Визуализация трехмерных объектов: 3D визуализация: что такое трехмерная визуализация

Содержание

3D визуализация: что такое трехмерная визуализация

Производство 3D графики
3D визуализация

3D визуализация объектов имеет целью получение высококачественных 3d изображений некоторого объекта. 3D визуализация может выполняться для некоторого изделия (проектируемого или реально существующего), объекта дизайна или просто трехмерного элемента, используемого как часть некоторой композиции. В 3D визуализации объектов важную роль играет свет (светопостановка), материалы (свойства визуализируемых 3d поверхностей), композиция кадра, наиболее выигрышно подчеркивающая особенность визуализируемой 3D модели.

Итогом 3D визуализации объектов являются изображения высокого разрешения, пригодные для печати, либо анимационные видео-ролики. Размер, пропорции, форма подачи для 3D визуализации оговариваются на стадии формирования технического задания на 3D визуализацию.

Исходные материалы для 3D визуализации объектов

Для качественной 3D визуализации объекта необходимы любые материалы, которые позволяют понять трехмерную форму объекта. Это могут быть рабочие чертежи, эскизы, наброски, вырезки из журналов, фотографии целевого объекта, наконец, сам объект, если он существует.

Заказать…

Пример видео-ролика для заставки

Помимо 3D визуализации объекта студия 3D Master может также подготовить 3D-ролик, демонстрирующий работу визуализируемого изделия (техническая 3D анимация), рекламный ролик (включая режиссуру, съемку, компоновку материалов).

Заказать…

Другие виды 3D визуализации

Студия 3D Master занимается производством 3d-графики в Петербурге: архитектурная 3d визуализация интерьеров, архитектурная 3d визуализация экстерьеров зданий, создание 3d анимации и 3d роликов, 3d визуализация объектов для рекламы и телевидения, нетривиальные случаи использования 3d графики.

Подробнее по каждому 3d направлению информация ниже:

3D визуализация, объектная 3d визуализация — это визуализация отдельных объектов, которые могут использоваться в качестве рекламных изображений, иллюстраций и т.п.
Архитектурная визуализация интерьеров — это визуализация 3d интерьеров на разных стадиях процесса проектирования
Архитектурная 3D визуализация экстерьеров — это визуализация 3d моделей зданий, кварталов, территорий застройки, т.е. всего что связано с архитектурными решениями
Создание 3D анимации и 3D-роликов — создание 3d анимаций для презентаций, в т.ч. пролетов по территории, персонажной 3d анимации, технической 3d анимации и т.д.
Производство рекламной 3D анимации и 3D-роликов — это создание рекламных роликов с применением 3D графики
Специальные применения 3D-графики — это нетипичные случаи использования 3d графики в самых неожиданных проектах

Визуализация объектов любой сложности по выгодной цене и срокам

Танк

Посмотреть работу

Стоимость визуализации строительных объектов

Рассматриваемую услугу нельзя отнести к числу дорогостоящих и эксклюзивных. Она давно уже доступна массовому потребителю и очень им востребована. Как и любые прочие виды работ, визуализация строительных объектов обладает своими особенностями, что в той или иной степени влияет на стоимость ее выполнения и обуславливает существующую ценовую «вилку». К таким факторам относятся:

сложность и масштабность модели. Масштабность здания определяется его площадью и высотой или, иначе говоря, количеством этажей. Логично предположить, что чем физически крупнее строение, тем сложнее и дольше будет проходить его визуализация. Для ориентировочной оценки все строительные объекты принято условно подразделять на малоэтажные, многоэтажные и комплексную застройку. Кроме того, нельзя забыть и о факторе архитектурной сложности сооружений различных стилей;

требования к уровню качества. Ожидания клиента относительно качества могут в значительной степени разниться, варьируясь от низкого до высшего. Разумеется, чем тщательней и детальней выполнена вся работа, тем убедительней конечный результат и выше его стоимость. Но в некоторых случаях заказчика устраивает не самая максимальная степень проработки элементов образа, и это его право;
количество ракурсов. Минимального стандарта в 2-3 ракурса будет очевидно недостаточно для визуализации сложных строений или комплексной застройки. Создание расширенного ракурсного ряда повлечет соответствующее изменение цены услуги.

