی قرار گرفته اند، و اغلب به وسیله نقطه یا مربع بیان میشن. هر پیکسل یک نمونه (Sample) از تصویر اصلی هست، و نمونه های بیشتر طبیعتاً تصویر دقیق تری از عکس اصلی به دست میده. شدت هر پیکسل متفاوته، در سیستم رنگ، هر پیکسل به طور معمول سه جزء مثل قرمز، سبز و آبی دارد.

 

 


 در بزرگنمایی یک تصویر میشه پیکسل ها رو به صورت مربع به آسانی دید

 


 

 

3.2 Graphics

گرافیک ها (Graphics) ارائه های بصری بر روی سطوحی مثل صفحه نمایش کامپیوتر است. عکس ها، نقاشی ها، طراحی های گرافیکی، طراحی های مهندسی، نقشه ها یا تصاویر مثال هایی از این دست هستند. گرافیک ها اغلب متن و تصویر رو ترکیب میکنن. طراحی های گرافیکی ممکنه شامل انتخاب، خلق یا قراردهی آگاهانه تایپوگرافی تنها، مثل یک بروشور، آگهی، پوستر، وبسایت و یا کتاب بدون هیچ عنصر دیگه ای باشه. هدف میتونه وضوح یا برقراری ارتباط موثر باشه، ارتباط با سایر عناصر فرهنگی دیگه باشه، یا به تنهایی، خلق یک سبک متفاوت باشه.

 

3.3 Rendering

رندگیری تولید تصویری 2D از یک مدل 3D به وسیله یک برنامه های کامپیوتری است. یک فایل صحنه شامل اشیایی در زبان برنامه نویسی کاملاً تعریف شده یا ساختار داده است؛ که میتونه شامل اشیای هندسی، پنجره نمایش (viewpoint)، بافت (texture)، نورپردازی، یا اطلاعات سایه پردازی (shading) به عنوان توصیفی برای صحنه مجازی باشه. داده های داخل فایل صحنه سپس به برنامه رندرگیری (rendering program) داده میشن تا پردازش شده و به شکل تصویر دیجیتال یا فایل تصویری گرافیک رستری خروجی تولید کنه. برنامه رندرگیری معمولاً به صورت داخلی (built in) در نرم افزار گرافیک کامپیوتری قرار داره، اما بعضی دیگه به عنوان پلاگین (plug-in) یا نرم افزارهای کاملاً مجزا هستند. واژه "rendering" میتونه شبیه "ارائه هنرمند" از صحنه باشه. با اینکه جزییات تکنیکی روش های رندرگیری متفاوت هست، چالش های کلی غلبه بر تولید تصویر 2D از ارائه 3D ذخیره شده در فایل صحنه شامل Graphics Pipeline (مراحل کار گرافیکی) در کنار دستگاه رندرگیری، مثل GPU هست. GPU دستگاهیه که قادر به کمک کردن به CPU در محاسبات هست. اگر صحنه ای باید واقعی به نظر برسه و تحت نورپردازی مجازی نتیجه قابل پیش بینی داشته باشد، نرم افزار رندرگیری باید معادله رندرگیری را حل کند. معادله رندر برای تمام اثرات نور محاسبه نمیشه، بلکه یه مدل نورپردازی کلی برای تصاویر تولید کامپیوتر (CGI) هست. واژه Rendering همینطور برای توصیف پردازش محاسباتی افکت ها درادیت یک ویدیو برای تولید ویدوی خروجی نهایی به کار میره.

 

3.3.1 3D Projection

3D Projection روشی برای نگاشت نقاط سه بعدی، روی صفحه ای دو بعدیست. به دلیل این که بیشتر روش های نمایش داده های گرافیکی در حال حاظر روی سطوح مسطح دو بعدیه، استفاده از این نوع پروژکشن عمومیت داره، به ویژه در گرافیک های کامپیوتری، مهندسی و طراحی.

