Co je vykreslování? Co znamená render.

Mnoho lidí má často dotazy ohledně zlepšení vizuální kvality vykreslování v 3ds Max a zkrácení času stráveného na nich. Hlavní tipy, které lze dát jako odpověď na tuto otázku, se týkají optimalizace geometrie, materiálů a textur.

1. Optimalizace geometrie 3D modelů
Během procesu modelování je nutné udržovat počet polygonů co nejnižší, protože pokud model obsahuje mnoho zbytečných polygonů, prodlužuje se doba vykreslování.

Vyhněte se chybám v geometrii modelu, jako jsou otevřené hrany, překrývající se polygony. Snažte se modely udržovat co nejčistší.

2. Jaké by měly být textury Velikost textury by měla odpovídat velikosti modelu ve finálním vykreslení. Pokud jste si například někde stáhli texturu 3000 x 3000 pixelů a model, na který ji aplikujete, je na pozadí scény nebo má velmi malé měřítko, pak bude renderer přetížen nadměrným rozlišením textury.

Podívejte se na tento příklad renderu:

Je třeba mít na paměti, že pro zvýšení realističnosti musí být k materiálům přidány mapy. Narazit(nesrovnalosti) a Spekulární(zrcadlové odrazy), protože ve skutečnosti má každý předmět reliéf a odrazivost. Vytvořit takové mapy z původní textury nebude problém – stačí povrchní znalosti Adobe Photoshop.

Správné osvětlení

Nesmírně důležitý bod. Snažte se vždy používat skutečné fyzické osvětlovací systémy, jako je systém denního světla VRay Sun a Nebe, HDRI a využívají jako světelné zdroje v interiérech fotometrické světelné zdroje s IES profily. To dodá scéně realističnost, protože v tomto případě budou do vykreslování zapojeny skutečné algoritmy pro výpočet světelných informací.

Nezapomeňte na gama korekci snímků! Při gama 2,2 se barvy zobrazí správně v 3ds Max. Takto je však můžete vidět pouze v případě, že je váš monitor správně zkalibrován.

4. Měřítko scény
Chcete-li získat slušnou kvalitu renderů, je nesmírně důležité měřítko jednotek ve scéně. Nejčastěji je u nás zvykem pracovat v centimetrech. Díky tomu jsou modely nejen přesnější, ale také pomáhá s výpočty osvětlení a odrazů.

5. Nastavení vizualizace
Pokud pracujete s VRay, pak pro vyhlazení okrajů obrazu se doporučuje použít Adaptivní DMC. Chcete-li však dosáhnout nejlepších výsledků ve scénách s velkým množstvím detailů a rozmazanými odrazy, je nejlepší použít pevný- s tímto typem obrázků to funguje nejlépe. V tomto případě je žádoucí nastavit počet subdivů alespoň 4, nejlépe 6.
Pro výpočet nepřímého osvětlení (Indirect Illumination) použijte svazek Iradiance Map + Light Cache. Takový tandem umožňuje rychle vypočítat osvětlení ve scéně, ale pokud chcete více detailů, můžete zapnout možnost Vylepšení detailů(Vylepšit detaily) v nastavení mapy ozáření a aktivovat mezipaměť světla předfiltr(předfiltrace). Tímto způsobem můžete snížit šum obrazu.
Dobré kvality stínů lze dosáhnout nastavením počtu dílčích segmentů v nastavení světla VRay na 15-25. Navíc vždy používejte fyzickou VRay kameru, se kterou můžete mít plnou kontrolu nad zastoupením světla ve scéně.
A pro úplnou kontrolu nad vyvážením bílé zkuste pracovat v Kelvinově teplotní stupnici. Zde je referenční tabulka teplot, která bude užitečná při práci v 3ds Max (nižší hodnota znamená teplejší/načervenalé tóny a vyšší znamená studené/modré tóny):
Kelvinova stupnice barevné teploty pro nejběžnější světelné zdroje

• Hořící svíčka - 1900K
• Halogenové žárovky - 3200K
• Světlomety a modelovací světlo - 3400K
• Východ slunce - 4000K
• Fluorescenční světlo (studená bílá) - 4500K
• Denní světlo - 5500K
• Blesk fotoaparátu - 5500K
• Studiové světlo - 5500K
• Světlo z obrazovky monitoru počítače - 5500-6500K
• Zářivka - 6500K
• Otevřený stín (termín z fotografie) - 8000K

