Процесот на рендерирање игра клучна улога во развојниот циклус на компјутерската графика . Ние нема да одиме во премногу длабочина тука, но ниту една дискусија за цевководот на ЦГ не би била целосна, без барем да се споменат алатките и методите за рендерирање 3D слики.
Како развој на филм
Рендирањето е најтрастично сложениот аспект на 3D продукцијата, но може да се сфати сосема лесно во контекст на аналогија: Слично како филмски фотограф мора да ги развие и да ги печати своите фотографии пред да можат да бидат прикажани, професионалците за компјутерска графика се оптоварени со слични потреба.
Кога уметникот работи на 3D сцена , моделите што ги манипулира се всушност математичка претстава на точки и површини (поточно, вертикали и полигони) во тридимензионален простор.
Терминот рендерирање се однесува на пресметките извршени од страна на моторот за рендерирање на сцената од математичка апроксимација до финализирана 2D слика. За време на процесот, информациите за просторната, текстуралната и осветлувањето на целата сцена се комбинираат за да се одреди вредноста на бојата на секој пиксел во склопената слика.
Два вида на рендерирање
Постојат два главни вида на рендерирање, нивната главна разлика е брзината со која се пресметуваат и финализираат сликите.
- Рендерирање во реално време: Реакцијата во реално време се користи најистакнато во игри и интерактивни графики, каде што сликите мора да се пресметаат од 3D информации со неверојатно брзо темпо.
- Интерактивност: Бидејќи е невозможно точно да се предвиди како некој играч ќе комуницира со околината на играта, сликите мора да бидат прикажани во "реално време" додека дејството се одвива.
- Прашања со брзина: За да се појави движење, треба да се прикаже минимум 18-20 рамки во секунда до екранот. Нешто помалку од ова и акција ќе се појави променлив.
- Методите: Рендерирање во реално време драстично се подобрува со посветен графички хардвер (графички хардвер ) и со претходно составување колку што е можно повеќе информации. Голем дел од информациите за осветлување на играта се претходно пресметувани и "печени" директно во текстураните датотеки на животната средина за да се подобри брзината на рендерирање.
- Офлајн или пред-рендерирање: Offline рендерирање се користи во ситуации каде што брзината е помалку од проблем, при што пресметките обично се изведуваат со мулти-јадрени процесори, наместо посветен графички хардвер.
- Предвидливост: Офлајн рендерирање се гледа најчесто во анимација и ефекти каде што визуелната сложеност и фотореализмот се одржуваат на многу повисок стандард. Бидејќи не постои непредвидливост за тоа што ќе се појави во секоја рамка, познато е дека големите студија посветуваат до 90 часа да направат време за индивидуални рамки.
- Фотореализам: Бидејќи офлајн рендерирање се случува во временска рамка со отворен временски период, може да се постигнат повисоки нивоа на фотореализам отколку со рендерирање во реално време. Карактерите, средините и нивните придружни текстури и светла се типично дозволени повисоки полигонски броеви и 4к (или повисоки) резолуциски текстури.
Техники за рендерирање
Постојат три главни пресметковни техники кои се користат за повеќето рендерирање. Секој има свој сет на предности и недостатоци, што ги прави сите три остварливи опции во одредени ситуации.
- Скенирање (или растеризација): рендерирање на Scanline се користи кога брзината е неопходност, што ја прави техниката на избор за рендерирање во реално време и интерактивна графика. Наместо рендерирање слика пиксели-по-пиксели, рендерите на скенирање се пресметуваат на многуаголник со основа на полигон. Техниките за скенирање кои се користат заедно со претходно осветлено осветлување можат да постигнат брзина од 60 фрејмови во секунда или подобра на графичка картичка од висока класа.
- Raytracing: Во raytracing, за секој пиксел во сцената, еден (или повеќе) зраци на светлина се проследени од камерата до најблискиот 3D објект. Светлинскиот зрак потоа се пренесува преку поставен број на "одбиени", што може да вклучува и рефлексија или рефракција во зависност од материјалите во 3D-сцената. Бојата на секој пиксел се пресметува алгоритамски врз основа на интеракцијата на светлосниот зрак со предметите во неговата трасирана патека. Raytracing е способен за поголем фотореализам од скенирање, но е експоненцијално побавен.
- Радиоактивност: За разлика од raytracing, radiosity се пресметува независно од камерата, и е површински ориентиран, а не пиксел-по-пиксел. Примарната функција на радиоситноста е попрецизно да ја симулира површинската боја со пресметување на индиректното осветлување (пренагласена дифузна светлина). Радиоактивноста обично се карактеризира со меки дипломирани сенки и крварење во боја, каде што светлината од светло обоени предмети "крвари" на блиските површини.
- Во пракса, radiosity и raytracing често се користат во врска со еден со друг, со користење на предностите на секој систем за да се постигнат импресивни нивоа на фотореализам.
Рендерски софтвер
Иако рендерирањето се потпира на неверојатно софистицирани пресметки, денешниот софтвер овозможува лесно разбирање на параметрите кои го прават тоа, така што уметникот никогаш не треба да се справи со основната математика. Моторот за рендерирање е вклучен со секој голем 3D софтверски пакет, а повеќето од нив вклучуваат материјали и пакети за осветлување кои овозможуваат постигнување на неверојатни нивоа на фотореализам.
Двете најчести мотори за рендерирање:
- Ментален реј - спакуван со Аутодеск Маја. Менталниот реј е неверојатно разновиден, релативно брз и најверојатно најкомпетентен изглед за карактерните слики кои имаат потреба од подземно расејување. Менталниот зрак користи комбинација на raytracing и "глобално осветлување" (radiosity).
- V-Ray - Обично видите V-Ray користи во комбинација со 3DS Max-заедно пар е апсолутно незаменлива за архитектонска визуелизација и рендерирање на животната средина. Главните предности на VRay над својот конкурент се неговите алатки за осветлување и обемна библиотека на материјали за архитектура.
Рендерирање е технички предмет, но може да биде доста интересно кога навистина почнувате да подлабоко разгледувате некои од вообичаените техники.