 

3.3.2 Ray tracing

Ray tracing (رهگیری پرتو) تکنیکی برای ایجاد تصویر با رهگیری مسیر نور از میان پیکسل ها در یک تصویر هست. این تکنیک توانایی تولید photorealism (فتورئالیسم، واقع نمایی) بالا رو داره؛ معمولاً بیشتر از انواع روشهای معمول scanline rendering (رندر اسکن-خطی)، اما با هزینه محاسباتی بسیار بیشتر.

 

3.3.3 Shading

Shading (سایه زنی) به به تصویر کشیدن عمق در مدلهای 3D یا تصاویر با استفاده از مقادیر مختلف تاریکی گفته میشه. این فرایندیه که در نقاشی برای به تصویر کشیدن مقادیر مختلف تاریکی روی کاغذ با اعمال بیشتر فشار یا با رنگ های تیره تر برای مناطق تاریک تر، و شدت کمتر یا رنگ های روشن تر برای مناطق روشن تر استفاده میشه. روش های مختلفی برای سایه زنی وجود داره شامل cross hatching (سایه زنی تقاطعی) که خطوط عمود بر هم با نزدیکی های متفاوت، با الگوی مشبک برای ایجاد سایه روی یک منطقه کشیده میشن. هرچه خط ها به هم نزدیک تر بشن، منطقه تیره تر خواهد شد. برعکس، هر چه فاصله خط ها بیشتر باشه، منطقه روشن تر خواهد شد. این واژه اخیراً در معنای عمومی "سایه زنی اعمال شده است" به کار میره.

 

 


 

 

نمونه سایه پردازی (Shading)

 


 

3.3.4 Texture mapping

Texture mapping (نگاشت بافت) روشی برای اضافه کردن جزئیات، بافت سطوح، یا رنگ به گرافیک ها یا مدلهای 3D ساخت کامپیوتر هست. اولین استفاده از اون در گرافیک 3D توسط Dr Edwin Catmull در سال 1974 بود. یک نگاشت بافت به سطح یک شکل یا چند ضلعی اعمال (mapped یا نگاشته) میشه. این فرایند مشابه اعمال یک کاغذ طرح دار روی یک جعبه ساده و سفید هست. Multitexturing (چند بافتی) به استفاده بیش از یک بافت در یک زمان روی یک چند ضلعی (polygon) گفته میشه. Procedural textures (بافت های تابعی) (ساخته شده به وسیله تغییر مقادیر یک الگوریتم که یک بافت خروجی رو تولید میکنه)، و bitmap texture (بافت نگاشت بیتی) (ساخته شده در یک نرم افزار ادیت عکس یا وارد شده از یک دوربین دیجیتال)، به طور کلی روش های به کار گیری جزئیات بافت روی مدلهای 3D در نرم افزارهای گرافیک کامپیوتری هستند، در حالی که نحوه قرار گیری بافت روی سطح مدل اغلب نیازمند تکنیکی است که با نام UV mapping (نگاشت UV) (تنظیم دلخواه مختصات بافت) برای Polygon surface (سطوح چند ضلعی) شناخته میشه، در حالی که NURBS surfaces (سطوح نربز) مقداردهی ذاتی خودشون رو دارن که به عنوان مختصات دهی بافت استفاده میشه. نگاشت بافت همچنین به عنوان یک اصل، تکنیک هایی برای ساخت normal maps (نگاشت های طبیعی) و bump maps (نگاشت های برآمدگی) که با بافت تطابق داده میشه تا ارتفاع رو شبیه سازی کنه و specular maps (نگاشت های بازتابی) برای کمک به شبیه سازی درخشش و بازتاب نور، و environment mapping (نگاشت محیطی) برای شبیه سازی انعکاس آینه مانند که gloss (صیقلی) نامیده میشود، رو شامل میشه.