Oprava bledých barev v 3ds Max s gamma 2.2 Při použití gamma 2.2 v Autodesk 3ds Max okamžitě upoutá pozornost, že barvy materiálů v Material Editoru vypadají příliš světlé a vybledlé ve srovnání s obvyklým zobrazením v gamma 1.0. A pokud nutně potřebujete sledovat barevné hodnoty ve scéně na stupnici RGB, například v některé lekci jsou hodnoty barev již uvedeny nebo zákazník poskytl své vzorky objektů v určených barvách, pak v gama 2.2 budou vypadat špatně. Oprava barev RGB v gamma 2.2 Abyste dosáhli správné úrovně jasu barvy, musíte znovu přiřadit její hodnoty RGB pomocí jednoduché rovnice: nová_barva=255*((stará_barva/255)^2.2). Rovnice říká, že pro získání nové hodnoty barvy RGB 2,2 vydělte starou hodnotu RGB hodnotou bílé (255), zvyšte celou věc na mocninu 2,2 a poté to vynásobte hodnotou bílé (255). Pokud matematika není vaší silnou stránkou, nezoufejte – 3ds Max to spočítá za vás, protože má vestavěný nástroj Numeric Expression Evaluator (Numeric Expression Evaluator). Výsledek výrazu (matematické funkce) vrátí hodnotu. Výslednou hodnotu pak lze vložit do libovolného pole programu, ať už jde o parametry pro vytvoření nového objektu, jeho transformaci, nastavení modifikátorů, materiály. Zkusme si spočítat barvu v gama 2.2 v praxi. Uvnitř nastavení materiálu klikněte na pole barvy a vyvolejte okno Výběr barvy. S vybranou barvou umístěte kurzor myši do pole Červený kanál a stiskněte Ctrl+N na klávesnici, čímž vyvoláte hodnotitel číselných výrazů. Napište do něj výše uvedený vzorec a nahraďte starou hodnotu barvy v červeném kanálu. Pole Výsledek zobrazí řešení rovnice. Stisknutím tlačítka Vložit vložíte výslednou hodnotu na místo staré do červeného kanálu. Udělejte to se zeleným a modrým barevným kanálem. S opravenými hodnotami RGB budou barvy vypadat správně jak v promítacích oknech, tak v renderu. Práce s barvami podle schématu tvarování CMYK Ne vždy je nutné se zabývat pouze RGB. Někdy jsou barvy CMYK, které je třeba převést na RGB, protože 3ds Max podporuje pouze . Můžete samozřejmě spustit Adobe Photoshop a přeložit hodnoty v něm, ale existuje pohodlnější způsob. Pro 3ds Max byl vytvořen nový typ selektoru barev - Cool Picker, který umožňuje vidět hodnoty barev ve všech možných barevných schématech přímo v Max. Zde si stáhněte plugin Cool Picker pro vaši verzi 3ds Max. Instaluje se velmi jednoduše: samotný soubor s příponou dlu musí být umístěn ve složce 3ds Max\plugins. Můžete ji aktivovat tak, že přejdete na Přizpůsobit > Předvolby > karta Obecné > Výběr barvy: Cool Picker. Nahradí tak standardní volič barev. Máte otázky? Dotázat se

Začátek formuláře

Použití gama 2.2 v 3ds max + V-Ray v praxi

Po teoretické části úpravy gama ve V-Ray a 3ds max jdeme přímo do praxe.

Mnoho uživatelů 3ds max, zejména těch, kteří se zabývají vykreslováním interiéru, si všímá, že při nastavení fyzikálně správného osvětlení jsou určitá místa ve scéně stále ztmavená, ačkoli ve skutečnosti by mělo být vše dobře osvětleno. To je zvláště patrné v rozích geometrie a na stínové straně objektů.

Každý se snažil tento problém vyřešit různými způsoby. Začínající uživatelé 3ds Max se to nejprve pokusili napravit jednoduchým zvýšením jasu světel.

Tento přístup přináší určité výsledky, zvyšuje se celkové osvětlení scény. To však také vede k nežádoucímu přeexponování způsobenému těmito světelnými zdroji. To nemění situaci s nereálným obrazem k lepšímu. Jeden problém se tmou (v těžko dostupných místech pro světlo) je nahrazen jiným problémem - s přepalem (v blízkosti světelných zdrojů).

Někteří lidé vymysleli sofistikovanější způsoby, jak problém „vyřešit“ přidáním dalších světel na scénu, čímž se stanou pro kameru neviditelnými, jen aby se rozsvítila tmavá místa. O nějaké realističnosti a fyzické přesnosti obrazu přitom není třeba mluvit. Paralelně s nasvícením zatemněných míst mizely stíny a zdálo se, že objekty scény se vznášely ve vzduchu.

Všechny výše uvedené metody, jak se vypořádat s nevěrohodnou temnotou, jsou příliš přímočaré a zřejmé, ale neúčinné.

Jádrem problému s tmavým vykreslením je to, že hodnoty gama obrazu a monitoru se liší.

co je gama?
Gamma je míra nelinearity při přechodu barvy z tmavé na světlé hodnoty. Z matematického hlediska je hodnota lineárního gama 1.0, proto programy jako 3ds max, V-Ray atd. standardně provádějí výpočty v gama 1.0. Ale hodnota gama 1,0 je kompatibilní pouze s „ideálním“ monitorem, který vykazuje lineární zobrazení barevných přechodů od bílé k černé. Ale protože takové monitory v přírodě neexistují, skutečný gamut je nelineární.

Hodnota gama pro video standard NTSC je 2,2. U počítačových displejů je hodnota gama obvykle mezi 1,5 a 2,0. Ale pro usnadnění je nelinearita barevného přechodu na všech obrazovkách považována za rovnou 2,2.

Když monitor s gamma 2,2 zobrazuje obraz s gamma 1,0, vidíme na obrazovce tmavé barvy v gamma 1,0 místo očekávaných jasných barev gamma 2,2. Proto barvy ve středním rozsahu (zóna 2) ztmavnou při sledování obrazu s gama 1,0 na výstupním zařízení s gamma 2,2. V rozsahu tmavých tónů (Zóna 1) je však zastoupení gama 1.0 a 2.2 velmi podobné, což umožňuje správné zobrazení stínů a černé.

