Рендеринг процесі компьютерлік графиканы дамыту циклында шешуші рөл атқарады. Біз мұнда тым көп тереңдікке жол бермейміз, бірақ КГ құбырын талқылау 3D бейнесін көрсетудің құралдарын және әдістерін көрсетпестен толық болмайды.
Фильмді дамыту сияқты
Рендеринг - бұл 3D өндірісінің техникалық жағынан күрделі аспектісі, бірақ ұқсастығы тұрғысынан өте оңай түсінуге болады: Кинофильмнің фотографы бейнелеудің алдында фотосуреттерін жасауы және басып шығаруы керек, компьютерлік графика мамандары ұқсас қажеттілік.
Суретші 3D көрінісінде жұмыс істегенде, ол манипуляция жасайтын модельдер үшөлшемді кеңістікте шын мәнінде нүктелер мен беттердің (дәлірек, шыңдар мен полигондардың) математикалық көрінісі болып табылады.
Терминнің көрінісі математикалық жақындағаннан кейін түпкілікті 2D кескінге дейін сахнаны аудару үшін 3D бағдарламалық пакетінің көрсету механизмімен орындалатын есептеулерге қатысты. Процесс барысында бүкіл сахнаның кеңістіктік, текстуралық және жарықтандыру ақпараттары жазылған суреттегі әрбір пикселдің түс мәнін анықтау үшін біріктіріледі.
Екі түрін көрсету
Көрсетілімнің екі негізгі түрі бар, олардың басты айырмашылығы суреттердің есептеуі мен аяқталу жылдамдығы.
- Нақты уақыттағы көрсетілім: нақты уақыттағы бейнелеу ойыншықтар мен интерактивті графиктерде аса маңызды болып табылады, мұнда кескіндерді 3D ақпаратынан өте жылдам қарқынмен есептеу керек.
- Интерактивтілік: Ойыншының ойын ортасына қалай әсер ететінін алдын ала болжау мүмкін болмағандықтан, іс-әрекеттердің ашылуы ретінде суреттер «нақты уақыт режимінде» көрсетілуі керек.
- Жылдамдықты мәселе: Сұйықтық пайда болу үшін экранға секундына кем дегенде 18 - 20 кадр қажет. Осыдан аз нәрсе және іс-қимыл пайда болады.
- Әдістері: Нақты уақыттағы көрсетілім бөлінген графикалық аппараттық құралдармен (GPUs) айтарлықтай жақсарып, мүмкіндігінше көбірек ақпарат ала алады. Көптеген ойын ортасының жарықтандыру ақпараты алдын ала есептеледі және айналым жылдамдығын жақсарту үшін тікелей қоршаған орта текстурасына түсіріледі.
- Офлайн немесе алдын-ала көрсету : Дербес қызмет көрсету жылдамдығы мәселенің аздығы жағдайында пайдаланылады, әдетте, есептелулер арнайы графикалық аппарат емес, көп-ядролы процессорлар арқылы орындалады.
- Болжамдылық: Көркемдік күрделілігі мен фотореализмді әлдеқайда жоғары деңгейде ұстайтын анимациялар мен эффектілер жұмысында жиі көрсетілмейді. Себебі, әрбір кадрда не болатынын болжау мүмкін емес болғандықтан, үлкен студиялардың жеке кадрларға 90 сағатқа дейінгі уақытты көрсетуі белгілі.
- Фотореализм: Дербес күйде көрсету ашық уақыттағы уақыттық шеңберде болғандықтан, фоторейализмнің жоғары деңгейлерін нақты уақыт режимінде көрсетуге қарағанда қол жеткізуге болады. Таңбалар, орталар және олармен байланысқан текстуралар мен шамдар әдетте жоғары полигон санауыштарына және 4к (немесе одан да жоғары) ажыратымдылықтағы текстуралық файлдарға рұқсат етіледі.
Рендеринг техникасы
Көптеген көрсету үшін пайдаланылатын үш негізгі есептеу әдістері бар. Олардың әрқайсысы өзінің белгілі артықшылықтары мен кемшіліктері бар, белгілі бір жағдайларда барлық үш нұсқаны қолданады.
- Scanline (немесе растрализациялау): Scanline rendering жылдамдық қажет болған кезде пайдаланылады, бұл нақты уақытты көрсету және интерактивті графика үшін таңдау әдісі болып табылады. Сурет пиксел пикселді көрсетудің орнына, сканерлеу рендерлері көпбұрышта көпбұрыш негізінде есептеледі. Precompiled (пісірілген) жарықтандырумен бірге пайдаланылатын сканерлеу әдістері секундына 60 кадрға немесе жоғары сапалы графикалық картада жылдамдыққа қол жеткізуге мүмкіндік береді.
- Raytracing: Raytracing-те , әрбір пиксель үшін камерадан ең жақын 3D объектісіне бір (немесе одан да көп) жарық сәулелері түсіріледі. Жарық сәулесі кейінірек 3D сахнасындағы материалдарға байланысты көрінетін немесе сынуды қамтуы мүмкін көптеген «бүктемелер» арқылы өтеді. Әр пикселдің түсі алгоритмдік түрде жарық сәулесінің өз жолдарындағы нысандармен өзара әрекеттесуіне негізделген. Рейтрасинг сканер сызығынан гөрі көбірек фотореализмге ие, бірақ экспоненталық түрде баяуырақ.
- Радиозность: Raytracing айырмашылығы радиоқабылдағыш камерадан тәуелсіз және пиксел-пикселге қарағанда беткі бағдарланған. Радиоактивтіліктің негізгі функциясы жанама жарықтандыруды (жарық диффузды жарық) есепке алу арқылы беткі түсті бояуды дәлірек көрсету болып табылады. Радиожиіліктер, әдетте, жұмсақ бітелген көлеңкелермен және түс қанымен сипатталады, онда жарқын түсті заттардан жарық жақын жерлерге «қан кетеді».
- Іс жүзінде рентгендік және радиотасымалдау жиі бір-бірімен бірге пайдаланылады, әрбір жүйенің фотореализмнің әсерлі деңгейіне жетудің артықшылығын қолданады.
Бағдарламалық жасақтама жасау
Көрінбейтін күрделі есептеулерге қарамастан, бүгінгі бағдарлама суретшінің негізгі математикамен күресуге ешқашан қажеті болмайтын параметрлерді түсінуді жеңілдетеді. Рендерлинг қозғалтқышы әрбір негізгі 3D бағдарламалық жасақтама жиынтығына кіреді және олардың көпшілігінде фотореализмнің керемет деңгейіне қол жеткізуге мүмкіндік беретін материалдар мен жарықтандыру пакеттері бар.
Ең көп таралған екі көрсету машинасы:
- Mental Ray - Autodesk Maya-мен бумаланған. Mental Ray өте керемет, салыстырмалы түрде тез, және, мүмкін, жер қыртысының шашырауын қажет ететін таңбалық кескіндер үшін ең құдіретті рендерер. Психикалық сәуле рейгартинг пен «жаһандық жарықтандыру» (радиозитация) тіркесімін қолданады.
- V-Ray - әдетте 3DS Max-бірге қолданылған V-Ray-ді көресіз, бұл жұп архитектуралық визуализация және қоршаған ортаны көрсету үшін мүлдем теңдесі жоқ. VRay-дің бәсекелесі үстіндегі басты артықшылығы оның жарықтандыру құралдары мен архивке арналған кеңейтілген материалдар кітапханасы болып табылады.
Рендеринг - бұл техникалық тақырып, бірақ сіз кейбір нақты әдістерді тереңірек қарауға бастағанда өте қызықты болуы мүмкін.