Виртуальный мир
В компьютерной 3D-графике мы строим мир виртуальный, но устроенный по тем же самым законам, что и реальный. Мы расставляем объекты в пространстве, зажигаем источники света, настраиваем камеру и смотрим сквозь неё на то, что создали.
Процесс съёмки виртуального мира на камеру, то есть превращения объёмной 3D-сцены в плоскую 2D-картинку, называется рендером. По сути это то же самое, что сфотографировать реальный мир: ты берёшь трёхмерное пространство и получаешь из него двухмерное изображение. Именно это изображение ты видишь на экране, именно его можно распечатать на бумаге или ткани, использовать в кино или нанести на любую поверхность.
А если нужен физический объект, то его можно напечатать на 3D-принтере и держать в руках.
Трёхмерный объект всегда остаётся трёхмерным, даже если ты видишь его только через рендер. У него есть обратная сторона. Есть верх и низ. Есть всё то, что было у кубика LEGO в твоих руках.
Это принципиальное и главное отличие трёхмерного объекта от обычного двухмерного рисунка: 2D-рисунок описывает предмет только с одной видимой стороны, а 3D-объект описан полностью, со всех сторон одновременно. При этом, как и в реальном мире, в 3D-программах мы смотрим на объект только с одной выбранной точки. Именно с этого ракурса рендер и отрисовывает объект на один экран или на два в VR-очках (с небольшим смещением угла зрения для каждого глаза).
Помнишь, как художники Возрождения превращали плоский холст в окно, в которое хотелось шагнуть? В VR-очках этот шаг наконец происходит почти по-настоящему. Каждому глазу показывается свой ракурс, и мозг воспринимает это как настоящую глубину. Ты больше не просто смотришь в окно на нарисованный мир. Ты можешь взаимодействовать с ним, находиться внутри него. Такой опыт называют погружением в виртуальное пространство.
Самое новое, что придумало человечество, называется «дополненной реальностью» (Augmented Reality, AR). Теперь виртуальные объекты с помощью очков могут появляться прямо в реальном пространстве вокруг тебя. Два мира, наложенные друг на друга. Граница между нарисованным и настоящим становится всё тоньше.
Мультфильм «Тачки», игра Minecraft, спецэффекты Marvel, архитектурные визуализации, медицинские модели, симуляции космических объектов ‒ всё это сделано в 3D. И в кинотеатры теперь отправляют сразу две версии фильмов: плоскую для обычного экрана и объёмную для специальных очков, где каждый глаз видит свою картинку.
Наблюдения, открытия, ошибки и прорывы. Позади — огромный путь человечества, впереди — дверь в мастерскую, пространство конкретных технических знаний, со всеми деталями. Весь этот опыт живёт прямо сейчас внутри программы на твоём компьютере.
Форма и облик. Конструкция и живопись. Всё это вместе и есть CGI, в основе которого лежит математика.
Объект, свет, камера или картинка хранятся как наборы данных с координатами в своём пространстве. О магических числах, об осях X, Y и Z мы поговорим в следующем разделе.
Тысячи лет люди шли к этому моменту. Ты стоишь на пороге. Дальше твой личный путь…