* Стоимость и сроки работ обговариваются индивидуально, после ознакомления с техническим заданием.
Получить дополнительные сведения по расценкам вы можете в разделе «Прайс».

Профессиональная 3d графика в Москве

Клиенты московской студии «3D-RIM» могут быть уверены в высоком качестве предоставляемых услуг и оперативном исполнении заказа. Гарантией тому — успешный многолетний опыт компании и не один десяток реализованных проектов по трехмерной визуализации предметов и объектов, начиная от мебели для каталогов и заканчивая жилым кварталом микрорайона.

Полная стоимость работ по визуализации строительных объектов будет зависеть от упомянутых выше ценообразующих факторов и индивидуальных требований заказчика. Цены в «3D-RIM» относятся к среднему уровню сегмента и всегда приятны для наших клиентов.

ЭТАПЫ РАБОТЫ В НАШЕЙ СТУДИИ

Оценка проекта

На этом этапе изучаем ваш материал, оцениваем объем работ и предоставляем Вам коммерческое предложение по цене и срокам.

Старт проекта

После согласования стоимости и сроков, подписывается акт о начале производства работ, и с вашей стороны производится оплата аванса за работу.

Выполнение работ

Выполняем основную часть работ. Показываем выполненные наброски. Предоставляем Вам на утверждение основные составляющие. Детальная проработка всех разделов.

Закрытие проекта

Передаем Вам, в полном объеме, готовый проект. Подписываем акт приемки-передачи, финальная оплата.

НЕОБХОДИМАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

Чертежи, эскизы, фотографии и изображения с разных ракурсов с указанием габаритных размеров.

В отдельных случаях может потребоваться:

Разрезы, в местах сложных конструктивных решений.

* Мы с удовольствием выполним проект, даже если Вы располагаете не всей требуемой информацией, но стоимость проекта и сроки могут быть увеличены (обсуждается в каждом конкретном случае).

Методологии трехмерной визуализации и анализа: современная перспектива

Обзор

. 1999 г., май-июнь; 19(3):783-806.

doi: 10.1148/radiography.19.3.g99ma13783.

Дж. К. Удупа ¹

принадлежность

¹ Кафедра радиологии Пенсильванского университета, Филадельфия 19104-6021, США.

PMID: 10336203
DOI: 10. 1148/Рентгенография.19.3.г99ма13783

Обзор

Ж К Удупа. Рентгенография. 1999 май-июнь.

. 1999 г., май-июнь; 19(3):783-806.

doi: 10.1148/radiography.19.3.g99ma13783.

Автор

Дж. К. Удупа ¹

принадлежность

¹ Кафедра радиологии Пенсильванского университета, Филадельфия 19104-6021, США.

PMID: 10336203
DOI: 10.1148/Рентгенография. 19.3.г99ма13783

Абстрактный

Трехмерная (3D) визуализация была разработана для предоставления качественной и количественной информации об объекте или системе объектов из изображений, полученных несколькими способами, включая цифровую рентгенографию, компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию, позитронно-эмиссионную томографию, однофотонную эмиссионную компьютерную томографию и ультразвуковое исследование. Операции трехмерного изображения можно разделить на четыре основные категории: предварительная обработка, визуализация, обработка и анализ. Операции предварительной обработки (объем интереса, фильтрация, интерполяция, регистрация, сегментация) направлены на извлечение или улучшение извлечения информации об объектах в заданных изображениях. Операции визуализации облегчают видение и понимание объектов в их полной размерности и могут быть основаны либо на сценах, либо на объектах.

