三維計(jì)算機(jī)圖形的一般創(chuàng)建步驟（轉(zhuǎn)）

三維計(jì)算機(jī)圖形的創(chuàng)建

創(chuàng)建三維計(jì)算機(jī)圖形的過(guò)程可以順序分為三個(gè)基本階段：
建模
場(chǎng)景布局
繪制
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建模

建模階段可以描述為“確定后面場(chǎng)景所要使用的對(duì)象的形狀”的過(guò)程。有很多建模技術(shù)，他們包括（但不僅僅是）:
構(gòu)造實(shí)體幾何
nurbs建模
多邊形建模
細(xì)分曲面
隱函數(shù)曲面

建模過(guò)程可能也包括編輯物體表面或材料性質(zhì)（例如，顏色，熒光度，漫射和鏡面反射分量—經(jīng)常被叫做粗糙度和光潔度，反射特性，透明度或不透明度，或者折射指數(shù)），增加紋理，凹凸映射和其它特征。

建模可能也包括各種和準(zhǔn)備動(dòng)畫的三維模型相關(guān)的各種活動(dòng)（雖然在復(fù)雜的任務(wù)建模中，這將自己成為一個(gè)階段，稱為索具（rigging））。對(duì)象可能用一個(gè)骨架撐起來(lái)，一個(gè)物體的中央框架，它可以影響一個(gè)對(duì)象的形狀或運(yùn)動(dòng)。這個(gè)對(duì)動(dòng)畫構(gòu)造過(guò)程很有幫助，骨架的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)決定模型相關(guān)部分。參看正運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫和逆運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫。在索具階段，模型也可以給定特定的控制，使得運(yùn)動(dòng)的控制更為簡(jiǎn)便和直觀，例如用于聲音嘴唇同步的面部表情控制和嘴形（音素）。

建�？梢杂靡源藶槟康脑O(shè)計(jì)的程序（例如，lightwave建模軟件，rhinoceros 三維，moray），應(yīng)用的模塊（shaper，三維 studio max的lofter）或者某些場(chǎng)景描述語(yǔ)言（例如pov-ray）。在有些情況，這些階段之間沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)別；在這些情況下，建模只是場(chǎng)景創(chuàng)建過(guò)程的一部分（例如caligari truespace就屬于這種情況）。
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加工
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場(chǎng)景布局設(shè)置

場(chǎng)景設(shè)置涉及安排一個(gè)場(chǎng)景內(nèi)的虛擬物體，燈光，攝像機(jī)和其他實(shí)體，它將被用于制作一幅靜態(tài)畫面或一段動(dòng)畫。如果用于動(dòng)畫，該階段通常采用叫做“關(guān)鍵幀”（key frame）的技術(shù)，它使得場(chǎng)景內(nèi)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)建變得簡(jiǎn)單。使用關(guān)鍵幀的幫助，而不是必須對(duì)于動(dòng)畫中的每一幀設(shè)定對(duì)象的位置，方向或比例，只需設(shè)立一些關(guān)鍵的幀，它們之間的狀態(tài)可以用插值得到。

照明是場(chǎng)景布置中一個(gè)重要的方面。就象在實(shí)際場(chǎng)景布置的時(shí)候一樣，光照是最終作品的審美和視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。因而，它是一項(xiàng)很難掌握的藝術(shù)。光照因素可以對(duì)一個(gè)場(chǎng)景的氛圍和情緒反映作出重大貢獻(xiàn)，這是為攝影師和舞臺(tái)照明師所熟悉的事實(shí)。
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三角剖分和網(wǎng)格

把物體的表示（例如球面的中點(diǎn)坐標(biāo)和它的表面上的一個(gè)點(diǎn)所表示的球面），轉(zhuǎn)換到一個(gè)（球面的）多邊形表示的過(guò)程，稱為剖分（tesselation）。該步驟用于基于多邊形的繪制，其中對(duì)象從象球面，圓錐面等等這樣的抽象的表示（"體素"），分解成為所謂"網(wǎng)格"，它是互相連接的三角形的網(wǎng)絡(luò)。

三角網(wǎng)格（而不是正方形等形狀）比較流行，因?yàn)樗鼈円子诓捎脪呙杈�繪制進(jìn)行繪制。

多邊形表示不是所有繪制技術(shù)都必須的，而在這些情況下，從抽象表示到繪制出的場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換不包括剖分步驟。
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繪制

渲染是從準(zhǔn)備的場(chǎng)景創(chuàng)建實(shí)際的二維景象或動(dòng)畫的最后階段。這可以和現(xiàn)實(shí)世界中在布景完成后的照相或攝制場(chǎng)景的過(guò)程相比。

用于諸如游戲或模擬程序這樣的交互式媒體的繪制需要實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示，速度約為20到120幀每秒。非交互式媒體（譬如錄象或電影），繪制的慢得多。非實(shí)時(shí)繪制使得有限的計(jì)算能力得以放大以獲得高質(zhì)量的畫面。復(fù)雜場(chǎng)景的單幀的繪制速度可能從幾秒到一個(gè)小時(shí)或者更多。繪制完成的幀存貯在硬盤，然后可能轉(zhuǎn)錄到其它媒介，例如電影膠卷或者光盤。然后這些幀以高幀率播放，通常為24，25，或30幀每秒，以達(dá)成運(yùn)動(dòng)的假象。

