Den Renderingprozess spillt eng entscheedend Roll am Computergraphik Entwécklungszyklus . Mir wäerte net hei zu sou vill Tiefe goën, awer keng Diskussioun vun der CG Pipeline wären vollstänneg ouni zumindest déi Tools a Methoden fir d'3D-Biller ze maachen.
Wéi Film
Rendering ass den techneschsten komplexe Aspekt vun der 3D Produktioun, awer et kann relativ einfach am Kontext vun enger Analogie verstanen ginn: Wéi ee Film Photographer muss seng Fotoen entwéckelen a driwwer ausdrécke, ier se kann ugewisen ginn, sinn Computergraphiken professionell belaascht Noutwennegkeet.
Wann e Kënschtler op enger 3D Szenario arbeitet, sinn déi Modeller, déi hien manipuléiert, tatsächlech eng mathematesch Darstellung vu Punkten a Flächen (méi spezifesch Vertices a Polygonen) am dreidimensionalen Raum.
De Rendezvous bezitt sech op d'Berechnungen vun engem 3D-Pauschalmotor vun der Software zur Iwwersetzung vun der Szene vun enger mathematescher Approximatioun zu engem finaliséierter 2D Image. Während dësem Prozess sinn d'räizal, texturale an Beleidegungsinformatioun vun der Szenéierung kombinéiert fir de Faarfache vun all Pixel am flaachten Image ze bestëmmen.
Zwee Typen vum Rendering
Et gi zwee grouss Zorte vu Rendezvous, hir héchste Differenz ass déi Geschwindegkeet, bei deenen Biller berechtegt a finaliséiert ginn.
- Real-Time Rendering: Real-Time Rendering gëtt am meeschte prominent an Spill- a interaktiven Grafiken benotzt, wou Biller mussen aus 3D-Informatioun mat engem onheemlech séier Tempo berechent ginn.
- Interaktivitéit: Well et net méiglech wier virgëtt virzehalen, wéi e Spiller mat dem Spillumfeld interagéiere soll, muss d'Biller an "Echtzäit" ausgeübt ginn wann d'Action sech ëmbréngt.
- Geschwindeg Matter: Fir Fluid ze ersetzen, muss e Minimum vun 18 bis 20 Frames pro Sekonn op de Bildschierm gebraucht ginn. Nout wéi manner wéi dëst an d'Handlung kënnt opgaangen sinn.
- D'Methoden: D'Realzeechenaarbecht gëtt duerch eng speziell Grafikhardware (GPUs) drastesch verbessert, an esou vill Informatioun wéi méiglech virzebereeden. E groussen Aspekt vun der Beleuchtungsinformatioun vun der Spillwelt gëtt vir berechtegt a "direkt" an d'Textur vun der Ëmwelt ëmgebaut fir d'Rendezvit verbesseren.
- Offline oder Pre-Rendering: Offline Rendering gëtt benotzt an Situatiounen, wou d'Geschwindegkeet manner vun engem Problem ass, mat Rechnungen déi normalerweis mat méi Core-CPUs anstatt eng speziell Grafik-Hardware ausgeführt ginn.
- Prädiktibilitéit: Offline Rendering gëtt am meeschten an der Animatioun gesinn an Effekter ze schaffen, wou visuell Komplexitéit an Photorealismus op e méi héichte Standard gehal ginn. Well et net onberechenbar wier wéi et an all Frame erscheint, sinn grouss Studios bekannt fir bis zu 90 Stonnen Zäit ze bréngen fir eenzel Frames.
- Photorealismus: Well Offline Rendering entstinn an engem onkontrolléierten Zäitframe kann méi héicht Niveauen vum Photorealismus erreecht ginn wéi mat Echtzeit-Rendering. Charaktere, Environnementer an hirem assoziéierten Texturen a Luuchter si normalerweis méi héich Polygonenzahlen an 4k (oder méi héich) Resolutionsstécker.