Манипуляции могут быть жесткими или деформируемыми и позволяют изменять структуры объектов и отношения между объектами. Операции анализа, как и операции визуализации, могут быть основаны либо на сцене, либо на объекте и имеют дело с методами количественной оценки информации об объекте. Существует множество проблем, связанных с точностью, правильностью и эффективностью 3D-изображения. Тем не менее, 3D-визуализация — захватывающая технология, которая обещает расширить число и разнообразие приложений.

Цитируется

Маршевые кубы и гистограммы-пирамиды для 3D-медицинской визуализации.
Висуцак П. Висуцак П. Дж Имиджинг. 2020 3 сентября; 6 (9): 88. doi: 10.3390/jimaging60
. Дж Имиджинг. 2020. PMID: 34460745 Бесплатная статья ЧВК.
Дополненная и смешанная реальность: технологии для улучшения будущего IR.
Парк Б.Дж., Хант С.Дж., Мартин С. 3-й, Надольски Г.Дж., Вуд Б.Дж., Гейд Т.П. Парк Б.Дж. и др. J Vasc Interv Radiol. 2020 июль; 31 (7): 1074-1082. doi: 10.1016/j.jvir.2019.09.020. Epub 2020 13 февраля. J Vasc Interv Radiol. 2020. PMID: 32061520 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Информатика изображений: 25 лет прогресса.
Agrawal JP, Erickson BJ, Kahn CE Jr. Агравал Дж.П. и др. Годб Мед Информ. 30 июня 2016 г .; Приложение 1 (Приложение 1): S23-31. doi: 10.15265/IYS-2016-s004. Годб Мед Информ. 2016. PMID: 27362590 Бесплатная статья ЧВК.
Ранжирование семантических дескрипторов: количественный метод оценки качественных вербальных отчетов визуального познания в лаборатории или клинике.
Маэстри М. , Одель Дж., Хегде Дж. Маэстри М. и др. Фронт Псих. 2014 4 марта; 5:160. doi: 10.3389/fpsyg.2014.00160. Электронная коллекция 2014. Фронт Псих. 2014. PMID: 24624102 Бесплатная статья ЧВК.
Трехмерная объемная визуализация лодыжки на основе магнитно-резонансных изображений позволяет создавать изображения, сопоставимые с реальной анатомией.
Анастази Г., Кутронео Г., Брускетта Д., Тримарчи Ф., Иелитро Г., Каммарото С., Дука А., Браманти П., Фавалоро А., Ваккарино Г., Миларди Д. Анастази Г. и др. Дж Анат. 2009 г.Ноябрь; 215 (5): 592-9. doi: 10.1111/j.1469-7580.2009.01133.x. Epub 2009 12 августа. Дж Анат. 2009. PMID: 19678857 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

Основы визуализации данных

Трехмерные графики весьма популярны, в частности, в бизнес-презентациях, а также среди ученых. Кроме того, они почти всегда используются не по назначению. Редко я вижу 3D-график, который нельзя было бы улучшить, превратив его в обычную 2D-фигуру. В этой главе я объясню, почему у трехмерных графиков есть проблемы, почему они обычно не нужны и в каких ограниченных обстоятельствах трехмерные графики могут быть уместны.

26.1 Избегайте необоснованного 3D

Многие программы для визуализации позволяют украсить ваши графики, превращая графические элементы графиков в трехмерные объекты. Чаще всего мы видим, как круговые диаграммы превращаются в вращающиеся в пространстве диски, гистограммы превращаются в столбцы, а линейные диаграммы превращаются в полосы. Примечательно, что ни в одном из этих случаев третье измерение не передает никаких фактических данных. 3D используется просто для украшения и украшения сюжета. Я считаю такое использование 3D безвозмездным. Это однозначно плохо и должно быть вычеркнуто из визуального словаря специалистов по данным.