V oblastech se světlými tóny (zóna 3) je také mnoho podobností. Jasný obraz s gama 1,0 se tedy celkem správně zobrazuje i na monitoru s gama 2,2.

A tak, abyste získali správný gama výstup 2,2, je třeba změnit gama původního obrazu. To lze samozřejmě provést i ve Photoshopu tak, že tam upravíte gamu. Tuto metodu však lze jen stěží nazvat pohodlnou, když pokaždé změníte nastavení obrázků, uložíte je na pevný disk a upravíte v rastrovém editoru ... Z tohoto důvodu nebudeme tuto možnost zvažovat a kromě toho tuto metodu má ještě podstatnější nevýhody. Moderní vykreslovací nástroje jako V-Ray počítají obraz adaptivně, takže přesnost výpočtu závisí na mnoha parametrech, včetně jasu světla v určité oblasti. V-Ray tak v místech se stínem méně přesně vypočítá nasvícení obrazu a taková místa sama zašumí. A ve světlých a dobře rozlišitelných oblastech obrazu je výpočet vykreslování prováděn s větší přesností a s minimem artefaktů. To umožňuje rychlejší vykreslování úsporou času na jemných oblastech obrazu. Zvýšení gama výstupního obrazu ve Photoshopu změní jas částí obrazu, které V-Ray považoval za méně významné, a snížilo kvalitu jejich výpočtů. Všechny nechtěné artefakty se tak stanou viditelnými a obraz vypadá příšerně, ale jasněji než předtím. Navíc se změní i gamut textur, které budou vypadat vybledlé a bezbarvé.

Jediným správným východiskem z této situace je změna hodnoty gama, ve které V-Ray renderer pracuje. Takto získáte přijatelný jas ve středních tónech, kde nebudou tak patrné artefakty.

Tento tutoriál vám ukáže, jak upravit gamu v rendereru V-Ray a 3ds max.

Chcete-li změnit gamu, se kterou bude V-Ray pracovat, stačí najít rozbalovací kartu V-Ray: Mapování barev, který se nachází na záložce V-Ray, která se zase nachází v okně Vykreslit scénu(F10) a nastavte hodnotu gama: v 2.2.

Zvláštností V-Ray je, že gama korekce podání barev funguje pouze ve V-Ray Frame Buffer, takže pokud chcete vidět výsledky vašich gama manipulací, musíte zapnout frame buffer. V-Ray: Frame Buffer na záložce V-Ray.

Poté bude vykreslování probíhat s 2,2 gama, kterou potřebujeme, s normálně osvětlenými středními tóny. Je tu ještě jeden nedostatek, a to ten, že textury použité ve scéně budou vypadat světlejší, budou odbarvené a přepálené.

Téměř všechny textury, které používáme, vypadají na monitoru normálně, protože jsou již nastaveny samotným monitorem a zpočátku mají gama 2,2. Aby V-Ray renderer nakonfiguroval gamma 2.2 a nenásobil gama obrazu hodnotou gama v rendereru (2,2 * 2,2), musí být textury v gamma 1.0. Poté, po jejich opravě rendererem, bude jejich gama rovno 2,2.

Všechny textury můžete ztmavit změnou jejich gama z 2,2 na 1,0 ve Photoshopu, s očekáváním, že je vykreslovač dále rozjasní. Taková metoda by však byla velmi zdlouhavá a vyžadovala by čas a trpělivost, aby se zajistilo, že všechny textury ve scéně jsou na 1,0 gama, a za druhé by znemožnilo zobrazení textur v normální gama, protože by byly všechny ztlumené. čas.

Abychom tomu zabránili, jednoduše zajistíme, aby byly nakonfigurovány na vstupu 3ds max. Naštěstí má 3ds max dostatek nastavení pro gamu. Nastavení gama jsou dostupná z hlavní nabídky 3ds max:

Přizpůsobit > Předvolby ... > Gamma a LUT

Hlavní nastavení 3ds max gama se nachází na kartě Gamma a LUT. Konkrétně potřebujeme nastavení korekce vstupní textury tzv Vstup Gamma. Neměli bychom se nechat zmást tím, že výchozí hodnota je 1,0. Nejedná se o hodnotu úpravy, ale o hodnotu gama vstupních textur. Ve výchozím nastavení se předpokládá, že všechny textury jsou v gama 1.0, ale ve skutečnosti, jak již bylo zmíněno dříve, jsou nastaveny na gamma 2.2. A to znamená, že musíme zadat hodnotu gama 2,2 místo 1,0.

Nezapomeňte zaškrtnout políčko Povolit korekci gama / LUT pro přístup k nastavení gama.

Snímky pořízené ve správném gama vypadají mnohem lépe a správněji než ty, které byly získány pomocí nastavení popsaného na začátku článku. Mají správné střední tóny, nedochází k žádnému jasnému přeexponování v blízkosti světelných zdrojů, stejně jako žádné artefakty v neosvětlených oblastech snímku. Textury tak budou také syté a jasné.

Zdá se, že je to vše, ale na konci lekce bych vám rád řekl ještě jednu věc o práci s gama. Vzhledem k tomu, že V-Ray renderer pracuje v neobvyklém gamutu, musíte nastavit režim zobrazení 3ds max gamut na 2,2, aby barvy v editor materiálu a výběr barvy zobrazeny správně. V opačném případě může dojít k nejasnostem, když jsou materiály nastaveny na gama 1.0, ale ve skutečnosti budou interně převedeny na gama 2.2.

