3D проекция

Трехмерная проекция (или графическая проекция ) — это метод проектирования, используемый для отображения трехмерного (3D) объекта на двухмерной (2D) поверхности. Эти проекции основаны на визуальной перспективе и анализе аспектов для проецирования сложного объекта для возможности просмотра на более простой плоскости. Эта концепция расширения двухмерной геометрии до трехмерной была освоена Героном Александрийским в первом веке . [1] Херона можно назвать отцом 3D. 3D-проекция является основой концепции компьютерной графики, моделирующей потоки жидкости для имитации реалистичных эффектов. [2]Группе ILM Lucas Films приписывают введение концепции (и даже термина «эффект частиц»).

В 1982 году первая полностью цифровая компьютерная последовательность для файла кинофильма была в фильме «Звёздный путь 2: Гнев Хана» . Патент 1984 года , связанный с этой концепцией, был написан Уильямом Э. Мастерсом, «Компьютерный автоматизированный производственный процесс и система» US4665492A с использованием массовых частиц для изготовления чашки. [3] Процесс осаждения частиц является одной из технологий 3D-печати .

Трехмерные проекции используют основные качества базовой формы объекта для создания карты точек, которые затем соединяются друг с другом для создания визуального элемента. Результатом является графика, которая содержит концептуальные свойства для интерпретации того, что фигура или изображение не являются на самом деле плоскими (2D), а скорее твердыми объектами (3D), просматриваемыми на 2D-дисплее.

3D-объекты в основном отображаются на двумерных носителях (например, на бумаге и компьютерных мониторах). Таким образом, графические проекции являются широко используемым элементом дизайна; в частности, в инженерном рисовании , черчении и компьютерной графике . Прогнозы могут быть рассчитаны с использованием математического анализа и формул или с использованием различных геометрических и оптических методов.

Проекция достигается за счет использования воображаемых «проекторов»; спроецированный мысленный образ становится техническим видением желаемой законченной картины. [ требуется дополнительное объяснение ] Методы обеспечивают единую процедуру визуализации среди людей, обученных технической графике (механическое черчение, автоматизированное проектирование и т. д.). Следуя методу, техник может создать воображаемое изображение на плоской поверхности, такой как бумага для рисования.

При параллельной проекции линии взгляда от объекта на плоскость проекции параллельны друг другу. Таким образом, линии, параллельные в трехмерном пространстве, остаются параллельными и в двумерном проецируемом изображении. Параллельная проекция также соответствует перспективной проекции с бесконечным фокусным расстоянием (расстояние от объектива камеры до точки фокусировки ) или « масштабированием ».

Классификация некоторых 3D-проекций
Сравнение нескольких типов графической проекции
Различные проекции и как они производятся
Параллельная проекция соответствует перспективной проекции с гипотетической точкой зрения; то есть тот, где камера находится на бесконечном расстоянии от объекта и имеет бесконечное фокусное расстояние или «зум».
Символы, используемые для определения того, является ли многоракурсная проекция третьим углом (справа) или первым углом (слева).
Каменная арка, нарисованная в военной перспективе
Три аксонометрических вида
Пример ограничений изометрической проекции. Разницу высот между красными и синими шарами нельзя определить локально.
Лестница Пенроуза изображает лестницу, которая кажется поднимающейся (против часовой стрелки) или спускающейся (по часовой стрелке), но образующей непрерывную петлю.
Перспектива геометрического тела с использованием двух точек схода. В этом случае карта твердого тела (ортогональная проекция) рисуется ниже перспективы, как бы изгибая плоскость основания.
Аксонометрическая проекция схемы, отображающая соответствующие элементы перспективы вертикальной картинной плоскости . Точка стояния (PS) расположена на нулевой плоскости π , а точка обзора (PV) — прямо над ней. PP — его проекция на картинную плоскость α . LO и LT — линия горизонта и линия земли ( linea d’orizzonte и linea di terra ). Жирные линии s и q лежат на π и пересекают α в точках Ts и Tq соответственно. Параллельные линии, проходящие через PV (выделены красным), пересекают LO в точках схода Fs и Fq.: таким образом, можно нарисовать проекции s′ и q′ , а значит, и их пересечение R′ на R .