3D (eller 3-D) betyder tredimensionell, eller har tre dimensioner. En låda är t.ex. tredimensionell; den är solid och inte tunn som ett papper. Den har volym, en över- och undersida, vänster och höger (sidor) samt en fram- och baksida. Du kan vända på lådan för att se den från en annan sida (som kallas yta, yta eller helt enkelt sida).

I matematik och datorgrafik anges positioner i rummet ofta med tre koordinater (vanligtvis kallade x, y och z). Varje punkt i ett tredimensionellt rum har alltså tre värden som anger dess läge. Ett 3D-objekt kan beskrivas med ytor (som omsluter volymen), med volymelement (t.ex. voxlar) eller som ytor byggda av polygoner (t.ex. trianglar).

Enheter och mått

En dimension kan mätas i tum, mikrometer, miles, kilometer eller någon annan längdenhet. Valet av enhet beror på skalan: mikrometer används för mycket små objekt, medan kilometer används för geografi. Noggrannheten i mätningen påverkar hur väl ett 3D-objekt kan modelleras eller reproduceras (t.ex. i 3D-utskrift eller CAD).

Vad kallas de tre dimensionerna?

De tre dimensionerna kallas ofta längd (eller djup), bredd (eller bredd) och höjd. I vissa sammanhang används istället beteckningar som x (horisontell), y (vertikal) och z (djup) för att tydligt ange riktningar i ett koordinatsystem. Beroende på bransch och tradition kan namnen variera — t.ex. inom geovetenskap används ofta latitud, longitud och höjd.

3D-grafik och datorrendering

3D-grafik används för att skapa videospel eller animerade filmer. Det krävs många beräkningar för att få bilderna att se tredimensionella ut på en skärm. Moderna datorer har vanligtvis en GPU (Graphics Processing Unit) för att hantera dessa beräkningar.

Grundläggande begrepp inom 3D-grafik:

  • Modellering: skapa form av objekt, ofta som ett nätverk av polygoner (mesh).
  • Texturering: applicera bilder (texturer) på ytor för att få material och färg.
  • Belysning och skuggor: ljuskällor och skuggberäkningar som ger djupkänsla.
  • Shading och normals: hur ytan reagerar på ljus (flat shading, Phong, PBR m.m.).
  • Rendering: processen att räkna ut slutbilden — metoder inkluderar rasterisering (snabb, används i spel) och ray tracing (mer realistisk ljusberäkning).
  • Animation och riggning: skapa rörelser och ställa in skelett för karaktärer.

Andra viktiga tekniker är UV-mappning (för att koppla texturer till modeller), normal- och bump-maps (för detalj utan fler polygoner), och fysiksimulering för kollidering, tyg eller vätskor. Filformat som .obj, .fbx och .stl används för att spara och byta 3D-data mellan program.

Hur vi uppfattar den tredje dimensionen

Binokulär syn hjälper människor att lätt se den tredje dimensionen. Med två ögon får hjärnan en liten skillnad i bild (binokulär disparitet) som används för att bedöma avstånd och djup.

Andra djupledtrådar som gör att vi uppfattar 3D utan två ögon inkluderar:

  • Perspektiv: parallella linjer som tycks mötas i fjärran ger intryck av djup.
  • Förgrund/eftergrund och ocklusion: saker som täcker andra objekt uppfattas som närmare.
  • Storlek och skalförändring: känd storlek på objekt hjälper oss att bedöma avstånd.
  • Skuggor och ljus: tydliga skuggor ger viktiga signaler om form och avstånd.
  • Rörelseparallax: när vi rör oss förändras relativa positioner mellan närliggande och avlägsna objekt.

Skärmar och biografer kan skapa 3D-effekt med stereoskopi (t.ex. polariserade glasögon eller aktiva slutarglasögon), VR-headsets eller autostereoskopiska skärmar utan glasögon.

Praktiska tillämpningar av 3D

  • Underhållning: filmer, spel och animering.
  • Industridesign och CAD: konstruktion, prototyper och produktvisualisering.
  • 3D-utskrift (additiv tillverkning): skapa fysiska objekt från digitala modeller.
  • Medicinsk avbildning: CT- och MRI-skanning ger 3D-data av kroppen för diagnos och planering.
  • Geovetenskap och kartläggning: 3D-terrainmodeller, LIDAR och punktmoln.
  • Arkitektur och visualisering: visualisera byggnader och miljöer före konstruktion.
  • Robotik och simulering: rumsuppfattning, kollisionskontroll och träningsmiljöer.
  • 3D-skanning och fotogrammetri: skapa digitala modeller av verkliga objekt eller personer.

Sammanfattningsvis handlar 3D om allt som har tre mått och därigenom volym och rumslig utsträckning. Inom teknik, konst och vetenskap används både teorier från geometri och avancerad datorgrafik för att skapa, analysera och återge tredimensionella objekt och miljöer.