A renderelés a 3D vizualizáció eredményeként kapott jelenetek feldolgozásának utolsó szakasza. Ennek a folyamatnak két fő szakasza van: valós időben, főleg számítógépes játékokban, és előrenderelés. Ő talált alkalmazást az üzleti életben. Az első esetben a számítások sebessége a fontosabb, csak ha ez a feltétel teljesül, a képminőség továbbra is magas marad. Előrendereléskor a rajz valósághűsége a prioritás.

Előzetes megjelenítés

Az ilyen típusú megjelenítés végrehajtásához használjon speciális szoftver. A feldolgozás időtartama a bonyolultságától függ. A folyamat a fény és az általa létrehozott árnyékok átfedéséből, színek és egyéb hatások hozzáadásából áll. A modellezők fő feladata annak biztosítása, hogy az eredmény rendkívül igaz legyen, amihez el kell navigálni a fizika egyik legnehezebb szakaszán - az optikán. A megfelelően kivitelezett renderelés különösen fontos a belső terek 3D-s modellezésénél - pontosan ki kell számítani, hogyan fog kinézni a szoba természetes és mesterséges megvilágítás mellett, meg kell választani a bútorok árnyalatait és egyéb árnyalatokat. A végső feldolgozás fő módszerei a háromdimenziós tervezésben:

Szokásos több módszer kombinációját alkalmazni, amely lehetővé teszi az erőforrások költségeinek csökkentését és a szükséges minőség biztosítását.

Renderelési jellemzők

Az előzetes vázlat tökéletesítése sok időt vesz igénybe - az összetett képek számítógépes feldolgozásának időtartama több órát is elérhet. Ebben az időszakban van:

• színezés;
• kis elemek részletezése;
• fényhatások kidolgozása - patakok, árnyékok és mások visszaverődése;
• éghajlati viszonyok megjelenítése;
• egyéb részletek megvalósítása a realitás növelése érdekében.

A feldolgozás összetettsége befolyásolja a 3D vizualizáció árának alakulását, minél több időbe telik, annál drágább lesz a projekten való munka. Amikor csak lehetséges, a modellezők leegyszerűsítik a renderelési folyamatot, például az egyes pillanatok kiszámításával vagy más eszközök használatával csökkentik a renderelési időt anélkül, hogy a minőséget veszélyeztetnék.

A kifejezés eredete A "render" (vagy "rendering") szó, az IP-technológiákhoz hasonlóan, az angol nyelvből származik. A régi francia rendre szóból származik, ami azt jelenti, hogy "megtenni", "adni", "visszaadni", "visszatérni". Ennek az igének a mélyebb gyökerei az ókori latinra nyúlnak vissza: a re egy előtag, ami „vissza”, a mer pedig „adni”. Ezért - a modern kifejezés egyik jelentése. A renderelés egyben egy síkkép újbóli létrehozásának folyamata is egy háromdimenziós modell alapján, amely információkat tartalmaz egy objektum fizikai tulajdonságairól – alakjáról, felületi textúrájáról, megvilágításáról stb.

renderelés(angol rendering - „vizualizáció”) a számítógépes grafikában az a folyamat, amikor egy modellből képet nyerünk számítógépes program segítségével.

Itt a modell bármely objektum vagy jelenség leírása szigorúan meghatározott nyelven vagy adatstruktúra formájában. Egy ilyen leírás tartalmazhat geometriai adatokat, a megfigyelő pont helyzetét, a megvilágítással kapcsolatos információkat, valamilyen anyag jelenlétének mértékét, intenzitását. fizikai mező stb.

A vizualizációra példa a radarűrképek, amelyek egy kozmikus test felületének radarszkennelésével nyert képadatok formájában jelennek meg az emberi szem számára láthatatlan elektromágneses hullámok tartományában.

A számítógépes grafikában (művészi és műszaki) gyakran a renderelés alatt egy kidolgozott 3D-s jeleneten alapuló lapos kép (kép) létrehozását értik. A kép egy digitális bittérkép. Ennek szinonimája a vizualizáció.

A vizualizáció a számítógépes grafika egyik legfontosabb ága, a gyakorlatban pedig szorosan összefügg a többivel. A 3D modellező és animációs szoftvercsomagok jellemzően renderelő funkciót is tartalmaznak. Külön vannak szoftver termékek A megjelenítést végzők.

A céltól függően az előmegjelenítést egy meglehetősen lassú renderelési folyamatként különböztetjük meg, amelyet főként videó készítésekor, illetve valós mód számítógépes játékokban használják. Ez utóbbi gyakran 3D-s gyorsítókat használ.

Renderelési jellemzők

Az előzetes vázlat tökéletesítése sok időt vesz igénybe - az összetett képek számítógépes feldolgozásának időtartama több órát is elérhet. Ebben az időszakban van:

• színezés
• apró elemek részletezése
• fényhatások kidolgozása - patakok, árnyékok és mások visszaverődése
• éghajlati viszonyok megjelenítése
• egyéb részletek megvalósítása a realitás növelése érdekében.

A feldolgozás összetettsége befolyásolja a 3D vizualizáció árának alakulását, minél több időbe telik, annál drágább lesz a projekten való munka. Amikor csak lehetséges, a modellezők leegyszerűsítik a renderelési folyamatot, például kiszámítják az egyes pillanatokat, vagy más eszközöket használnak a renderelési idő csökkentésére anélkül, hogy a minőséget veszélyeztetnék.

