Ce este redarea 3D în conducta CG?

Procesul de redare joacă un rol crucial în ciclul de dezvoltare a graficii computerizate . Nu vom trece prea mult aici, dar nici o discuție despre conducta CG nu ar fi completă fără a menționa cel puțin instrumentele și metodele de redare a imaginilor 3D.

Ca și Filmul în curs de dezvoltare

Renderingul este aspectul cel mai complex din punct de vedere tehnic al producției 3D, dar poate fi înțeles destul de ușor în contextul unei analogii: La fel ca fotograful de film trebuie să-și dezvolte și să-și imprime fotografiile înainte ca acestea să poată fi afișate, necesitate.

Când un artist lucrează la o scenă 3D , modelele pe care le manipulează sunt de fapt o reprezentare matematică a punctelor și a suprafețelor (mai precis, a vârfurilor și a poligoanelor) în spațiul tridimensional.

Termenul de redare se referă la calculele efectuate de un motor de redare a pachetului software 3D pentru a traduce scena dintr-o aproximare matematică la o imagine finalizată 2D. În timpul procesului, informația spațială, textura și iluminarea întregii scene sunt combinate pentru a determina valoarea de culoare a fiecărui pixel în imaginea aplatizată.

Două tipuri de redare

Există două tipuri majore de redare, diferența principală fiind viteza la care sunt calculate și finalizate imaginile.

1. Real-Time Rendering: Real-Time Rendering este folosit cel mai vizibil în jocurile și grafica interactivă, unde imaginile trebuie calculate de la informații 3D într-un ritm incredibil de rapid.
   1. • Interactivitate: Pentru că este imposibil să preziceți exact modul în care un jucător va interacționa cu mediul de joc, imaginile trebuie să fie redate în "timp real", pe măsură ce acțiunea se desfășoară.
2. Probleme de viteză: Pentru ca mișcarea să apară fluidă, trebuie afișate pe ecran cel puțin 18 - 20 de cadre pe secundă. Orice mai puțin decât acest lucru și acțiunea va părea incomod.
3. Metodele: randarea în timp real este îmbunătățită drastic de hardware-ul grafic dedicat (GPU) și de pre-compilarea cât mai multor informații posibil. O mare parte a informațiilor despre iluminatul unui mediu de joc este precomputată și "coaptă" direct în fișierele de textură ale mediului pentru a îmbunătăți viteza de redare.
4. Offline sau Pre- rendering : Redarea offline este folosită în situații în care viteza este mai puțin o problemă, calculele făcute în mod obișnuit folosind procesoare multi-core, nu hardware dedicat grafic.
   1. • Predictibilitate: randarea offline este văzută cel mai frecvent în animație și efecte de muncă în cazul în care complexitatea vizuală și fotorealismul sunt menținute la un standard mult mai mare. Din moment ce nu există nicio imprevizibilitate cu privire la ceea ce va apărea în fiecare cadru, studiourile mari au știut să dedice timp de până la 90 de ore, oferind timp cadrelor individuale.

1. Fotorealismul: deoarece redarea offline are loc într-un interval de timp deschis, pot fi atinse niveluri mai ridicate de fotorealism decât în ​​cazul redării în timp real. Caracterele, mediile și texturile și luminile asociate acestora au în mod obișnuit un număr mai mare de poligoane și patru fișiere de textură de rezoluție de 4k (sau mai mari).

Tehnici de redactare

Există trei tehnici de calcul majore folosite pentru majoritatea redării. Fiecare are propriul său set de avantaje și dezavantaje, făcând toate cele trei opțiuni viabile în anumite situații.

• Scanline (sau rasterizare): randarea Scanline este utilizată atunci când viteza este o necesitate, ceea ce îl face tehnica de alegere pentru redarea în timp real și grafica interactivă. În locul redării unei imagini pixel-cu-pixel, randătorii scanline se calculează pe un poligon în funcție de poligon. Tehnicile Scanline utilizate împreună cu iluminatul precomputat (copt) pot atinge viteze de 60 de cadre pe secundă sau mai bine pe o placă grafică de ultimă generație.
• Raytracing: În raytracing, pentru fiecare pixel din scenă, una sau mai multe raze de lumină sunt urmărite de la aparatul de fotografiat la cel mai apropiat obiect 3D. Raza de lumină este apoi trecută printr-un număr fixat de "bounces", care poate include reflexie sau reflexie în funcție de materialele din scena 3D. Culoarea fiecărui pixel este calculată algoritmic pe baza interacțiunii razei de lumină cu obiectele din traseul urmărit. Raytracing este capabil de fotorealism mai mare decât scanline, dar este exponențial mai lent.
• Radiositate: Spre deosebire de raytracing, radiozitatea este calculată independent de cameră și este orientată spre suprafață mai degrabă decât pixel-cu-pixel. Funcția primordială a radiozității este simularea mai precisă a culorii suprafeței prin contabilizarea iluminării indirecte (lumină difuză declanșată). Radiostațiunea este caracterizată, de obicei, prin umbre moi graduate și sângerări de culoare, unde lumina de la obiecte viu colorate "sângera" pe suprafețele din apropiere.

• În practică, radiozitatea și radiațiile sunt adesea folosite împreună, una cu cealaltă, folosind avantajele fiecărui sistem pentru a atinge niveluri impresionante de fotorealism.

Software de redare

Deși randarea se bazează pe calcule incredibil de sofisticate, software-ul de astăzi oferă parametri ușor de înțeles, care fac ca un artist să nu aibă niciodată nevoie să se ocupe de matematica de bază. Un motor de randare este inclus în fiecare suită de software 3D majoră și majoritatea includ pachete de materiale și de iluminat care fac posibilă atingerea unor nivele uimitoare de fotorealism.

Cele două motoare de randament cele mai comune:

• Mental Ray - Ambalat cu Autodesk Maya. Ray Ray este incredibil de versatil, relativ rapid și, probabil, cel mai competent renderer pentru imaginile de caractere care necesită împrăștiere subterană. Raza mintală utilizează o combinație de raytracing și "iluminare globală" (radiozitate).
• V-Ray - Veți vedea în mod obișnuit V-Ray utilizat împreună cu 3DS Max - împreună perechea este absolut fără egal pentru vizualizarea arhitecturală și redarea de mediu. Avantajele principale ale VRay față de concurentul său sunt instrumentele de iluminat și biblioteca de materiale extinse pentru arhivă.

Renderingul este un subiect tehnic, dar poate fi destul de interesant atunci când începeți cu adevărat să priviți mai profund unele dintre tehnicile comune.