Pro nastavení správného zobrazení materiálů v editoru materiálů 3ds max použijte nastavení v záložce Gamma a LUT. Chcete-li to provést, musí být hodnota gama nastavena na 2,2 v části Zobrazení a musí být zaškrtnuta políčka v části Ovlivnit výběr barev a Ovlivnit editor materiálu v části Materiály a barvy.

Gamma 2.2 se již stala standardem při práci s 3ds max a V-Ray. Doufám, že vám tento materiál pomůže ve vaší práci!

Mnoho prvků vizuálního prostředí moderního člověka se dnes vytváří pomocí počítačových grafických programů. Bez vizualizací od 3D umělců se neobejde ani architektonické či designové studio, ani výrobci počítačových her.

Technologie pro vytvoření takového obrazu - fotorealistický nebo napodobující různé umělecké techniky - se skládá z několika technologických fází. Rendering je nejdůležitější z nich, často konečný, na kterém závisí konečný výsledek.

Původ termínu

Slovo „render“ (nebo „vykreslování“) pochází, stejně jako mnoho souvisejících s technologiemi IP, z angličtiny. Pochází ze staré francouzštiny Rendre, což znamená "udělat", "dát", "vrátit", "vrátit". Hlubší kořeny tohoto slovesa sahají do starověké latiny: re- předpona s významem "zpět" a odvážit se- "dát".

Odtud - jeden z významů moderního termínu. Vykreslování je také proces opětovného vytvoření rovinného obrazu na základě trojrozměrného modelu obsahujícího informace o fyzikálních vlastnostech objektu – jeho tvaru, povrchové struktuře, osvětlení a tak dále.

Render a vizualizace

Poprvé vstoupil do slovníku těch, kteří se profesionálně zabývají digitálními zobrazovacími technologiemi, toto slovo se stále častěji používá v každodenním životě. Hotovou omítku žádají např. při objednávce nábytku - samostatného objektu nebo zařizování celé místnosti a při návrhu interiéru či celé budovy je omítka jedním z hlavních prostředků, jak zákazníkovi předat význam myšlenek architekta nebo designéra.

Existuje významově blízké a v běžném prostředí častěji používané synonymum, i když těžkopádnější – vizualizace. Mezi profesionály architektonické nebo herní počítačové grafiky je dnes obvyklé mít úzkou specializaci: existují ti, kteří se zabývají modelováním - vytvářejí trojrozměrné objekty, a ti, kteří poskytují vykreslování hotové scény - nastavují osvětlení, vybírají úhel pohledu a upravte jej a poté spusťte renderovací program.

Definice

Toto slovo má několik významů:

• Rendering, neboli rendering, je kreslení, proces získání technické nebo umělecké roviny na základě trojrozměrných digitálních modelů vytvořených pomocí speciálních softwarových balíků - Blender, 3D Max, CINEMA, Maya atd.
• Rendering je ve skutečnosti výsledkem takového procesu - rastrový obrázek, stejně jako obraz postav a prostředí v počítačových hrách nebo video soubory vytvořené thridery používanými při výrobě filmů - běžných nebo animovaných.
• Render, neboli renderer, je název speciálního softwaru, s jehož pomocí se 3D modely převádějí na obrázek. Takové programy lze zabudovat do grafického balíčku nebo použít jako samostatné aplikace: RenderMan, Mental Ray, V-ray, Corona, Brasil, Maxwell, FinalRender, Fryrender, Modo a mnoho dalších. Rendery, stejně jako vše, co souvisí s digitální technologií, jsou neustále aktualizovány. Liší se v algoritmech používaných k výpočtu fyzikálních charakteristik modelů a jejich prostředí. Na jejich základě vznikají celé renderovací systémy, které umožňují vytvářet vlastní materiály, lampy, kamery atp.

Typy vykreslování: online a předvykreslování

Existují dva hlavní typy vykreslování v závislosti na rychlosti, s jakou by měl být hotový obrázek získán. Prvním je vykreslování v reálném čase, které je nezbytné v interaktivní grafice, hlavně v počítačových hrách. Chce to rychlý render, obraz se musí zobrazit okamžitě, takže hodně ze scény je předem vypočítáno a uloženo v ní jako samostatná data. Patří mezi ně textury, které definují vzhled objektů a osvětlení. Programy používané pro online rendering využívají především prostředky grafické karty a RAM počítače a v menší míře i procesoru.

Pro vykreslování scén, které jsou vizuálně složitější, a také tam, kde otázka rychlosti není tak aktuální, kdy je kvalita vykreslení mnohem důležitější, se používají jiné způsoby vykreslování a programy. V tomto případě je využit veškerý výkon, jsou nastavena nejvyšší nastavení pro rozlišení textur, výpočet osvětlení. Post-processing renderu se často používá k dosažení vysokého stupně fotorealismu nebo požadovaného uměleckého efektu.