Проблема бесплатного 3D заключается в том, что проецирование 3D-объектов в два измерения для печати или отображения на мониторе искажает данные. Зрительная система человека пытается скорректировать это искажение, отображая 2D-проекцию 3D-изображения обратно в 3D-пространство. Однако эта коррекция может быть только частичной. В качестве примера возьмем простую круговую диаграмму с двумя срезами, один из которых представляет 25 % данных, а другой — 75 %, и повернем эту круговую диаграмму в пространстве (рис. 26.1). Когда мы меняем угол, под которым мы смотрим на пирог, кажется, что размер кусочков также меняется. В частности, 25-процентный срез, расположенный в передней части круга, выглядит намного больше, чем 25-процентный, если мы смотрим на круг под прямым углом (рис. 26.1а).

Рисунок 26.1: Та же трехмерная круговая диаграмма, показанная с четырех разных ракурсов. Поворот круговой диаграммы в третье измерение приводит к тому, что передние части круговой диаграммы кажутся больше, чем они есть на самом деле, а задние части кажутся меньшими. Здесь, в частях (a), (b) и (c), синий срез, соответствующий 25% данных, визуально занимает более 25% площади, представляющей круговую диаграмму. Только часть (d) является точным представлением данных.

Аналогичные проблемы возникают и для других типов трехмерных графиков. На рис. 26.2 показано распределение пассажиров «Титаника» по классам и полу с использованием трехмерных полос. Из-за того, как полосы расположены относительно осей, все полосы кажутся короче, чем они есть на самом деле. Например, всего в 1-м классе ехало 322 пассажира, однако на рис. 26.2 показано, что их было меньше 300. Эта иллюзия возникает из-за того, что столбцы, представляющие данные, расположены на расстоянии от двух задних поверхностей, на которых серые горизонтальные линии нарисованы. Чтобы увидеть этот эффект, попробуйте расширить любой из нижних краев одного из столбцов, пока он не достигнет самой нижней серой линии, представляющей 0. Затем представьте, что вы делаете то же самое с любым из верхних краев, и вы увидите, что все столбцы выше, чем кажутся на первый взгляд. (См. рис. 6.10 в главе 6, где представлена более разумная двухмерная версия этого рисунка. )

Рисунок 26.2: Количество пассажиров «Титаника» среди женщин и мужчин, путешествующих в 1-м, 2-м и 3-м классах, показанное в виде трехмерной гистограммы с накоплением. Общее количество пассажиров 1-го, 2-го и 3-го классов составляет 322, 279 и 711 соответственно (см. рис. 6.10). Тем не менее, на этом графике полоса 1-го класса, кажется, представляет менее 300 пассажиров, полоса 3-го класса, кажется, представляет менее 700 пассажиров, а полоса 2-го класса, кажется, ближе к 210–220 пассажирам, чем фактические 279 пассажиров. Кроме того, полоса 3-го класса визуально доминирует на рисунке и делает количество пассажиров 3-го класса больше, чем на самом деле.

26.2 Избегайте трехмерных масштабов положения

В то время как визуализацию с необоснованным трехмерным изображением можно легко отбросить как плохую, менее ясно, что думать о визуализации с использованием трех реальных масштабов положения ( x , y и z ) для представлять данные. В этом случае использование третьего измерения служит реальной цели. Тем не менее, получившиеся сюжеты часто трудно интерпретировать, и, на мой взгляд, их следует избегать.

Рассмотрим трехмерный точечный график зависимости эффективности использования топлива от рабочего объема и мощности для 32 автомобилей. Мы видели этот набор данных ранее в главе 2, рис. 2.5. Здесь мы наносим смещение вдоль x , мощность по оси y и эффективность использования топлива по оси z , и мы обозначаем каждую машину точкой (рис. 26.3). Несмотря на то, что эта 3D-визуализация показана с четырех разных точек зрения, сложно представить, как именно точки распределяются в пространстве. Я нахожу часть (d) рис. 26.3 особенно запутанной. Кажется, что он показывает другой набор данных, хотя ничего не изменилось, кроме угла, под которым мы смотрим на точки.

