Proces renderovanja igra ključnu ulogu u ciklusu razvoja računarske grafike . Ovde se ne bavimo previše dubinom, ali nikakva diskusija o cevovodu CG ne bi bila potpuna bez bar spomenutih alata i metoda za izradu 3D slika.
Kao razvojni film
Rendering je najtehnički složen aspekt 3D proizvodnje, ali se u suštini lako može razumjeti u kontekstu analogije: Slično kao filmski fotograf mora razviti i odštampati svoje fotografije pre nego što se one mogu prikazati, profesionalci računarske grafike su opterećeni sličnim nužnost.
Kada umetnik radi na 3D sceni , modeli koje manipuliše su zapravo matematička reprezentacija tačaka i površina (konkretnije, vertikala i poligona) u trodimenzionalnom prostoru.
Izraz rendering odnosi se na kalkulacije izvršene pomoću 3D softverskog paketa za obradu scena iz matematičke aproksimacije do finalizirane 2D slike. Tokom procesa, informacije o prostornoj, teksturiranoj i osvetljenoj čitavoj sceni se kombinuju kako bi se utvrdila vrednost boje svakog piksela u ravnomernom snimku.
Dve vrste renderinga
Postoje dve glavne vrste renderinga, a njihova glavna razlika je brzina pri kojoj se slike izračunavaju i završavaju.
- Rendering u realnom vremenu: Rendering u realnom vremenu se najčešće koristi u igricama i interaktivnoj grafici, gde se slike moraju računati od 3D informacija sa neverovatno brzim tempom.
- Interaktivnost: Zbog toga što je nemoguće precizno utvrditi kako će igrač interaktirati sa okolinom igre, slike moraju biti prikazane u "realnom vremenu" dok se akcija odvija.
- Brzina radi: Da bi se pokret mogao pojaviti tekućim, na ekranu mora biti prikazano najmanje 18-20 sličica u sekundi. Bilo šta manje od ovoga i akcija će se pojaviti nesigurno.
- Metode: rendering u realnom vremenu drastično se poboljšava pomoću namenskog grafičkog hardvera (GPU-a) i prekompliciranjem što je moguće više informacija. Veliki deo informacija o osvetljenju igra se unaprijed izračunava i "peče" direktno u datoteke teksture u okruženju kako bi se poboljšala brzina renderiranja.
- Offline ili Pre-Rendering: Offline rendering se koristi u situacijama gde je brzina manje problema, pri čemu se kalkulacije obično vrše pomoću multi-core procesora umjesto namenskog grafičkog hardvera.
- Predvidljivost: Offline rendering se najčešće viđa u animaciji i efektima gde se vizuelna složenost i fotorealizam održavaju na mnogo viši standard. Pošto ne postoji nepredvidljivost u pogledu onoga što će se pojaviti u svakom okviru, za velike studije je poznato da posvete do 90 sati vremena za pojedinačne okvire.
- Fotorealizam: Pošto se offline prikazivanje pojavljuje u vremenskom okviru otvorenog vremenskog okvira, viši nivoi fotorealizma se mogu postići nego u realnom vremenu renderinga. Karakteri, okruženja i njihove povezane teksture i svetla tipično su dozvoljeni višim brojem poligona i 4k (ili više) tekstura sa rezolucijom.
Rendering Techniques
Za većinu renderinga koriste se tri glavne računske tehnike. Svaka ima svoj skup prednosti i nedostataka, čineći sve tri održive opcije u određenim situacijama.
- Scanline (ili rasterizacija): Skeniranje linija se koristi kada je brzina nužnost, što ga čini tehnikom izbora za rendering u realnom vremenu i interaktivne grafike. Umjesto renderinga slike piksel-po-pikselu, rendereri skenera računaju na poligonu na osnovu poligona. Tehnike skeniranja koje se koriste u kombinaciji sa predračunatim osvetljenjem mogu postići brzine od 60 sličica u sekundi ili bolje na grafičkoj kartici vrhunskog kvaliteta.
- Raytracing: U raytracing-u, za svaki piksel u sceni, jedan (ili više) zraka zraka se prati od fotoaparata do najbližeg 3D objekta. Svetlosni zrak se zatim prosljeđuje kroz određeni broj "odbijanja", što može uključiti refleksiju ili refrakciju u zavisnosti od materijala u 3D sceni. Boja svakog piksela izračunava se algoritamski zasnovana na interakciji svetlosnog zraka sa objektima na njegovoj traci. Raytracing je sposoban za veći fotorealizam nego skeniranje, ali je eksponencijalno sporiji.
- Radijoznost: Za razliku od renttrakcija, radiositet se izračunava nezavisno od kamere, a površinski orijentisan, a ne pixel-by-pixel. Primarna funkcija radiositnosti je preciznije simulirati površinu boje uzimajući u obzir indirektno osvjetljenje (odbijeno difuzno svjetlo). Radijativnost se obično karakteriše mekanim graničnim senkama i krvljujem u boji, gdje svetlost od obojenih predmeta "krvari" na obližnjim površinama.
- U praksi, radiositet i renttrakcija često se koriste zajedno sa sobom, koristeći prednosti svakog sistema kako bi postigli impresivne nivoe fotorealizma.
Rendering Software
Iako se rendering zasniva na neverovatno sofisticiranim proračunima, današnji softver omogućava lako razumevanje parametara koji ga čine tako da umetnik nikada ne mora da se bavi osnovnom matematikom. U svakom većem 3D programskom paketu uključen je motor za obradu, a većina njih uključuje pakete materijala i rasvete koji omogućavaju postizanje zapanjujućih nivoa fotorealizma.
Dva najčešća motori renderiranja:
- Mental Ray - Pakirano sa Autodesk Maya. Mental Ray je neverovatno raznovrsan, relativno brz i verovatno najkompetentniji renderer za slike karaktera kojima je potrebno podzemno rasipanje. Mental ray koristi kombinaciju raytracing i "globalno osvetljenje" (radiositet).
- V-Ray - Obično vidite V-Ray koji se koristi u kombinaciji sa 3DS Max-zajedno, par je apsolutno nenadmašan za arhitektonsku vizualizaciju i prikazivanje okoline. Glavne prednosti VRay-a nad svojim konkurentom su alati za osvetljenje i obimna biblioteka materijala za arhitekturu.
Rendering je tehnički predmet, ali može biti prilično zanimljiv kada zaista počnete da dublje pogledate neke od uobičajenih tehnika.