3D: триизмерност — определение, измерения и приложения

Научете всичко за 3D: триизмерност, измерения и приложения — от 3D графика и анимация до измервания, GPU и реални проекти.

3D (или 3-D) означава триизмерен или с три измерения. Например кутията е триизмерна; тя е плътна, а не тънка като лист хартия. Тя има обем, горна и долна част, лява и дясна (страни), както и предна и задна част. Можете да завъртите кутията, за да я разгледате от друга страна (наречена лице, повърхност или просто страна).

Триизмерните обекти се описват чрез три числа (координати), които показват позицията им в пространството спрямо избрана точка за начало. Най-често използваните имена на тези три измерения са дължина, ширина и височина, но в различни контексти могат да се срещнат и термини като дълбочина, X, Y и Z ос. Комбинацията от тези измерения определя формата, размера и положението на тялото в пространството.

Единици и измерване

Размерът се измерва в инчове, микрони, мили, километри или други единици за дължина. За триизмерни тела често се използват и производни единици като кубични метри (м³) за обем и квадратни метри (м²) за повърхностна площ. За точни измервания в инженерството и науката се използват координатни системи и инструментари като лазерни скенери, калъпи, сонар и други.

Как възприемаме 3D

Бинокулярното зрение помага на хората да виждат лесно третото измерение чрез разликите между изображенията, които получават двете очи (стереопсис). Освен бинокулярните признаци, мозъкът използва и множество монокулярни признаци за дълбочина:

• перспектива (сближаване на паралелни линии при отдалечаване);
• оклузия (когато един обект покрива друга част от друг обект, се възприема по-близо);
• движен парлакс (относително движение при придвижване на наблюдателя);
• сянки и осветление (формата се разпознава по начина, по който светлината пада);
• текстура и детайл (по-далечни повърхности имат по-малко детайли).

3D в компютърната графика

3D графиките се използват за създаване на видеоигри или анимационни филми. Процесът включва моделиране (създаване на 3D форма), текстуриране (полагане на "кожа"), осветление, и рендериране (превръщане на сцената в изображение). Необходими са много изчисления, за да изглеждат картините триизмерни на екрана. Съвременните компютри обикновено разполагат с графичен процесор (GPU), който се справя с тези изчисления и ускорява процеса на рендериране, симулиране на светлина и реализъм в реално време.

Практически приложения на 3D

• Архитектура и строителство — 3D модели и визуализации на сгради и инфраструктура.
• Медицина — 3D образна диагностика (КТ, ЯМР), моделиране на органи за планиране на операции и 3D принтиране на импланти.
• Проектиране и производство — CAD системи за детайли, симулации и прототипиране.
• Развлечение — филми, игри, виртуална и разширена реалност (VR/AR).
• Наука и изследвания — визуализация на данни, моделиране на молекули, геоложки карти.
• 3D печат — производство на физически обекти от триизмерни дигитални модели.

Примери на триизмерни фигури

Често срещани триизмерни тела са куб, сфера, цилиндър, конус и призма. Всяко от тях има ясно дефинирани характеристики: обем, повърхностна площ и гранични лица (лицеви повърхности). Формулите за обем и площ се използват при инженерни изчисления и практически приложения.

Обобщено, 3D означава обекти и пространства с три измерения, които могат да бъдат измервани, моделирани и визуализирани по много начини — от ежедневни предмети като кутия до сложни дигитални симулации и реални инженерни проекти.

Въпроси и отговори

В: Какво означава 3D?

В: Как можете да опишете една кутия?

В: Как се наричат трите измерения?

В: За какво се използват 3D графиките?

Въпрос: С какво разполагат съвременните компютри, за да работят с 3D графики?

В: Какво помага на хората да виждат лесно третото измерение?

Въпрос: Как картините изглеждат триизмерни на екрана?

Търсене по буква