Proces renderinga igra ključnu ulogu u ciklusu razvoja računalne grafike . Ovdje nećemo uletjeti previše dubine, ali rasprava o cjevovodu CG neće biti potpuna a da barem ne spominjemo alate i metode za prikazivanje 3D slika.
Poput razvojnog filma
Rendering je tehnički složen aspekt 3D produkcije, ali se u stvari može lako shvatiti u kontekstu analogije: Slično kao što filmski fotograf mora razviti i ispisati svoje fotografije prije nego što ih se može prikazati, grafički grafički profesionalci opterećeni su sličnim nužnost.
Kada umjetnik radi na 3D sceni , modeli koje manipulira zapravo su matematički prikaz točaka i površina (točnije, vrhovi i poligoni) u trodimenzionalnom prostoru.
Pojam " renderiranje" odnosi se na izračune koji se izvode pomoću 3D renderizacijskog softvera za prevođenje scene s matematičke aproksimacije na finaliziranu 2D sliku. Tijekom procesa, cjelokupna scenska prostorna, tekstura i informacija o osvjetljenju se kombiniraju kako bi se odredila vrijednost boje svakog piksela na spljoštenu sliku.
Dvije vrste renderiranja
Postoje dvije glavne vrste renderiranja, pri čemu je njihova glavna razlika brzina pri izračunavanju i finalizaciji slike.
- Prikazivanje u stvarnom vremenu: Prikazivanje u stvarnom vremenu upotrebljava se najistaknutije u igranju i interaktivnoj grafici, pri čemu se slike moraju izračunati iz 3D podataka nevjerojatno brzim tempom.
- Interaktivnost: Budući da je nemoguće točno predvidjeti kako će igrač komunicirati s okruženjem igre, slike se moraju prikazivati u stvarnom vremenu kao što se akcija razvija.
- Brzina: Da bi se pokret pojavio tekućinom, na zaslonu se mora prikazati najmanje 18 - 20 slika u sekundi. Sve manje od ovoga i akcije će se pojaviti nepristojno.
- Metode: U stvarnom vremenu značajno se poboljšava predani grafički hardver (GPU) i unaprijed prikuplja što je moguće više informacija. Mnogo informacija o osvjetljenju okruženja igara unaprijed se izračunava i "peče" izravno u teksture teksture okoliša kako bi se poboljšala brzina prikazivanja.
- Izvanmrežno ili prethodno prikazivanje: Prikazivanje izvan mreže upotrebljava se u situacijama gdje je brzina manje od problema, pri čemu se proračuni obično vrše pomoću višejezgrenih CPU-a umjesto namjenskog grafičkog hardvera.
- Predvidljivost: Izvanmrežno prikazivanje se najčešće vidi u animaciji i djelovanju na kojima se vizualna složenost i fotorealizam održavaju na mnogo višoj razini. Budući da ne postoji nepredvidljivost o tome što će se pojaviti u svakom okviru, poznati su veliki studiji koji posvećuju do 90 sati pružanja vremena pojedinačnim okvirima.
- Fotorealizam: Budući da se izvanmrežni prikaz pojavljuje u okviru otvorenog vremenskog okvira, postiže se veća razina fotorealizma nego kod realnog prikaza. Znakovi, okruženja i njihove povezane teksture i svjetla obično su dopušteni viši poligoni i 4k (ili više) teksture razlučivosti.
Rendering tehnike
Postoje tri glavne računalne tehnike koje se koriste za većinu renderiranja. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke, čineći sve tri izvedive opcije u određenim situacijama.
- Scanline (ili rasterizacija): Scanline renderiranje se koristi kada je brzina nužna, što ga čini tehnikom izbora za stvaranje vremena i interaktivne grafike. Umjesto prikazivanja piksela po pikselu, crtači skenera izračunavaju na poligonu po poligonu. Scanline tehnike koje se koriste zajedno s unaprijed izrađenim (pečenim) rasvjetom mogu postići brzine od 60 sličica u sekundi ili na vrhu na vrhunskoj grafičkoj kartici.
- Raytracing: U raytracingu, za svaki piksel na sceni, jedna (ili više) zraka svjetlosti se prati od kamere do najbližeg 3D objekta. Svjetlosna zraka zatim prolazi kroz određeni broj "odskočiti", što može uključivati refleksiju ili refrakciju ovisno o materijalima na 3D sceni. Boja svakog piksela je algoritamski izračunata temeljem interakcije svjetlosne zrake s objektima na njenom putu. Raytracing je sposoban za veći fotorealizam nego scanline, ali je eksponencijalno sporiji.
- Radiosity: Za razliku od raytracing, radiosity se izračunava neovisno o kameri, a površinski je orijentiran, a ne piksel po piksel. Primarna funkcija radijentnosti je preciznije simulirati boju površine računanjem neizravnog osvjetljenja (odbijena difuzna svjetlost). Radiositet se obično karakterizira mekom stupnjevitim sjenama i krvavim bojama, pri čemu svjetlost od svijetlih boja "izbacuje" na obližnje površine.
- U praksi se radijacija i raytracing često koriste zajedno, koristeći prednosti svakog sustava kako bi se postigla impresivna razina fotorealizma.
Prikazivanje softvera
Iako se prikazivanje oslanja na nevjerojatno sofisticirane izračune, današnji softver omogućuje lako razumljive parametre koji ga čine tako da se umjetnik nikada ne treba nositi s temeljnom matematikom. Motorni render je uključen sa svim većim 3D softverskim paketima, a većina ih uključuje materijale i rasvjetne pakete koji omogućuju postizanje zadivljujućih razina fotorealizma.
Dva najčešća render motora:
- Mentalna zraka - pakirana s Autodesk Mayom. Mental Ray je nevjerojatno svestran, relativno brz, i vjerojatno najsposobniji renderer za slike likova koji trebaju raspršivanje ispod površine. Mentalna zraka koristi kombinaciju raytracinga i "globalnog osvjetljenja" (radiosity).
- V-Ray - Vi obično vidite V-Ray korišten zajedno s 3DS Max-zajedno par je apsolutno bez premca za arhitektonsku vizualizaciju i okoliš renderiranje. Glavne prednosti VRay-a nad svojim konkurentom su njezini rasvjetni alati i opsežna biblioteka materijala za arhiv.
Prikazivanje je tehnički subjekt, ali može biti vrlo zanimljivo kada stvarno počnete dublje pogledati neke od uobičajenih tehnika.