Kujundusprotsess mängib arvutigraafika arendamise tsüklis otsustavat rolli. Me ei lähe siinkohal liiga sügavale, kuid CG torujuhtme arutelu ei oleks täielik, ilma et mainitaks vähemalt 3D-kujutiste renderdamise tööriistu ja meetodeid.
Nagu arendusfilm
Renderdamine on 3D-tehnika kõige tehniliselt keerukam aspekt, kuid seda saab analoogia kontekstis mõista üsna lihtsalt: sarnaselt filmifotograafiga peab fotode väljaarendamine ja printimine enne nende kuvamist olema arvutigraafika spetsialistid koormatud sarnase vajadus.
Kui kunstnik töötab 3D-stseenil , on tema poolt manipuleeritavad mudelid tegelikult punktide ja pindade (täpsemalt tipud ja hulknurgad) matemaatilised kujutised kolmemõõtmelises ruumis.
Termin " renderdamine" tähendab 3D-tarkvarapaketi renderdamiseks tehtud arvutusi, et tõlgendada stseeni matemaatilisest lähendusest lõplikult 2D-pildini. Protsessi ajal kombineeritakse kogu stseeni ruumiline, tekstuurne ja valgustusteave, et määrata lamestatud pildi iga piksli värviväärtus.
Kaks tüüpi kujundamine
Renderdusi on kaks peamist tüüpi, nende peamine erinevus on piltide arvutamise ja valmimise kiirus.
- Reaalajas toimuv renderdus: reaalajas renderdamist kasutatakse kõige tähelepanuväärsemalt mängude ja interaktiivse graafika puhul, kus pilte tuleb 3D-infotest arvutada uskumatult kiiresti.
- Interaktiivsus: kuna ei ole võimalik ennustada täpselt, kuidas mängija suhtleb mängukeskkonnaga, tuleb pilte tegemata reaalajas.
- Kiirustegurid: et liikumine oleks vedelikuks, tuleb ekraanile minna vähemalt 18-20 kaadrit sekundis. Midagi vähem kui see ja toiming ilmub räpane.
- Meetodid: reaalajas toimuvat renderdamist parandavad pühendunud graafikarakteristikud (GPU-d) olulisel määral ja koostades nii palju teavet kui võimalik. Paljude mängukeskkonna valgustusteave on eelnevalt arvutatud ja "küpsetatud" otse keskkonna tekstuurifailidesse, et parandada kiirendust.
- Võrguühenduseta või eelrenderdamine : võrguühenduseta renderdamist kasutatakse olukordades, kus kiirus on vähem probleem, kusjuures arvutused tehakse tavaliselt mitmesuunaliste CPU-de, mitte pühendatud graafikarakteristiku abil.
- Prognoositavus: offline-retseptsiooni nähakse kõige sagedamini animatsiooni ja mõju töö, kus visuaalne keerukus ja photorealism hoitakse palju kõrgema standardi. Kuna igas kaadris ei ilmne ettearvatavust, on suured stuudiod teadaolevalt eraldanud üksiklaadritesse kuni 90 tundi aega.
- Fotorealism: kuna võrguühenduseta renderdamine toimub avatud ajagraafikus, on fotorealismi kõrgemal tasemel võimalik saavutada kui reaalajas toimuvat renderdamist. Märksõnad, keskkondade ja nendega seotud tekstuuride ja tuled võimaldavad tavaliselt suurema hulga hulga hulga loendeid ja 4k (või kõrgemat) eraldusvõimega tekstuuri faile.
Renderdamistehnika
Enamiku renderdamiseks kasutatakse kolme peamist arvutusmeetodit. Igal inimesel on oma eelised ja puudused, mis muudavad teatud olukorras kõik kolm elujõulist valikuvõimalust.
- Scanline (või rasteriseerimine): Scanline'i renderdamist kasutatakse siis, kui kiirus on vajalik, mistõttu on see valik reaalajas renderdamiseks ja interaktiivseks graafiks. Kujutise piksli-pikslite kujundamise asemel arvutatakse scanline-renderdajad hulknurga alusel hulknurkade põhjal. Sõltumatu (küpsetatud) valgustusega koos kasutatavate Scanline-tehnikate abil saab kõrglahutusega videokaarti saavutada kiirusi 60 kaadrit sekundis või parem.
- Raytracing : Raytracing'is, iga stseeni piksli puhul tuvastatakse kaamera lähima 3D-objektiga ühe (või enam) valguskiirte (de). Seejärel läbib valguskiir kindlaks määratud arvu "tagasilöökide", mis võib hõlmata 3D-stseenis asuvate materjalide peegeldumist või murdmist. Iga piksli värv arvutatakse algoritmiliselt lähtuvalt valguskiirte interaktsioonist selle jälgitavate objektidega. Raytracing on võimeline suurendama fotorealismi kui scanline, kuid on eksponentsiaalselt aeglasem.
- Raadioside: erinevalt ray-stöötlusest arvutatakse raadiosignaali arvutusest sõltumatu kaamera ja pigem piksel-piksel. Raadioside peamine ülesanne on täpsemalt pinnaviimistlust simuleerida kaudse valguse (hajutatud valgus) abil. Raadioside iseloomustavad tavaliselt pehmed astmelised varjud ja värviline verejooks, kus valgus erksavärvilistest esemetest "voolab" lähedalasuvatele pindadele.
- Tegelikkuses kasutatakse raadioseadmeid ja kiirtraati koos üksteisega, kasutades iga süsteemi eeliseid, et saavutada fotorealismi muljetavaldav tase.
Renderduse tarkvara
Kuigi rippimine põhineb väga keerulistele arvutustele, pakub tänapäevane tarkvara hõlpsasti mõistetavaid parameetreid, mis muudavad selle nii, et kunstnik ei pea kunagi matemaatika aluseks. Iga suurema 3D-tarkvarapaketiga on kaasas käivitusmootor ja enamik neist sisaldab materjali- ja valgustuspakette, mis võimaldavad saavutada fotorealismi suurepäraseid tasemeid.
Kaks kõige levinumat renderdimootorit:
- Mental Ray - pakitud Autodesk Maya'ga. Mental Ray on uskumatult mitmekülgne, suhteliselt kiire ja ilmselt kõige pädevam renderduspildid iseloomulistele piltidele, mis vajavad pinnapealse hajutamist. Nutikas ray kasutab ray-kiirguse ja "globaalse valgustatuse" (raadioside) kombinatsiooni.
- V-Ray - Tavaliselt näete VDS-i, mida kasutatakse koos 3DS Max-koos paar on absoluutselt ületamatu arhitektuuri visualiseerimine ja keskkonna renderdamine. VRay peamised eelised tema konkurendi ees on tema valgustusvahendid ja ulatuslik materjalide raamatukogu arhiivis.
Renderdamine on tehniline teema, kuid see võib olla üsna huvitav, kui hakkate põhjalikumalt vaatama mõnda tavalist tehnikat.