Ki rendereli?

A legelterjedtebb szakma, amelyhez tudnod kell, hogyan kell renderelni, a "3D tervező". Egy ilyen szakember mindent meg tud készíteni: az elemi bannertől a számítógépes játékok modelljéig.

És természetesen a 3D-s tervező nem csak a rendereléssel foglalkozik, hanem a 3D grafika létrehozásának minden korábbi szakaszával is, nevezetesen: modellezés, textúra, világítás, animáció, és csak ezt követően - vizualizáció.

A 3D-s tervező azonban nem matematikai és fizikai képletekkel dolgozik, azokat programozási nyelveken írja le. Mindezt fordító programok (3D Max, Maya, Cinema 4D, Zbrush, Blender stb.) és már megírt fizikai tulajdonságok könyvtárai (ODE, Newton, PhysX, Bullet stb.) teszik meg számára.

Külön ki kell emelni a fenti programok közül, amelyek lehetővé teszik a 3D grafika létrehozását ingyenes program OGRE 3D - kifejezetten rendereléshez készült grafikus motorok, amelyekkel nemcsak "képeket" hozhat létre, hanem egy egészet, és ami a legfontosabb, egy teljes értékű számítógépes játékot valósíthat meg. Például a Torchlight az OGRE-t használja játékmotorként.

Nos, ekkora mennyiségű és minőségű grafikus jelenet feldolgozásához egy asztali számítógép nem lesz elegendő, ezért a közelmúltban nem csak a renderelő programok, hanem a folyamatok feldolgozására szolgáló szolgáltatások is készültek, mint például a „renderfarm”. És érdemes megjegyezni, hogy ennek ellenére az élvezet nem olcsó alacsony árak render farm render ár meglehetősen lenyűgöző - 3,9 cent / GHz-óra.

Renderelési típusok: online és előrenderelés

A megjelenítésnek két fő típusa van, attól függően, hogy milyen sebességgel kell elkészíteni a kész képet. Az első a valós idejű renderelés, amelyre szükség van interaktív grafika, főleg számítógépes játékokban. Gyors renderelés kell hozzá, a képet azonnal meg kell jeleníteni, így a jelenet nagy része előre ki van kalkulálva és külön adatként tárolva benne. Ide tartoznak azok a textúrák, amelyek meghatározzák kinézet tárgyak és világítás.

Az online rendereléshez használt programok többnyire grafikus kártya erőforrásokat és véletlen hozzáférésű memória számítógép és kisebb mértékben a processzor. A vizuálisan bonyolultabb jelenetek rendereléséhez, valamint ahol a sebesség kérdése nem annyira aktuális, amikor a renderelés minősége sokkal fontosabb, más renderelési módszereket és programokat alkalmaznak. Ebben az esetben az összes teljesítményt felhasználják többmagos processzorok, a textúrafelbontás és a megvilágítás számításának legmagasabb beállításai vannak beállítva. A renderelési utófeldolgozást gyakran alkalmazzák a nagyfokú fotorealizmus vagy a kívánt művészi hatás elérése érdekében. Jelenet-megjelenítési módszerek A képalkotási módszerek kiválasztása az adott feladattól, és gyakran a megjelenítő személyes preferenciáitól és tapasztalatától függ.

Egyre több új renderelő rendszert fejlesztenek ki – akár speciális, akár univerzális. Manapság a legelterjedtebb renderelő programok három fő számítási módszeren alapulnak: Raszterezés (Scanline) - olyan módszer, amelyben egy kép nem egyes pixelpontok, hanem teljes sokszöglapok és nagy felületek renderelésével jön létre. Az objektumok tulajdonságait meghatározó textúrák, mint például a jelenet fénye, változatlan adatként vannak rögzítve. Az eredményül kapott kép gyakran nem tükrözi a megvilágítás, a mélységélesség stb. perspektivikus változásait. Leggyakrabban a játékokban és a videógyártásban jelenetek renderelésére szolgáló rendszerekben használják. Sugárkövetés – a jelenetfizika kiszámítása a virtuális kamera lencséjéből kiinduló sugarak és az egyes sugarak és a jelenetben talált tárgyak közötti kölcsönhatás elemzése alapján történik. Az ilyen „visszapattanások” mennyiségétől és minőségétől függően szimulálják a fény visszaverődését vagy törését, színét, telítettségét stb.. A kapott kép minősége sokkal jobb a raszterezéshez képest, de a valósághűségéért fizetni kell fokozott erőforrás-felhasználással. A visszavert fény kiszámítása (Radiosity) - a kép minden pontja, minden pixele olyan színnel van ellátva, amely nem függ a kamerától. A globális és helyi fényforrások és a környezet befolyásolja. Ez a módszer lehetővé teszi a színek és a fényvisszaverődések megjelenését a szomszédos objektumokról a modell felületén. A gyakorlat azt mutatja, hogy a legfejlettebb és legnépszerűbb renderelő rendszerek az összes vagy a fő módszerek kombinációját használják. Ez lehetővé teszi a maximális fotorealizmus és megbízhatóság elérését a fizikai folyamatok megjelenítésében egy adott jelenetben.