Рисунок 26.3: Топливная эффективность в зависимости от рабочего объема и мощности для 32 автомобилей (модели 1973–74 гг.). Каждая точка представляет один автомобиль, а цвет точки представляет количество цилиндров автомобиля. Четыре панели (a)–(d) показывают одни и те же данные, но с разных точек зрения. Источник данных: Motor Trend, 1974.

Основная проблема таких трехмерных визуализаций заключается в том, что они требуют двух отдельных последовательных преобразований данных. Первое преобразование отображает данные из пространства данных в пространство трехмерной визуализации, как обсуждалось в главах 2 и 3 в контексте масштабов положения. Второй отображает данные из пространства 3D-визуализации в 2D-пространство конечной фигуры. (Это второе преобразование, очевидно, не происходит для визуализаций, показанных в настоящей трехмерной среде, например, когда они показаны в виде физических скульптур или объектов, напечатанных на 3D-принтере. Мое основное возражение здесь касается трехмерных визуализаций, демонстрируемых на 2D-дисплеях.) Второе преобразование не является обратимым, потому что каждая точка на 2D-дисплее соответствует линии точек в пространстве 3D-визуализации. Следовательно, мы не можем однозначно определить, где в трехмерном пространстве находится какая-либо конкретная точка данных.

Наша зрительная система, тем не менее, пытается инвертировать преобразование 3D в 2D. Однако этот процесс ненадежен, чреват ошибками и сильно зависит от соответствующих признаков в изображении, которые передают ощущение трехмерности. Когда мы удаляем эти сигналы, инверсия становится совершенно невозможной. Это видно на рис. 26.4, который идентичен рис. 26.3, за исключением того, что все признаки глубины удалены. В результате получается четыре случайных расположения точек, которые мы вообще не можем интерпретировать и которые даже трудно соотнести друг с другом. Не могли бы вы сказать, какие точки в части (а) соответствуют каким точкам в части (б)? Я точно не могу.

Рисунок 26.4: Топливная эффективность в зависимости от рабочего объема и мощности для 32 автомобилей (модели 1973–74 гг.). Четыре панели (a)–(d) соответствуют тем же панелям на рис. 26.3, за исключением того, что все линии сетки, определяющие глубину, удалены. Источник данных: Motor Trend, 1974.

Вместо применения двух отдельных преобразований данных, одно из которых является необратимым, я думаю, что обычно лучше просто применить одно подходящее обратимое преобразование и отобразить данные непосредственно в 2D-пространство. Добавление третьего измерения в качестве шкалы положения требуется редко, поскольку переменные также могут отображаться на шкалах цвета, размера или формы. Например, в главе 2 я нанес сразу пять переменных набора данных по топливной эффективности, но использовал только две шкалы позиций (рис. 2.5).

Здесь я хочу показать два альтернативных способа нанесения именно тех переменных, которые используются на рис. 26.3. Во-первых, если мы в первую очередь заботимся о топливной экономичности как о переменной отклика, мы можем построить ее дважды: один раз в зависимости от рабочего объема и один раз в зависимости от мощности (рис. 26.5). Во-вторых, если нас больше интересует, как рабочий объем и мощность соотносятся друг с другом, с топливной экономичностью в качестве вторичной интересующей нас переменной, мы можем построить график зависимости мощности от рабочего объема и нанести топливную эффективность на размер точек (рис. 26.6). Оба рисунка более полезны и менее запутанны, чем рис. 26.3.

Рисунок 26.5: Топливная эффективность в зависимости от рабочего объема (а) и мощности (б). Источник данных: Motor Trend, 1974.

Рисунок 26.6: Мощность в зависимости от рабочего объема для 32 автомобилей, с топливной эффективностью, представленной размером точки. Источник данных: Motor Trend, 1974.