Metody vykreslování scény

Volba metod pro získání obrazu závisí na konkrétním úkolu a často na zkušenostech vizualizéra. Vyvíjí se stále více nových renderovacích systémů – buď vysoce specializovaných, nebo univerzálních. Dnes jsou nejběžnější vykreslovací programy založeny na třech hlavních výpočetních metodách:

• Rasterizace (Scanline) je metoda, při které se obraz vytváří vykreslováním nikoli jednotlivých bodů pixelů, ale celých ploch polygonu a velkých ploch povrchů. Textury, které definují vlastnosti objektů, jako je světlo ve scéně, jsou pevně dané jako neměnná data. Výsledný obraz často neodráží perspektivní změny osvětlení apod. Nejčastěji se používá v systémech pro vykreslování scén ve hrách a ve video produkci.
• Raytracing – fyzika scény se vypočítává na základě paprsků vycházejících z čočky virtuální kamery a analýzy interakce každého paprsku s objekty, se kterými se ve scéně setká. V závislosti na množství a kvalitě takových „odskoků“ se simuluje odraz nebo jeho barva, sytost atd. Kvalita výsledného obrázku je mnohem vyšší ve srovnání s rasterizací, ale za realističnost je třeba zaplatit zvýšenou spotřebou. zdrojů.
• Výpočet odraženého světla (Radiosity) - každý bod, každý pixel obrazu je obdařen barvou, která nezávisí na kameře. Je ovlivněn globálními a lokálními zdroji světla a prostředím. Tato metoda umožňuje vypočítat vzhled barev a odrazů světla od sousedních objektů na povrchu modelu.

Praxe ukazuje, že nejpokročilejší a nejoblíbenější vykreslovací systémy používají kombinaci všech nebo hlavních metod. To umožňuje dosáhnout maximální fotorealističnosti a spolehlivosti při zobrazení fyzikálních procesů v dané scéně.

Sekvence vykreslení

I když moderní přístup v počítačové grafice preferuje oddělení renderingu do samostatné fáze, což vyžaduje přítomnost speciálních znalostí a dovedností, ve skutečnosti je to neoddělitelné od celého procesu přípravy renderu. Pokud se například navrhuje interiér, bude vykreslování záviset na typu použitých materiálů a každý vykreslovací systém má svůj vlastní algoritmus pro simulaci textury a textury povrchu.

Totéž platí pro osvětlení scény. Nastavení přirozeného a umělého světla, vlastnosti vlastních a dopadajících stínů, síla reflexů, efekty vlastního žhavení - další krok při vytváření vizualizace scény. Jak nastavit vykreslování závisí na použitém softwaru a výkonu systému. Každý balíček a program vizualizéru má své vlastní jemnosti a nuance.

Corona Renderer má například možnost upravit nastavení přímo během vyvolávání finálního obrazu. V online režimu můžete měnit výkon lamp, upravovat barvu, ostrost obrazu.

Následné zpracování výsledků renderování

Pro konkrétní úkol je logické použít speciální vizualizační techniky. Architektura vyžaduje jiné obrazové prostředky než při tvorbě technické ilustrace. Exteriérové ​​vykreslování například často vyžaduje, aby umělec ovládal bitmapové grafické balíčky, z nichž nejoblíbenější je Adobe Photoshop. Navíc se to ne vždy dělá pro zvýšení fotorealismu. Moderní trendy v architektonické prezentaci počítají s imitací ručně kreslené grafiky - akvarel, kvaš, kresba tuší atd.

Kvalitní následné zpracování vykreslování obvykle začíná výběrem požadovaného formátu souboru, získaného po ukončení programu. Je akceptováno uložit hotový obrázek ve vrstvách pomocí samostatných barevných kanálů. To vám umožní dosáhnout vysokého výsledku při spojení všech vrstev do jednoho obrázku pomocí přesnější a jemnější úpravy barev.

Vykreslování a výkon systému

Provádění vysoce kvalitní vizualizace závisí na více než jen procesním softwaru. Konečný výsledek je ovlivněn výkonem použitého hardwaru. Tento faktor ovlivňuje zejména rychlost práce – vykreslení složité scény někdy trvá několik dní, pokud počítač nemá dostatek paměti RAM nebo má málo výkonný procesor.

Jak zrychlit vykreslování a zlepšit konečný výsledek, pokud není dostatek zdrojů? Nastavení programu můžete změnit snížením rozlišení textur materiálů a výsledného obrazu na rozumné hodnoty, změnou parametrů svítidel tak, aby se světlo a stíny vykreslovaly ve větších plochách, bez nadměrných detailů atd. v síti, můžete použít dávkové vykreslování, když jsou obrázky vykreslovány výkonem jiných počítačů.

render farma

Dnes je možné využít kapacity vzdálených počítačových clusterů, které poskytují služby pro dávkové zpracování 3D souborů. Jedná se o vysoce výkonné systémy schopné vykreslit ty nejsložitější a nejbohatší scény v krátkém čase. Poradí si s jakýmikoli vizuálními efekty, dokonce i při vytváření dlouhých video souborů.

Kontaktováním poskytovatele takových služeb, jejichž seznam lze vždy nalézt na internetu, po dohodě o ceně a podmínkách přípravy souborů, můžete výrazně ušetřit na rychlosti práce a dosáhnout požadované úrovně kvality výsledného obrazu. . Takové společnosti mají k dispozici až několik tisíc procesorů a stovky terabajtů paměti RAM. Renderovací farma vypočítává náklady na práci na základě velikosti zdrojového souboru a doby vykreslování. Například náklady na jeden snímek s rozlišením 1920x1080, jehož vykreslení na standardním vybavení zabere 3 hodiny, je asi 100 rublů. Scéna je vykreslena do 8 minut.