A mai modern ember vizuális környezetének számos eleme számítógépes grafikai programokkal jön létre. A 3D-s művészek által készített vizualizációk nélkül sem az építészeti, sem a tervezőstúdió, sem a számítógépes játékgyártók nem tudnak mit kezdeni.

Az ilyen kép létrehozásának technológiája - fotorealisztikus vagy különféle művészi technikákat utánzó - több technológiai szakaszból áll. Közülük a renderelés a legfontosabb, gyakran a végső, amelytől függ a végeredmény.

A kifejezés eredete

A „render” (vagy „rendering”) szó, mint az IP-technológiákkal kapcsolatosan, az angol nyelvből származik. A régi franciákból származik rendre, jelentése "tesz", "ad", "vissza", "vissza". Ennek az igének a mélyebb gyökerei az ősi latinra nyúlnak vissza: újra- egy "vissza" jelentésű előtag, és merészel- "adni".

Ezért - a modern kifejezés egyik jelentése. A renderelés egyben egy síkkép újbóli létrehozásának folyamata is egy háromdimenziós modell alapján, amely információkat tartalmaz egy objektum fizikai tulajdonságairól – alakjáról, felületi textúrájáról, megvilágításáról stb.

Renderelés és megjelenítés

Először került be a szakmailag foglalkozók lexikonjába digitális technológiák képek létrehozása, ez a szó egyre gyakrabban használatos a mindennapi életben. Kész vakolatot kérnek például bútor - külön tárgy vagy egész helyiség berendezése esetén, illetve belső vagy egész épület tervezésénél a vakolat az egyik fő eszköze annak, hogy a megrendelőhöz eljuttassa a építész vagy tervező ötleteinek jelentése.

Van egy szinonimája, amely jelentésében közel áll és normál környezetben gyakrabban használatos, bár körülményesebb - a vizualizáció. Az építészeti vagy játékszámítógépes grafika szakemberei között manapság bevett egy szűk specializáció: van, aki modellezéssel foglalkozik - háromdimenziós objektumokat készít, és aki az elkészült jelenet renderelését biztosítja - állítja be a világítást, választ. a nézőpontot és állítsa be, majd indítsa el a renderelő programot.

Definíciók

Ennek a szónak több jelentése van:

• A renderelés vagy a renderelés a rajzolás, egy technikai vagy művészi sík megszerzésének folyamata háromdimenziós digitális modellek alapján, amelyek speciális felhasználásával készültek. szoftvercsomagok- Blender, 3D Max, CINEMA, Maya stb.
• A renderelés valójában egy ilyen folyamat eredménye – egy raszterkép, valamint egy számítógépes játékokban szereplő karakterek és környezetek képe, vagy filmek készítéséhez használt trideshnikek által létrehozott videofájlok – közönséges vagy animált.
• A render, vagy renderer egy speciális szoftver neve, melynek segítségével a 3D modelleket képpé alakítják. Az ilyen programok beépíthetők egy grafikus csomagba, vagy felhasználhatók egyedi alkalmazások: RenderMan, Mental Ray, V-ray, Corona, Brasil, Maxwell, FinalRender, Fryrender, Modo és még sok más. A renderek, mint minden, ami a digitális technológiával kapcsolatos, folyamatosan frissülnek. A számításhoz használt algoritmusokban különböznek fizikai jellemzők modellek és környezetük. Ezek alapján teljes renderelő rendszereket hoznak létre, amelyek lehetővé teszik saját anyagok, lámpák, kamerák stb.

Renderelési típusok: online és előrenderelés

A megjelenítésnek két fő típusa van, attól függően, hogy milyen sebességgel kell elkészíteni a kész képet. Az első a valós idejű renderelés, amely az interaktív grafikákban, főként számítógépes játékokban szükséges. Gyors renderelés kell hozzá, a képet azonnal meg kell jeleníteni, így a jelenet nagy része előre ki van kalkulálva és külön adatként tárolva benne. Ide tartoznak a textúrák, amelyek meghatározzák a tárgyak megjelenését és a világítást. Az online rendereléshez használt programok elsősorban a számítógép grafikus kártyájának és RAM-jának erőforrásait, illetve kisebb mértékben a processzort használják fel.

A vizuálisan bonyolultabb jelenetek rendereléséhez, valamint ahol a sebesség kérdése nem annyira aktuális, amikor a renderelés minősége sokkal fontosabb, más renderelési módszereket és programokat alkalmaznak. Ebben az esetben az összes teljesítményt felhasználják, a textúrafelbontás és a világítás számításának legmagasabb beállításai vannak beállítva. A renderelési utófeldolgozást gyakran alkalmazzák a nagyfokú fotorealizmus vagy a kívánt művészi hatás elérése érdekében.