Rendering Techniques
Et ginn dräi groussen Rechenstechniken déi fir déi meeschten Rendering benotzt ginn. Jiddereen huet säin eegene Set vu Virdeeler an Nodeeler, déi all dräi praktesch Optiounen an verschiddene Situatiounen erreechen.
- Scanline (oder Rasterassung): Scanline Rendering gëtt benotzt wann d'Geschwindegkeet eng Notwendegkeet ass, wat et d'Technik vu Choix fir Echtzäit Rendering an interaktive Grafiken. Amplaz vun engem Bild pixel-by-pixel, scanline Renderers rechnen op e Polygon duerch Polygon Basis. Scanline Techniken, déi a Verbindung mat der precomputéierter (gebackener) Beleuchtung benotzt ginn, kënne Geschwindegkeet vun 60 Frames pro Sekonn oder besser op enger High-End Grafikkarte erreechen.
- Raytracing: Am Raytracing, fir all Pixel an der Szene, sinn e (oder méi) Strahl (en) vun der Kamera vun der Kamera bis zum nächste 3D-Objekt gespaart. Den helle Ray ass duerch eng Rei vu "Bounzen" geleet, wat d'Reflexioun oder Refraktioun je nach Material an der 3D Szene enthale kann. D'Faarf vun all Pixel gëtt algorithmesch baséiert op der Interaktioun tëscht Licht a Raym mat Objeten an hirem tracedegen Wee. Raytracing kann méi Fotorealismus wéi Scanline awer méi exponentiell méi langweileg sinn.
- Radiositéit: Am Géigesaz zu der Röntgenstrahlung ass d'Radiositéit onofhängeg vun der Kamera berechtegt an iwwerflächlech orientéiertem anstatt pixel-by-pixel. Déi Haaptfunktion vun der Radiositéit ass méi genau d'Uewerfläch ze simuléieren andeems se indirekt Beleidegung bestallt (Bouncent diffuse Liicht). D'Radiositéit ass typesch vu weise graduéierte Schatten a Faarwe blesséiert, woubäi Licht vun hell faarwegen Objeten "opbléckt" op naischt Surface.
- In der Praxis sinn d'Radiositéit an d'Raytracing oft a Verbindung matenee gebraucht, mat de Virdeeler vun all System, fir en impressionante Niveau vum Photorealismus ze erreechen.
Rendering Software
Obwuel d'Rendering op onheemlech raffinéiert Rechnungen baséiert, ass d'Software elo ganz einfach fir Parameteren ze verstoen, déi et mécht, sou datt e Kënschtler ni mat der Basisliewe mathematesch ëmsetzen muss. Eng Rendementmotor gëtt mat all grousse Software vu 3D ugebueden, an déi meescht vun hinnen beinhalt Material- a Liichtpaketen, déi et méiglech erreechen, e stunning Niveau vum Photorealismus ze erreechen.
Déi zwee allgemeng Rendez-Motoren:
- Mental Ray - Verpakt mat Autodesk Maya. Mental Ray ass onheemlech vielseiteg, relativ séier a wahrscheinlech de kompetentsten Renderer fir Charakterbilder, déi Ënnersätz ze strecken hunn. Mental Ray benotzt eng Kombinatioun vu raytracing an "global illumination" (Radiositéit).
- V-Ray - Dir hutt normalerweis V-Ray gesinn an ass kombinéiert mat 3DS Max- zesummen De Paar ass absolut konkurrenzlos fir architektonesch Visualiséierung an Ëmweltschutz. Chief Virdeeler vum VRay iwwer säi Konkurrent sinn hir Beleeginstrumenter an extensiv Materialbibliothéik fir den arch-viz.
Rendering ass en technesche Sujet, awer kann ganz zimlech interessant sinn, wann Dir wierklech eng méi déif gesinn an e puer vun de gemeinsame Techniken ze kucken.