Správná volba

Odpověď na otázku, jak ztvárnit malý a jednoduchý objekt nebo vizuálně bohatou animovanou prezentaci chatové osady, vyžaduje jiný přístup. V případě samostatného výkonu takové práce je nutné správně vybrat potřebný software a postarat se o dostatečný výkon výpočetní techniky. Poslední fáze práce – rendering – bude každopádně záviset na tom, zda budete s konečným výsledkem spokojeni.

V pokračování vzdělávacího programu o počítačové grafice pro programátory i umělce chci mluvit o čem vykreslování. Otázka není tak složitá, jak se zdá, pod řezem je podrobné a dostupné vysvětlení!

Začal jsem psát články, které jsou vzdělávacím programem pro vývojáře her. A spěchal, napsal o tom článek, aniž by řekl, co je renderování. Proto bude tento článek prequelem k úvodu do shaderů a výchozím bodem našeho vzdělávacího programu.

Co je vykreslování? (pro programátory)

Wikipedie tedy uvádí následující definici: Vykreslování je termín v počítačové grafice, který odkazuje na proces získávání obrázku z modelu pomocí počítačového programu.

Docela dobrá definice, pojďme v ní pokračovat. Vykreslování je vizualizace. V počítačové grafice chápou 3D umělci i programátoři renderování jako vytvoření plochého obrázku – digitálního bitmapového obrázku z 3D scény.
Tedy neformální odpověď na naši otázku "Co je vykreslování?" - získává se 2D obrázek (nezáleží na obrazovce nebo v souboru). Počítačový program, který renderuje, se nazývá renderer nebo renderer.

Poskytnout

Slovo „render“ zase nejčastěji označuje výsledek vykreslování. Ale někdy se proces také nazývá stejně (jen v angličtině bylo sloveso - render převedeno do ruštiny, je kratší a pohodlnější). Pravděpodobně jste na internetu narazili na různé obrázky s popiskem „Hádej render nebo fotku?“. To znamená 3D vizualizaci nebo skutečnou fotografii (počítačová grafika pokročila natolik, že na to někdy nemůžete přijít).

Typy vykreslování

V závislosti na možnosti provádět výpočty paralelně existují:

• vícevláknové vykreslování - výpočty se provádějí paralelně v několika vláknech, na několika jádrech procesoru,
• jednovláknové vykreslování - v tomto případě jsou výpočty prováděny v jednom vlákně synchronně.

Existuje mnoho vykreslovacích algoritmů, ale všechny lze rozdělit do dvou skupin podle principu získání obrazu: rasterizace 3D modelů a ray tracing. Obě metody se používají ve videohrách. Ale ray tracing se častěji nepoužívá k získávání obrázků v reálném čase, ale k přípravě takzvaných lightmap - světelných map, které se předpočítají v době návrhu a výsledky předvýpočtů se pak použijí za běhu.

Jaká je podstata metod? Jak funguje rasterizace a sledování paprsků? Začněme rasterizací.

Rastrování polygonálního modelu

Jeviště se skládá z modelů na něm umístěných. Každý model se zase skládá z primitiv.
Mohou to být body, segmenty, trojúhelníky a některá další primitiva, jako jsou například čtverce. Ale pokud nevykreslíme body nebo segmenty, všechna primitiva se změní na trojúhelníky.

Úkolem rasterizátoru (programu, který rasterizaci provádí) je získat z těchto primitiv pixely výsledného obrázku. Rastrování v kontextu grafického potrubí probíhá za vertex shader a před fragment shader ().

*snad bude dalším článkem rozbor grafického potrubí, který jsem slíbil, napište do komentářů, zda je takový rozbor potřeba, bude pro mě příjemné a užitečné vědět, kolik lidí to všechno zajímá. Udělal jsem samostatnou stránku, kde je seznam diskutovaných témat a budoucích -

V případě segmentu potřebujete získat pixely čáry spojující dva body, v případě trojúhelníku pixely, které jsou uvnitř. Pro první problém je použit Bresenhamův algoritmus, pro druhý lze použít algoritmus rozmítání rovných čar nebo kontrolu barycentrických souřadnic.

Složitý model postavy se skládá z nejmenších trojúhelníků a rasterizátor z něj generuje zcela spolehlivý obrázek. Proč se tedy zabývat sledováním paprsků? Proč nerastrovat všechno? A jde o to, že rasterizér zná pouze svou rutinní činnost, trojúhelníky - do pixelů. O objektech vedle trojúhelníku nic neví.

A to znamená, že není schopen vzít v úvahu všechny fyzikální procesy, které se vyskytují v reálném světě. Tyto procesy přímo ovlivňují obraz. Odrazy, reflexy, stíny, podpovrchový rozptyl a další! Vše, bez čeho uvidíme jen plastikové modely ve vakuu...
A hráči chtějí grafony! Hráči potřebují fotorealismus!

A grafičtí programátoři musí vymýšlet různé techniky, aby se přiblížili fotorealismu. Programy shaderů k tomu používají textury, které předem vypočítají různá data světla, odrazu, stínu a podpovrchového rozptylu.