Jelenetmegjelenítési módszerek

A képalkotás módszereinek megválasztása az adott feladattól és gyakran a vizualizáló tapasztalatától függ. Egyre több új renderelő rendszert fejlesztenek ki – akár speciális, akár univerzális. Ma a legelterjedtebb renderelő programok három fő számítási módszeren alapulnak:

• A raszterezés (Scanline) egy olyan módszer, amelyben a kép nem egyes pixelpontok, hanem teljes sokszöglapok és nagy felületek renderelésével jön létre. Az objektumok tulajdonságait meghatározó textúrák, mint például a jelenet fénye, változatlan adatként vannak rögzítve. Az eredményül kapott kép gyakran nem tükrözi a világítás stb. perspektivikus változásait. Leggyakrabban játékokban és videógyártásban jelenetek renderelésére szolgáló rendszerekben használják.
• Sugárkövetés – a jelenetfizika kiszámítása a virtuális kamera lencséjéből kiinduló sugarak és az egyes sugarak és a jelenetben talált tárgyak közötti kölcsönhatás elemzése alapján történik. Az ilyen „pattanások” mennyiségétől és minőségétől függően szimulálunk egy tükrözést vagy annak színét, telítettségét stb.. A kapott kép minősége sokkal jobb a raszterezéshez képest, de a valósághűségéért megnövekedett fogyasztással kell fizetni források.
• A visszavert fény kiszámítása (Radiosity) - a kép minden pontja, minden pixele olyan színnel van ellátva, amely nem függ a kamerától. A globális és helyi fényforrások és a környezet befolyásolja. Ez a módszer lehetővé teszi a színek és a fényvisszaverődések megjelenését a szomszédos objektumokról a modell felületén.

A gyakorlat azt mutatja, hogy a legfejlettebb és legnépszerűbb renderelő rendszerek az összes vagy a fő módszerek kombinációját használják. Ez lehetővé teszi a maximális fotorealizmus és megbízhatóság elérését a fizikai folyamatok megjelenítésében egy adott jelenetben.

Renderelési sorrend

Bár a modern számítógépes grafikai szemlélet előszeretettel választja külön szakaszra a renderelést, amihez speciális ismeretek és készségek megléte szükséges, valójában ez elválaszthatatlan a renderelés előkészítésének teljes folyamatától. Ha például egy belső teret terveznek, a renderelés a felhasznált anyagok típusától függ, és minden renderelő rendszernek megvan a saját algoritmusa a textúra és a felületi textúra szimulálására.

Ugyanez igaz a jelenet megvilágítására is. A természetes és mesterséges fény beállítása, a saját és a lehulló árnyékok tulajdonságai, a reflexek erőssége, az önfényhatások – a jelenetvizualizáció következő lépése. A renderelés beállítása a használt szoftvertől és a rendszer teljesítményétől függ. Minden csomagnak és megjelenítő programnak megvannak a maga finomságai és árnyalatai.

Például a Corona Renderer képes közvetlenül módosítani a beállításokat a végső kép fejlesztése során. Online módban módosíthatja a lámpák teljesítményét, beállíthatja a színt, a kép élességét.

Az eredmények utófeldolgozása

Egy adott feladatnál logikus speciális vizualizációs technikák alkalmazása. Az építészet más képi eszközöket igényel, mint a műszaki illusztráció elkészítésekor. A külső renderelés például gyakran megköveteli a művésztől, hogy jártas legyen a bittérképes grafikai csomagokban, amelyek közül a legnépszerűbb Adobe Photoshop. Ráadásul ez nem mindig a fotorealizmus növelése érdekében történik. Az építészeti megjelenítés modern irányzatai lehetővé teszik a kézzel rajzolt grafikák - akvarell, gouache, tusrajzok stb. - utánzását.

A renderelés minőségi utófeldolgozása általában a választással kezdődik kívánt formátumot a program vége után érkezett fájl. Elfogadott, hogy a kész képet rétegesen, külön színcsatornák használatával mentsük el. Ez lehetővé teszi, hogy pontosabb és finomabb színbeállítással magas eredményt érjen el, amikor az összes réteget egyetlen képpé egyesíti.

Renderelés és rendszerteljesítmény

A kiváló minőségű vizualizáció végrehajtása nem csupán folyamatszoftvertől függ. A végeredményt a használt hardver teljesítménye befolyásolja. Ez a tényező különösen befolyásolja a munka sebességét – ha a számítógépben nincs elég RAM, vagy alacsony teljesítményű processzora van, néha több napig is eltart egy összetett jelenet megjelenítése.

Hogyan lehet felgyorsítani a renderelést és javítani a végeredményt, ha nincs elég erőforrás? Módosíthatja a program beállításait az anyagok textúráinak és a végső kép felbontásának ésszerű értékre való csökkentésével, a lámpatestek paramétereinek módosításával, hogy a fény és az árnyék nagyobb területeken, túlzott részletgazdagság nélkül jelenjen meg, stb. hálózatot, akkor kötegelt renderelést használhat, amikor a számításhoz a képeket más számítógépek ereje rajzolja ki.

render farm

Ma már lehetséges a 3D fájlok kötegelt feldolgozását biztosító távoli számítógép-fürtök kapacitásának kihasználása. Ezek nagy teljesítményű rendszerek, amelyek képesek a legbonyolultabb és leggazdagabb jelenetek rövid időn belüli megjelenítésére. Bármilyen vizuális effektussal megbirkóznak, még hosszú videofájlok létrehozásakor is.