 

3.3.5 Anti-aliasing

رندرگیری موجودیت های غیر وابسته به تفکیک پذیری (resolution-independent) (مثل مدلهای 3D) برای نمایش روی یک دستگاه رستر (بر پایه پیکسل) مانند نمایشگر کریستال مایع (LCD) یا تلویزیون های CRT به طور غیر قابل اجتناب ایجاد aliasing artifacts (مصنوعات دندانه ای) میکنه که بیشتر در لبه های اشکال و مرزهای جزئیات بافت اتفاق میفته؛ این مصنوعات به طور غیر رسمی jaggies نامیده میشن. روش های Anti-aliasing (ضد دندانه ای) چنین مشکلاتی رو اصلاح میکنه، که نتیجش تصاویری لذت بخش تر برای بینندست، اما میتونه تا حدی از لحاظ محاسباتی پر هزینه باشه. الگویتم های anti-aliasing متفاوتی (مانند supersampling) میتونن به کار گرفته بشن، و سپس برای بهترین عملکرد رندرگیری در مقابل کیفیت تصویر نهایی سفارشی سازی بشن؛ یک هنرمند گرافیکی باید این دو مورد اگر از روش های anti-aliasing استفاده میشه در نظر داشته باشه.نمایش یک bitmap texture (بافت نگاشت بیتی) که pre-anti-aliased (از قبل anti-aliased شده) باشه روی صفحه نمایشی (یا مکانی از اون) که در تفکیک پذیری تصویری از خود بافت تفاوت داره (مانند مدل بافت دهی شده ای که از دوربین مجازی فاصله دارد) مصنوعات دندانه ای رو ایجاد میکنه، در حالی که هر بافت تعریف شده به وسیله تابع همیشه مصنوعات دندانه ای رو ایجاد میکنه، چرا که وابسته به تفکیک پذیری تصویر نیست؛ تکنیکهایی مانند mipmapping و texture filtering به حل مشکلات دندانه ای شدن مربوط به بافت کمک میکنه.

 

3.4 Volume rendering

رندر حجمی (Volume rendering) تکنیکی هست که برای نمایش یک پروژکشن 2D از مجموعه داده های نمونه برداری شده پراکنده 3D استفاده میشه. یه مجموعه داده 3D معمولی گروهی از تصاویر 2D برش خورده هستند که با یک اسکنر CT یا MRI به دست اومده اند. معمولاً اینها به وسیله الگوهای منظم به دست میاد (برای مثال یک برش در هر میلیمتر) و معمولاً در یک الگوی منظم تعداد پیکسلهای تصویر منظمی وجود داره. این مثالی از یک شبکه حجمی منظم هست، با هر عنصر حجم، یا voxel نمایش داده شده با یک مقدار که با نمونه گیری مناطق کناری که voxel رو احاطه کرده به دست میاد.

 

 


 رندر CT Scan حجمی از ساعد با رنگ های مختلف برای عضله، چربی، استخوان و خون

 

 


 

3.5 3D Modeling

3D modeling (مدلسازی سه بعدی) فرایند توسعه ارائه ای ریاضی و قالب سیمی (wireframe) به نام 3D model (مدل سه بعدی) از هر شیء سه بعدی هست، که با نرم افزارهای ویژه ساخته میشه. مدلها ممکنه خودکار یا دستی ساخته بشن؛ فرایند مدلسازی دستی برای آماده سازی داده های شیء برای گرافیک کامپیوتری سه بعدی مشابه با هنرهای پلاستیکی (plastic arts) مثل مجسمه سازی (sculpting) هست. مدلهای 3D میتونن به چندین روش ساخته بشن: استفاده از منحنی های NURBS برای ساخت تکه های نرم و دقیق سطح، polygon mesh modeling (مدلسازی شبکه ای چند ضلعی) (دستکاری شکل چند وجهی)، یا polygon mesh subdivision (شبکه چند ضلعی تقسیم شده) (موزاییک کاری پیشرفته چندضلعی ها، که در نتیجه اون سطوح نرم تر مشابه با مدلسازی NURBS تولید میشه). یک مدل 3D میتونه از طریق فرایند 3D Rendering به صورت تصویری دو بعدی نمایش داده بشه، در یک شبیه سازی کامپیوتری پدیده های فیزیکی استفاده بشه، یا به طور مستقیم برای اهداف دیگه متحرک سازی بشه. همچنین میشه مدل رو به وسیله دستگاه های 3D Printing (پرینترهای سه بعدی) ساخت.

 

جستجو

دانلود کنید

Facebook
Facebook
Google
Google

Go to top

CGCube. استفاده از مطالب سایت تنها با ذکر منبع مجاز است