Sledování paprsků zase umožňuje vypočítat tato data, ale za cenu delší doby výpočtu, kterou nelze provést za běhu. Podívejme se, jaká je tato metoda.

sledování paprsků sledování paprsků)

Pamatujete si na dualismus korpuskulárních vln? Připomenu, co je podstatou: světlo se chová zároveň jako vlny i jako proud částic – fotonů. Trasování (z anglického „trace“ pro sledování cesty) je tedy zhruba řečeno simulace světelných paprsků. Ale sledování každého paprsku světla ve scéně je nepraktické a trvá nepřijatelně dlouho.

Omezíme se na relativně malý počet a paprsky budeme sledovat ve směrech, které potřebujeme.
Jaký směr potřebujeme? Musíme určit, jaké barvy budou mít pixely ve výsledném obrázku. To znamená, že známe počet paprsků, rovná se počtu pixelů na obrázku.

A co směr? Zjednodušeně budeme sledovat paprsky podle úhlu pohledu (jak je nasměrována naše virtuální kamera). Paprsek se v určitém bodě setká s objektem scény (pokud se nesejde, pak je tam například tmavý pixel nebo pixel oblohy ze skyboxu).

Při setkání s objektem paprsek nezastaví své šíření, ale rozdělí se na tři dílčí paprsky, z nichž každý přispívá k barvě pixelu na dvourozměrné obrazovce: odražený, stínový a lomený. Počet takových složek určuje hloubku trasování a ovlivňuje kvalitu a fotorealismus obrazu. Díky svým koncepčním vlastnostem metoda umožňuje získat velmi fotorealistické obrázky, avšak vzhledem k vysoké náročnosti na zdroje zabere proces vykreslování značné množství času.

Rendering pro umělce

Vykreslování však není pouze softwarové vykreslování! Používají ho i umělečtí umělci. Co je tedy renderování z pohledu umělce? Přibližně jako u programátorů to dělají sami pouze konceptuální umělci. Ruce. Stejně jako renderer ve videohře nebo V-ray v Maye berou umělci v úvahu osvětlení, podpovrchový rozptyl, mlhu a další faktory, které ovlivňují výslednou barvu povrchu.

Například výše uvedený obrázek je zpracován po etapách tímto způsobem: Hrubý náčrt - Čára - Barva - Objem - Materiály rendrování.

Vykreslování materiálů zahrnuje texturování, odlesky - například kovy jsou nejčastěji velmi hladké povrchy, které mají na hranách jasné odlesky. K tomu všemu se umělci potýkají s rasterizací vektorové grafiky, která je zhruba stejná jako rasterizace 3D modelu.

Rastrování vektorové grafiky

Podstata je asi stejná, jsou tam data 2d křivek, to jsou obrysy, které definují objekty. Máme finální bitmapu a rasterizer převede data křivky na pixely. Poté už nemáme možnost změnit měřítko obrázku bez ztráty kvality.

Přečtěte si více

• - jednoduché vysvětlení složitých a děsivých shaderů
• - Užitečný přehled částic a výběr video tutoriálů o vytváření speciálních efektů v Unity3d

Doslov

Doufám, že v tomto článku jste zvládli tolik písmen, že máte představu o tom, co je vykreslování, jaké typy vykreslování existují. Pokud máte nějaké dotazy, klidně se jich ptejte v komentářích, určitě odpovím. Byl bych vděčný za upřesnění a upozornění na případné nepřesnosti a chyby.

Původ termínu Slovo "render" (nebo "rendering") pochází, stejně jako mnoho související s technologiemi IP, z angličtiny. Pochází ze starého francouzského rendre, což znamená „udělat“, „dát“, „vrátit“, „vrátit“. Hlubší kořeny tohoto slovesa sahají do starověké latiny: re je předpona znamenající „zpět“ a odvaha je „dát“. Odtud - jeden z významů moderního termínu. Vykreslování je také proces opětovného vytvoření rovinného obrazu na základě trojrozměrného modelu obsahujícího informace o fyzikálních vlastnostech objektu – jeho tvaru, povrchové struktuře, osvětlení a tak dále.

vykreslování(anglicky rendering - “vizualizace”) v počítačové grafice je proces získání obrázku z modelu pomocí počítačového programu.

Model je zde popis jakýchkoli objektů nebo jevů v přesně definovaném jazyce nebo ve formě datové struktury. Takový popis může obsahovat geometrické údaje, polohu bodu pozorovatele, informace o osvětlení, míře přítomnosti nějaké látky, síle fyzikálního pole atp.

Příkladem vizualizace jsou radarové kosmické snímky, které představují ve formě obrazových dat získaná pomocí radarového skenování povrchu kosmického tělesa v oblasti elektromagnetických vln neviditelných pro lidské oko.

Často je v počítačové grafice (umělecké i technické) rendering chápán jako vytvoření plochého obrazu (obrazu) na základě rozvinuté 3D scény. Obrázek je digitální bitmapa. Synonymem je v tomto kontextu vizualizace.

Vizualizace je jedním z nejdůležitějších oborů počítačové grafiky a v praxi s tím ostatním úzce souvisí. Softwarové balíčky pro 3D modelování a animace obvykle obsahují také funkci vykreslování. Existují samostatné softwarové produkty, které provádějí vykreslování.

V závislosti na účelu se předběžné vykreslování rozlišuje jako poměrně pomalý proces vykreslování, který se používá hlavně při vytváření videa, a vykreslování v reálném režimu, používané v počítačových hrách. Ten často používá 3D akcelerátory.