Ha felveszi a kapcsolatot az ilyen szolgáltatások szolgáltatójával, amelyek listája mindig megtalálható az interneten, megállapodva a fájlok elkészítésének költségeiben és feltételeiben, jelentősen megtakaríthatja a munka sebességét, és elérheti a végső kép szükséges minőségi szintjét. . Az ilyen cégek akár több ezer processzorral és több száz terabájt RAM-mal is rendelkeznek. A renderelő farm a forrásfájl mérete és a renderelési idő alapján számítja ki a munka költségét. Például egy 1920x1080-as felbontású képkocka költsége, amelynek normál berendezésen történő megjelenítése 3 órát vesz igénybe, körülbelül 100 rubel. A jelenet 8 percen belül készül el.

Jó választás

Más megközelítést igényel a válasz arra a kérdésre, hogy hogyan lehet egy kicsi és egyszerű tárgyat megjeleníteni, vagy egy nyaralótelepülés vizuálisan gazdag animált bemutatóját. Az ilyen munka önálló elvégzése esetén helyesen kell kiválasztani a szükséges szoftvert, és gondoskodni kell a számítógépes berendezések megfelelő teljesítményéről. Mindenesetre a munka utolsó szakasza - a renderelés - attól függ, hogy elégedett-e a végeredménnyel.

A szerkesztő választása

Mi a renderelés (renderelés), és milyen jellemzői vannak ennek a folyamatnak

Számítógépes grafika- szinte minden olyan szférának és környezetnek fontos része, amellyel az ember kölcsönhatásba lép.

A városi környezet minden tárgyát, a helyiségek tervezését, a háztartási cikkeket, tervezésük és kivitelezésük szakaszában háromdimenziós számítógépes modell formájában végezték el, amely a speciális programok művészek.

A modellrajz több szakaszban zajlik, az egyik utolsó szakasz a renderelés - mi ez és hogyan történik, azt ebben az anyagban ismertetjük.

Meghatározás

A renderelés (vagy más néven renderelés) egy bizonyos térfogati háromdimenziós számítógépmodell feldolgozásának és megjelenítésének egyik végső folyamata.

Technikailag ez a "ragasztás" vagy összeillesztés folyamata, amely számos kétdimenziós képből háromdimenziós képet hoz létre. A minőségtől vagy a részletektől függően csak néhány vagy sok kétdimenziós kép lehet.

Ezenkívül néha ebben a szakaszban, a modell „összegyűjtésének” folyamatában, néhány háromdimenziós elem használható.

Ez a folyamat meglehetősen bonyolult és hosszadalmas. Különféle számításokon alapul, amelyeket mind a számítógép, mind a művész maga (kisebb mértékben) végez.

Fontos! Azokat a programokat, amelyek lehetővé teszik, hogy működjenek 3D grafika, ami azt jelenti, hogy meglehetősen erősek, és jelentős hardvererőforrást és jelentős mennyiségű RAM-ot igényelnek.

Jelentős terhelést jelentenek a számítógép hardverére.

Hatály

Milyen területeken alkalmazható ez a koncepció, és szükséges-e ilyen folyamatot végrehajtani?

Ez a folyamat szükséges minden olyan területen, ahol a háromdimenziós háromdimenziós modellek összeállítása érintett, és általában számítógépes grafika, és ezek az élet szinte mind olyan területei, amelyekkel a modern ember kölcsönhatásba léphet.

A számítógépes tervezést a következő területeken használják:

• Épületek és építmények tervezése;
• tájépítészet;
• A városi környezet tervezése;
• belsőépítészet;
• Szinte minden anyag, amit gyártottak, valaha számítógépes modell volt;
• Videójátékok;
• Filmgyártás stb.

Ugyanakkor ez a folyamat lényegét tekintve végleges.

Modell tervezésénél lehet az utolsó vagy az utolsó előtti.

Vegye figyelembe, hogy a renderelést gyakran nem magának a modellnek az összeállítási folyamatának nevezik, hanem annak eredményének - egy kész háromdimenziós számítógépes modellnek.

Technológia

Ezt az eljárást az egyik legnehezebbnek nevezhetjük a munka során 3D képekés objektumok a számítógépes grafikában.

Ezt a szakaszt a programmotor által elvégzett összetett technikai számítások kísérik – a jelenetre és az objektumra vonatkozó matematikai adatokat ebben a szakaszban lefordítják a végső kétdimenziós képre.

Vagyis a háromdimenziós modellre vonatkozó szín-, fény- és egyéb adatokat pixelenként dolgozzák fel, hogy azok kétdimenziós képként jelenjenek meg a számítógép képernyőjén.

Vagyis a rendszer számítások sorozatával pontosan meghatározza, hogy az egyes kétdimenziós képek egyes pixeleit hogyan kell színezni, hogy ennek eredményeként a felhasználó számítógépének képernyőjén háromdimenziós modellnek tűnjön.

Fajták

A technológia és a munka jellemzőitől függően egy ilyen folyamat két fő típusát különböztetjük meg - ez a valós idejű renderelés és az előzetes renderelés.

Valós időben

Ez a típus elterjedt, főleg a számítógépes játékokban.

A játék körülményei között a képet a lehető leggyorsabban kell kiszámítani és sorba rendezni, például amikor a felhasználó a helyszínen mozog.