最后的作品經(jīng)常會(huì)需要達(dá)到真實(shí)感圖形質(zhì)量，要達(dá)到這個(gè)目的，很多不同和專門的繪制技術(shù)被發(fā)展出來(lái)。這些技術(shù)的范圍包括相當(dāng)非真實(shí)感的線框模型繪制技術(shù)，到基于多邊形的繪制，到更高級(jí)的技術(shù)，例如：掃描線渲染、光線跟蹤或者輻射著色。

繪制軟件可以模擬例如鏡頭光暈、景深或者運(yùn)動(dòng)模糊這樣的視覺(jué)效果。這些技術(shù)試圖模擬鏡頭和人眼的光學(xué)特性所造成的視覺(jué)現(xiàn)象。這些技術(shù)可以增加場(chǎng)景的真實(shí)程度，雖然該效果可能只是鏡頭的人造模擬現(xiàn)象。

為模擬其他自然發(fā)生的效應(yīng)的各種技術(shù)被發(fā)展出來(lái)，例如光和不同形式的物質(zhì)的相互作用。這些技術(shù)的例子包括粒子系統(tǒng)（它可以模擬雨，煙，或者火），體采樣（用于模擬霧，塵或者其它空間大氣效果），焦散效果（用于模擬光被不均勻折射性質(zhì)的表面所聚焦的現(xiàn)象，例如游泳池底部的光的漣漪）， 還有次表面散射（subsurface scattering）（用于模擬光在人的皮膚這樣的實(shí)體對(duì)象內(nèi)部反射的現(xiàn)象）。

繪制過(guò)程計(jì)算上很昂貴，特別是所模擬的物理過(guò)程復(fù)雜且多樣時(shí)。計(jì)算機(jī)的處理能力逐年上升，使得真實(shí)感繪制的質(zhì)量漸進(jìn)的提高。生產(chǎn)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的電影工作室可能用渲染農(nóng)場(chǎng)（render farm）來(lái)進(jìn)行及時(shí)的繪制。但是，硬件費(fèi)用的下降使得在家庭計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上產(chǎn)生少量的三維動(dòng)畫完全成為可能。

繪制器經(jīng)常包含在三維軟件包中，但是有一些繪制系統(tǒng)作為流行三維應(yīng)用程序的插件使用。這些繪制系統(tǒng)包括final-render，brazil r/s，v-ray，mental ray，pov-ray， 和pixar renderman。

這些繪制程序的輸出經(jīng)常用于最終電影場(chǎng)景的一小部分。很多材料的層次可以分別繪制，然后采用合成軟件集成到最終的畫面中。
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反射和明暗模型

現(xiàn)代三維計(jì)算機(jī)圖形嚴(yán)重的依賴于一個(gè)簡(jiǎn)化的反射模型稱為phong反射模型，它和phong明暗圖是完全不同的主題，不能混淆二者。

在光的折射中，有一個(gè)重要的概念稱為折射率。在多數(shù)三維編程實(shí)現(xiàn)中，該值“index of refraction”（折射率）通常簡(jiǎn)寫為“ior”。

平直著色的一個(gè)例子，三維繪成的敦刻爾克級(jí)戰(zhàn)列艦

三維計(jì)算機(jī)圖形中流行的反射繪制技術(shù)包括：
平直著色（flat shading）：使用多邊形的法矢量和位置以及光源的位置和強(qiáng)度對(duì)于物體的每一個(gè)多邊形給出一個(gè)明暗值的技術(shù)。
gouraud著色：h。gouraud于1971年發(fā)明，一個(gè)快速的基于頂點(diǎn)和光源的關(guān)系的著色技術(shù)，用于模擬光滑著色的曲面。
紋理映射：通過(guò)把圖像（紋理）映射到多邊形上來(lái)模擬曲面的大量細(xì)節(jié)的技術(shù)。
phong著色：由bui tuong phong發(fā)明，用于模擬光滑著色曲面的鏡面反射高光效果
凸凹紋理映射：由jim blinn發(fā)明，用法向擾動(dòng)技術(shù)模擬帶褶皺的曲面。
cel著色：用于模擬手繪動(dòng)畫的觀感的一種技術(shù)。
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三維圖形應(yīng)用程序接口（api）

三維圖形已經(jīng)非常流行，特別是在電子游戲中，這使得專門化的應(yīng)用程序接口（api）被創(chuàng)建出來(lái)用于簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生的各個(gè)階段的處理。這些api對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形硬件廠商也是極為重要的，因?yàn)樗麄兲峁┙o程序員一種使用硬件的抽象方式，而依然能夠利用這個(gè)那個(gè)顯卡的特定硬件的長(zhǎng)處。

這些三維計(jì)算機(jī)圖形的api頗為流行：
opengl和opengl著色語(yǔ)言
opengl es嵌入式設(shè)備的三維api
direct三維（directx的子集）
renderman
renderware

也有一些高層的三維場(chǎng)景圖api，他們提供在底層繪制api之上的附加功能。處于活躍的發(fā)展中的這類程序庫(kù)包括：
qsdk
quesa
java 三維
jsr 184（m3g）
nvidia scene graph
openscenegraph
opensg
ogre
irrlicht