3D nozīme: trīsdimensiju definīcija, piemēri un pielietojumi
Uzzini, kas ir 3D: trīsdimensiju definīcija, skaidri piemēri un praktiski pielietojumi — no 3D grafikām, spēlēm un VR līdz inženierijai un ražošanai.
3D (vai 3-D) nozīmē trīsdimensiju jeb trīs dimensiju. Trīsdimensiju objekti aizņem telpu, tiem ir ne tikai platums un garums, bet arī dziļums vai augstums. Piemēram, kaste ir trīsdimensiju kaste; tā ir cieta, nevis plāna kā papīra lapa. Tai ir tilpums, augšpuse un apakša, kreisā un labā (sānu) puse, kā arī priekšpuse un aizmugure. Kastīti var pagriezt, lai apskatītu to no citas puses (to sauc par seju, virsmu vai vienkārši pusi).
Dimensiju izmēri var tikt norādīti dažādās mērvienībās — piemēram, collās, mikronos, jūdzēs, kilometros vai jebkurā citā garuma vienībā. Izmēru izvēle atkarīga no objekta mēroga un nepieciešamās precizitātes.
Ko nozīmē garums, platums un augstums
Trīs galvenās dimensijas bieži tiek sauktas par garumu (vai dziļumu), platumu (vai platumu) un augstumu. Šie termini apraksta trīs savstarpēji perpendikulāras asis telpā — bieži tās apzīmē kā x, y un z asis matemātikā un datorgrafikā. Atkarībā no konteksta var lietot citus vārdus (piemēram, dziļums vietā garuma), bet būtība paliek tā pati: katra dimensija pievieno papildu informāciju par objekta izvietojumu telpā.
Matemātika un modelēšana
Matemātiski trīsdimensiju objektus var aprakstīt ar koordinātēm (x, y, z), vektoriem un virsmām. Daudzi 3D modeļi datorā tiek veidoti kā tīklojumi (meshi), kuros objekta forma sastāv no virsmām, malu kopām un virsotnēm. Praktiski izmēri, piemēram, vienkāršas taisnstūra kastes tilpums, tiek aprēķināts kā garuma reizinājums ar platumu un augstumu, bet sarežģītāku formu tilpumu nosaka, izmantojot integrāļus vai speciālas programmatūras funkcijas.
3D modeļu līmeņi ietver:
- Virsmas un tīklojumi (faces, edges, vertices)
- Tekstūras un materiāli (lai piešķirtu objektam krāsu, spīdumu, caurspīdīgumu)
- Apgaismojuma un ēnojumu simulācijas (lai radītu reālistisku izskatu)
- Animācija un deformācija (skeleta animācija, fizikālas simulācijas)
3D datorgrafika un renderēšana
3D grafiku izmanto, lai veidotu videospēles, animācijas filmas, vizualizācijas arhitektūrā un simulācijas. Lai attēli uz ekrāna izskatītos kā trīsdimensiju, nepieciešami sarežģīti aprēķini: transformācijas starp koordinātu sistēmām, projekcijas uz ekrāna, apgaismojuma un ēnas aprēķini, tekstūru uzklāšana un pikseļu apstrāde. Mūsdienu datoros šo aprēķinu veikšanai parasti izmanto speciālas ierīces — GPU (grafikas procesorus) — kas apstrādā miljoniem poligonu un pikseļu paralēli un ļauj reāllaika renderēšanu.
Tālākās tehnoloģijas un pielietojumi
3D tehnoloģijas iekļauj daudz metožu un ierīču:
- 3D modelēšana un CAD programmas — inženierzinātnēs, arhitektūrā un dizainā.
- 3D drukāšana — pārvērš digitālos modeļus fiziskos prototipos un detaļās.
- 3D skenēšana, fotogrammetrija un LiDAR — ļauj digitalizēt reālus objektus un ainavas.
- Medicīniskā attēlveidošana (CT, MRI) — rada trīsdimensiju skrīningus un modeļus iekšējiem orgāniem.
- Paplašinātā un virtuālā realitāte (AR/VR) — izmanto trīsdimensiju saturu pieredzes radīšanai.
Kā cilvēki uztver 3D
Cilvēkiem trešo dimensiju palīdz uztvert Binokulārā redze (acis redz to pašu skatu no nedaudz atšķirīgiem leņķiem), kas rada divu acs attēlu atšķirību — tā dēvēto binokulāro disparitāti. Papildus binokulārai redzei cilvēki izmanto arī citus dziļuma norādītājus: perspektīvu, priekšmetu pārvietošanos attiecībā pret fonu (motion parallax), ēnas un apgaismojuma norādes, object occlusion (kad viens objekts slēpj daļu no otra) un tekstūras blīvuma izmaiņas.
Praktiski piemēri un ikdienas pielietojumi
Trīsdimensiju jēdziens ir redzams daudzās dzīves jomās: mēbeles un iepakojums, būvniecība un inženierija, kartogrāfija un satiksmes simulācijas, spēļu izstrāde, filmu industriālā vizualizācija, medicīnas diagnostika un prototipēšana ražošanā. 3D dati ļauj labāk plānot, analizēt un komunicēt idejas, atvieglojot gan praktiskus darbus, gan radošus procesus.
Īsumā, 3D nozīmē papildinājumu divām dimensijām ar trešo dimensiju — dziļumu vai augstumu — kas sniedz pilnīgāku priekšstatu par objektu formu, telpisku izvietojumu un mijiedarbību ar apkārtni.
3D kaste
"X ass", "Y ass" un "Z ass" attēls.
3D matemātisks attēls vai grafiks ar līnijām, kas mēra platumu, augstumu un garumu.
Matemātikā
Dekarta koordinātu sistēmā garums, platums un augstums tiek apzīmēti ar burtiem (mainīgie lielumi), lai tos būtu vieglāk uzrakstīt vai ja vērtība nav zināma. Bieži vien X ir platums, Y ir augstums, bet Z ir garums. Citas 3D koordinātu sistēmas, piemēram, sfēriskās koordinātas, ietver gan lineāros, gan leņķiskos mērījumus.
3D figūru un izmēru matemātisko izpēti sauc par cietvielu ģeometriju.
Laiks
Daži cilvēki uzskata laiku par ceturto dimensiju. Tas arī tiek mērīts. To mēra laika vienībās, piemēram, sekundēs, stundās, gados vai citos laika mērvienībās.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Ko nozīmē 3D?
A: 3D nozīmē trīsdimensiju jeb trīs dimensiju.
J: Kā jūs varat aprakstīt kasti?
A: Kaste ir trīsdimensiju kaste, tā ir cieta un tai ir tilpums. Tai ir arī virsma un apakša, kreisā un labā (sānu) puse, kā arī priekšpuse un aizmugure.
J: Kā sauc šīs trīs dimensijas?
A: Trīs dimensijas bieži sauc par garumu (vai dziļumu), platumu (vai platumu) un augstumu.
J: Kam izmanto 3D grafiku?
A: 3D grafiku izmanto, lai veidotu videospēles vai animācijas filmas.
J: Kas mūsdienu datoros ir nepieciešams 3D grafikas apstrādei?
A: Mūsdienu datoros parasti ir GPU (grafikas procesors), kas veic šos aprēķinus.
J: Kas palīdz cilvēkiem viegli saskatīt trešo dimensiju?
A: Binokulārā redze palīdz cilvēkiem viegli saskatīt trešo dimensiju.
J: Kā attēli uz ekrāna izskatās trīsdimensiju?
A. Lai attēli uz ekrāna izskatītos trīsdimensiju attēli, ir vajadzīgi daudzi aprēķini.
Meklēt