És bár ez nem „a semmiből” történik, és van néhány kezdeti térfogati üresség, ez mindegy, pontosan ennek a funkciónak köszönhetően számítógépes játékok az ilyen típusúak nagyon nagy terhelést jelentenek a számítógép hardverére.

Ebben az esetben meghibásodás esetén a kép megváltozhat és torzulhat, betöltetlen pixelek jelenhetnek meg, amikor a felhasználó (karakter) bármilyen műveletet végrehajt, előfordulhat, hogy a kép valójában nem változik teljesen vagy részben.

Valós időben egy ilyen motor a játékokban működik, mert lehetetlen megjósolni a cselekvések természetét, a játékos mozgásának irányát stb. (bár vannak kidolgozott legvalószínűbb forgatókönyvek).

Emiatt a motornak 25 képkocka/s sebességgel kell feldolgoznia a képet., hiszen még ha a sebesség 20 képkocka/másodpercre csökken is, a felhasználó kényelmetlenül érzi magát, mivel a kép rángatózni és lelassulni kezd.

Mindebben nagyon fontos szerepet játszik az optimalizálási folyamat, vagyis azok az intézkedések, amelyeket a fejlesztők tesznek a motor terhelésének csökkentése és a teljesítmény növelése érdekében a játék során.

Emiatt a sima megjelenítéshez mindenekelőtt textúratérképre és néhány elfogadható grafikai egyszerűsítésre van szükség.

Az ilyen intézkedések segítenek csökkenteni a motor és a számítógép hardverének terhelését., ami végső soron oda vezet, hogy a játék könnyebben indul, egyszerűbb és gyorsabb.

A renderelő motor optimalizálásának minősége nagymértékben meghatározza, hogy mennyire stabil a játék, és mennyire reális minden, ami történik.

Előzetes

Ezt a típust olyan helyzetekben használják, amikor az interaktivitás nem fontos.

Például ezt a típust széles körben használják a filmiparban, amikor olyan korlátozott funkcionalitású modelleket terveznek, amelyek például csak számítógéppel történő ellenőrzésre készültek.

Vagyis ez egy leegyszerűsítettebb megközelítés, ami például a tervezésben is lehetséges - vagyis olyan helyzetekben, amikor a felhasználói műveleteket nem kell kitalálni, mivel ezek korlátozottak és előre kiszámítottak (és ezt szem előtt tartva) , a renderelés előre is elvégezhető).

Ilyenkor a modell megtekintésekor nem a programmotorra, hanem a PC központi processzorára esik a terhelés. Ugyanakkor a kép elkészítésének minősége és sebessége függ a magok számától, a számítógép állapotától, teljesítményétől és a CPU-tól.

Mi az a renderelés (megjelenítés)

A renderelés (Rendering) az a végső kép vagy képsorozat létrehozásának folyamata 2D vagy 3D adatokból. Ez a folyamat számítógépes programok segítségével megy végbe, és gyakran bonyolult műszaki számítások kísérik, amelyek a számítógép számítási teljesítményére vagy egyes összetevőire esnek.

A renderelési folyamat így vagy úgy jelen van a különböző területeken szakmai tevékenység, legyen az a filmipar, a videojáték-ipar vagy a videóblog. A renderelés gyakran a projekten végzett munka utolsó vagy utolsó előtti szakasza, amely után a munka befejezettnek minősül, vagy egy kis utófeldolgozást igényel. Azt is érdemes megjegyezni, hogy gyakran nem magát a renderelési folyamatot nevezik renderelésnek, hanem ennek a folyamatnak egy már befejezett szakaszát vagy végeredményét.

a „Render” szavakat.

A Render (Rendering) szó az anglicizmus, amelyet gyakran fordítanak oroszra a "szóval" Megjelenítés”.

Mi a renderelés 3D-ben?

Amikor renderelésről beszélünk, leggyakrabban a 3D grafikában történő renderelést értjük. Rögtön meg kell jegyezni, hogy a 3D-s renderelésben valójában nincs három dimenzió, mint olyan, amit gyakran láthatunk moziban speciális szemüvegben. A névben szereplő „3D” előtag inkább a render létrehozásának módjáról árulkodik, amely háromdimenziós objektumokat használ. számítógépes programok 3D modellezéshez. Leegyszerűsítve, a végén mégis egy 2D-s képet vagy azok sorozatát (videóját) kapjuk, amelyet egy 3D-s modell vagy jelenet alapján hoztak létre (rendereltek).

A renderelés a 3D grafikával végzett munka egyik technikailag legnehezebb szakasza. Hogy elmagyarázzuk ezt a műveletet egyszerű nyelv, a fotósok munkáival vonhatunk hasonlatot. Ahhoz, hogy a fotó teljes pompájában megjelenjen, a fotósnak át kell mennie néhány technikai lépésen, például filmelőhíváson vagy nyomtatón történő nyomtatáson. Körülbelül ugyanazokat a technikai szakaszokat terhelik a 3d művészek, akik a végső kép elkészítése érdekében végigmennek a render beállításának és magának a renderelési folyamatnak a szakaszán.

Képalkotás.