Вы можете задаться вопросом, не является ли проблема трехмерных точечных диаграмм в том, что фактическое представление данных, точки, сами по себе не передают никакой трехмерной информации. Что произойдет, например, если вместо этого мы используем 3D-панели? На рис. 26.7 показан типичный набор данных, который можно визуализировать с помощью трехмерных столбцов, коэффициенты смертности в 1940 Вирджиния с разбивкой по возрастным группам, полу и местонахождению. Мы видим, что трехмерные полосы действительно помогают нам интерпретировать сюжет. Маловероятно, что можно спутать полосу на переднем плане с полосой на заднем плане или наоборот. Тем не менее проблемы, обсуждаемые в контексте рис. 26.2, существуют и здесь. Трудно точно определить высоту отдельных стержней, а также провести прямое сравнение. Например, какова была смертность городских женщин в возрасте 65–69 лет?возрастная группа выше или ниже, чем у городских мужчин в возрастной группе 60–64 лет?

Рисунок 26.7: Смертность в Вирджинии в 1940 г., представленная в виде трехмерной гистограммы. Показатели смертности показаны для четырех групп населения (городские и сельские женщины и мужчины) и пяти возрастных категорий (50–54, 55–59, 60–64, 65–69, 70–74) и выражены в единицах смертей на 1000 человек. Эта фигура помечена как «плохая», потому что трехмерная перспектива затрудняет чтение сюжета. Источник данных: Молино, Гиллиам и Флоран (19 лет).47)

В целом лучше использовать решетчатые графики (глава 21) вместо 3D-визуализации. Для набора данных о смертности в Вирджинии требуется всего четыре панели, если они представлены в виде решетчатого графика (рис. 26.8). Я считаю эту цифру понятной и легко интерпретируемой. Сразу становится очевидным, что уровень смертности среди мужчин выше, чем среди женщин, а также то, что у городских мужчин уровень смертности, по-видимому, выше, чем у сельских мужчин, тогда как для городских и сельских женщин такой тенденции не наблюдается.

Рисунок 26.8: Уровень смертности в Вирджинии в 1940, визуализированный как график Trellis. Показатели смертности показаны для четырех групп населения (городские и сельские женщины и мужчины) и пяти возрастных категорий (50–54, 55–59, 60–64, 65–69, 70–74) и выражены в единицах смертей на 1000 человек. Источник данных: Молино, Гиллиам и Флоран (1947 г.).

26.3 Надлежащее использование 3D-визуализации

Однако иногда может быть уместна визуализация с использованием 3D-шкалы положения. Во-первых, проблемы, описанные в предыдущем разделе, вызывают меньше беспокойства, если визуализация является интерактивной и может вращаться зрителем, или, альтернативно, если она отображается в среде виртуальной или дополненной реальности, где ее можно рассматривать с разных сторон. Во-вторых, даже если визуализация не интерактивна, показ медленно вращающегося изображения, а не статического изображения с одной точки зрения, позволит зрителю понять, где в трехмерном пространстве находятся различные графические элементы. Человеческий мозг очень хорошо реконструирует 3D-сцену из серии изображений, снятых под разными углами, и медленное вращение графики обеспечивает именно эти изображения.

Наконец, имеет смысл использовать 3D-визуализации, когда мы хотим показать реальные 3D-объекты и/или данные, наложенные на них. Например, разумным выбором будет изображение топографического рельефа гористого острова (рис. 26.9). Точно так же, если мы хотим визуализировать сохранение эволюционной последовательности белка, отображенного на его структуру, имеет смысл показать структуру в виде трехмерного объекта (рис. 26.10). Однако в любом случае эти визуализации было бы легче интерпретировать, если бы они отображались как вращающиеся анимации. Хотя это невозможно в традиционных печатных изданиях, это можно легко сделать при размещении рисунков в Интернете или при проведении презентаций.