Mint korábban említettük, a renderelés az egyik legnehezebb technikai szakasz, mivel a renderelés során bonyolult matematikai számításokat végez a rendermotor. Ebben a szakaszban a motor lefordítja a jelenettel kapcsolatos matematikai adatokat a végső 2D-s képbe. A folyamat során a jelenet 3D geometriája, textúrái és fényadatai a 2D kép egyes pixeleinek színértékére vonatkozó kombinált információkká alakulnak. Más szóval, a motor a rendelkezésére álló adatok alapján kiszámítja, hogy a kép egyes pixeleit milyen színűre kell festeni, hogy összetett, szép és teljes képet kapjon.

Alapvető renderelési típusok:

Globálisan a renderelésnek két fő típusa van, a fő különbségek a kép renderelési és véglegesítési sebessége, valamint a kép minősége.

Mi az a valós idejű renderelés?

A valós idejű renderelést gyakran széles körben alkalmazzák a játékokban és az interaktív grafikákban, ahol a képet a lehető legnagyobb sebességgel kell renderelni, és végleges formájában azonnal megjeleníteni a monitor kijelzőjén.

Mivel az ilyen típusú megjelenítésnél a kulcstényező a felhasználói interaktivitás, a képet késedelem nélkül és szinte valós időben kell renderelni, mivel lehetetlen pontosan megjósolni a játékos viselkedését és azt, hogy hogyan fog interakcióba lépni a játékkal vagy az interaktív játékkal. színhely. Ahhoz, hogy egy interaktív jelenet vagy játék zökkenőmentesen, rándulások és lassúság nélkül működjön, a 3D motornak legalább 20-25 képkocka/másodperc sebességgel kell renderelnie a képet. Ha a renderelési sebesség 20 képkocka alatt van, akkor a felhasználó kényelmetlenül érzi magát a jelenettől, amikor rándulásokat és lassításokat néz.

Az optimalizálási folyamat nagy szerepet játszik a játékok és interaktív jelenetek gördülékeny megjelenítésében. A kívánt renderelési sebesség elérése érdekében a fejlesztők különféle trükkökkel csökkentik a rendermotor terhelését, így próbálják csökkenteni a renderelések kényszerített számát. Ez magában foglalja a 3D-s modellek és textúrák minőségének csökkentését, valamint néhány világos és ütési információ írását az előre elkészített textúratérképekre. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a valós idejű renderelés során a terhelés nagy része speciális grafikus berendezésekre (videokártya -GPU) esik, amely lehetővé teszi a terhelés csökkentését CPU(CPU), és felszabadítja feldolgozási teljesítményét más feladatokra.

Mi az az előrenderelés?

Az előmegjelenítést akkor használják, ha a sebesség nem elsődleges, és nincs szükség interaktivitásra. Ezt a fajta renderelőt leggyakrabban a filmiparban használják, amikor animációval és összetett vizuális effektusokkal dolgoznak, valamint ahol fotorealizmusra és nagyon jó képminőségre van szükség.

Ellentétben a valós idejű rendereléssel, ahol a fő terhelés a grafikus kártyákra (GPU) esett. Az előrenderelés során a terhelés a központi processzorra (CPU) esik, a renderelési sebesség pedig a magok számától, a többszálú feldolgozástól és a processzor teljesítményétől függ.

Gyakran előfordul, hogy egy képkocka renderelése több órát vagy akár több napot is igénybe vesz. Ebben az esetben a 3D-s művészeknek alig van szükségük optimalizálásra, és a legjobb minőségű 3D modelleket, valamint nagyon nagy felbontású textúratérképeket használhatják. Ennek eredményeként a kép sokkal jobb és fotórealisztikusabb a valós idejű rendereléshez képest.

Renderelő szoftver.

Jelenleg számos renderelő motor van a piacon, amelyek sebességükben, képminőségükben és könnyű kezelhetőségükben különböznek egymástól.

Általános szabály, hogy a rendermotorok nagy 3D-s grafikus programokba vannak beépítve, és hatalmas potenciállal rendelkeznek. A legnépszerűbb 3D programok (csomagok) között vannak olyan szoftverek, mint:

• 3ds Max;
• Maya;
• turmixgép;
• mozi 4d satöbbi.

E 3D-s csomagok közül sok már tartalmaz rendermotort. Például a Mental Ray rendermotor megtalálható a 3Ds Max csomagban. Ezenkívül szinte minden népszerű renderelő motor csatlakoztatható a legtöbb jól ismert 3D-s csomaghoz. A népszerű rendermotorok a következők:

• V-ray;
• mentális sugár;
• korona renderer satöbbi.

Szeretném megjegyezni, hogy bár a renderelési folyamat nagyon összetett matematikai hibákat tartalmaz, a 3D-s renderelő programok fejlesztői minden lehetséges módon igyekeznek megmenteni a 3D-s művészeket attól, hogy az alapul szolgáló renderelő program összetett matematikájával dolgozzanak. Igyekeznek viszonylag könnyen érthető parametrikus megjelenítési beállításokat, valamint anyag- és világítási készleteket, könyvtárakat biztosítani.

Sok renderelő motor szerzett hírnevet a 3D-s grafikával végzett munka bizonyos területein. Így például a "V-ray" nagyon népszerű az építészeti megjelenítők körében, a jelenléte miatt egy nagy szám anyagok az építészeti vizualizációhoz és általában, jó minőségű Vakol.

vizualizációs módszerek.

A legtöbb renderelő motor három fő számítási módszert használ. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai, de mindhárom módszernek joga van bizonyos helyzetekben használni.

1. Scanline (scanline).

A Scanline renderelést azok választják, akik a sebességet részesítik előnyben a minőséggel szemben. Gyorsasága miatt ezt a fajta megjelenítést gyakran használják videojátékokban és interaktív jelenetekben, valamint különféle 3D-s csomagok nézetablakában. Egy modern videoadapterrel ez a fajta renderer stabil és sima valós idejű képet tud készíteni 30 képkocka/másodperc vagy nagyobb frekvenciával.

Munka algoritmus:

A "pixelenkénti" renderer helyett a "scanline" renderer algoritmusa az, hogy meghatározza a látható felületet a 3D-s grafikában, és a "sorról sorra" elven dolgozva először a rendereléshez szükséges sokszögeket a legmagasabb Y szerint rendezi. koordináta, amely egy adott sokszöghez tartozik, ami után a kép minden sorát úgy számítjuk ki, hogy a sort a kamerához legközelebb eső sokszöggel metszi. A már nem látható sokszögek eltávolításra kerülnek, amikor egyik sorról a másikra lép.

Ennek az algoritmusnak az az előnye, hogy nem kell az egyes csúcsok koordinátáit átvinni a fő memóriából a működőbe, és csak azoknak a csúcsoknak a koordinátáit sugározzuk, amelyek a láthatósági és megjelenítési zónába esnek.

2. Sugárnyom (raytrace).

Ez a fajta render azoknak készült, akik a legjobb minőségű és részletgazdag képet szeretnének kapni. Az ilyen típusú renderelés nagyon népszerű a fotorealizmus rajongói körében, és érdemes megjegyezni, hogy nem hétköznapi. A ray trace rendering segítségével meglehetősen gyakran láthatunk lenyűgözően valósághű felvételeket a természetről és az építészetről, amit nem mindenki tud megkülönböztetni a fotózástól, sőt gyakran a ray trace módszer az, amivel a CG trailerekben, ill. filmeket.

Sajnos a minőség kedvéért ez a renderelő algoritmus nagyon lassú, és még nem használható valós idejű grafikában.

Munka algoritmus:

A Raytrace algoritmus ötlete az, hogy a feltételes képernyő minden pixeléhez egy vagy több sugarat nyomon követnek a kamerától a legközelebbi háromdimenziós objektumig. A fénysugár ezután bizonyos számú visszaverődésen megy keresztül, amely a jelenet anyagától függően visszaverődést vagy fénytörést tartalmazhat. Az egyes pixelek színét a rendszer algoritmikusan számítja ki a fénysugárnak a nyomvonalában lévő objektumokkal való kölcsönhatása alapján.

Raycast módszer.

Az algoritmus úgy működik, hogy sugarakat "sugároz" a megfigyelő szeméből, a képernyő minden pixelén keresztül, és megkeresi a legközelebbi objektumot, amely elzárja az ilyen sugár útját. A tárgy tulajdonságait, anyagát, a jelenet megvilágítását felhasználva megkapjuk a kívánt pixelszínt.

Gyakran előfordul, hogy a „sugárkövetési módszert” (raytrace) összekeverik a „ray casting” módszerrel. Valójában azonban a "raycasting" (sugárdobás módszere) tulajdonképpen egy leegyszerűsített "raytrace" módszer, amelyben a visszapattanó vagy törött sugarak további feldolgozása nem történik meg, hanem csak a sugár útjának első felületét számítják ki.

3. Radiozitás.

A "sugárkövetési módszer" helyett ebben a módszerben a renderelés a kamerától függetlenül működik, és objektumorientált, ellentétben a "pixel by pixel" módszerrel. A "radiositás" fő funkciója a felület színének pontosabb szimulálása a közvetett megvilágítás (a szórt fény visszaverődése) figyelembevételével.

A "radiositás" előnyei a lágy, fokozatos árnyékok és a tárgyon lévő színvisszaverődések, amelyek a közeli élénk színű tárgyakról származnak.

A Radiosity és a Raytrace módszer együttes alkalmazása a leglenyűgözőbb és legfotorealisztikusabb renderelések elérése érdekében meglehetősen népszerű.

Mi az a videó renderelés?

Néha a "render" kifejezést nem csak 3D számítógépes grafikával, hanem videofájlokkal való munka során is használják. A videó megjelenítési folyamat akkor kezdődik, amikor a videószerkesztő felhasználója befejezte a munkát a videofájlon, beállította az összes szükséges paramétert, hangsávokÉs vizuális effektek. Valójában már csak az van hátra, hogy mindent egy videófájlba egyesítsen. Ez a folyamat egy programozó munkájához hasonlítható, amikor megírta a kódot, ami után már csak az összes kódot egy működő programba kell fordítani.

A 3D-s tervezőkhöz és a videószerkesztők felhasználójához hasonlóan a renderelési folyamat automatikus és felhasználói beavatkozás nélkül. Csak néhány paramétert kell beállítani az indítás előtt.

A videó megjelenítési sebessége a kimenethez szükséges időtartamtól és minőségtől függ. Alapvetően a számítások nagy része a központi processzor teljesítményére esik, ezért a videó megjelenítési sebessége a teljesítményétől függ.