Funkce vykreslování

Dovedení předběžného náčrtu k dokonalosti zabere spoustu času - doba zpracování složitých obrázků počítačem může dosáhnout několika hodin. Během tohoto období je:

• zbarvení
• detailování malých prvků
• vypracování světelných efektů - odrazy proudů, stíny a jiné
• zobrazení klimatických podmínek
• implementace dalších detailů pro zvýšení realističnosti.

Náročnost zpracování ovlivňuje tvorbu ceny 3D vizualizace, čím více času to zabere, tím dražší bude práce na projektu. Kdykoli je to možné, modeláři zjednodušují proces vykreslování, například počítají jednotlivé momenty nebo používají jiné nástroje ke zkrácení doby vykreslování, aniž by byla ohrožena jeho kvalita.

Kdo vykresluje?

Nejčastější profesí, která vyžaduje, abyste věděli, jak renderovat, je „3D designer“. Specialista tohoto druhu dokáže vytvořit vše: od elementárního banneru až po modely počítačových her.

A samozřejmě 3D designér se zabývá nejen renderováním, ale také všemi předchozími fázemi vytváření 3D grafiky, konkrétně: modelováním, texturováním, osvětlením, animací a teprve poté - vizualizací.

3D návrhář však nepracuje s matematickými a fyzikálními vzorci, popisuje je v programovacích jazycích. To vše za něj dělají překladačové programy (3D Max, Maya, Cinema 4D, Zbrush, Blender atd.) a již napsané knihovny fyzikálních vlastností (ODE, Newton, PhysX, Bullet atd.).

Samostatně, mezi výše uvedenými programy, které vám umožňují vytvářet 3D grafiku, je třeba zdůraznit bezplatný program OGRE 3D - grafické motory speciálně pro vykreslování, pomocí kterých můžete nejen vytvářet „obrázky“, ale také implementovat celek a většinu co je důležité, plnohodnotná počítačová hra. Například Torchlight používá OGRE jako svůj herní engine.

No, pro zpracování takového množství a kvality grafických scén nebude stačit stolní počítač, proto se v poslední době vyrábějí nejen programy pro renderování, ale i služby pro zpracování jejich procesů, jako je „renderová farma“. A stojí za zmínku, že potěšení není levné, navzdory nízkým cenám renderovací farmy je cena vykreslování docela působivá - 3,9 centů / GHz za hodinu.

Typy vykreslování: online a předvykreslování

Existují dva hlavní typy vykreslování v závislosti na rychlosti, s jakou by měl být hotový obrázek získán. Prvním je vykreslování v reálném čase, které je nezbytné v interaktivní grafice, hlavně v počítačových hrách. Chce to rychlý render, obraz se musí zobrazit okamžitě, takže hodně ze scény je předem vypočítáno a uloženo v ní jako samostatná data. Patří mezi ně textury, které definují vzhled objektů a osvětlení.

Programy používané pro online rendering využívají především prostředky grafické karty a RAM počítače a v menší míře i procesoru. Pro vykreslování scén, které jsou vizuálně složitější, a také tam, kde otázka rychlosti není tak aktuální, kdy je kvalita vykreslení mnohem důležitější, se používají jiné způsoby vykreslování a programy. V tomto případě se využívá plný výkon vícejádrových procesorů, jsou nastaveny nejvyšší parametry pro rozlišení textur a výpočet osvětlení. Post-processing renderu se často používá k dosažení vysokého stupně fotorealismu nebo požadovaného uměleckého efektu. Metody vykreslování scény Volba zobrazovacích metod závisí na konkrétní úloze a často na osobních preferencích a zkušenostech vykreslovače.

Vyvíjí se stále více nových renderovacích systémů – buď vysoce specializovaných, nebo univerzálních. Dnes jsou nejrozšířenější vykreslovací programy založeny na třech hlavních výpočetních metodách: Rasterizace (Scanline) - metoda, při které se obraz vytváří vykreslováním nikoli jednotlivých bodů pixelů, ale celých ploch polygonů a velkých ploch ploch. Textury, které definují vlastnosti objektů, jako je světlo ve scéně, jsou pevně dané jako neměnná data. Výsledný obraz často neodráží perspektivní změny osvětlení, hloubky ostrosti apod. Nejčastěji se používá v systémech pro vykreslování scén ve hrách a ve video produkci. Raytracing – fyzika scény se vypočítává na základě paprsků vycházejících z čočky virtuální kamery a analýzy interakce každého paprsku s objekty, se kterými se ve scéně setká. V závislosti na množství a kvalitě takových „odskoků“ se simuluje odraz či lom světla, jeho barva, sytost atd. Kvalita výsledného obrázku je oproti rastrování mnohem vyšší, ale za jeho realističnost si musíte připlatit. se zvýšenou spotřebou zdrojů. Výpočet odraženého světla (Radiosity) - každý bod, každý pixel obrazu je obdařen barvou, která nezávisí na kameře. Je ovlivněn globálními a lokálními zdroji světla a prostředím. Tato metoda umožňuje vypočítat vzhled barev a odrazů světla od sousedních objektů na povrchu modelu. Praxe ukazuje, že nejpokročilejší a nejoblíbenější vykreslovací systémy používají kombinaci všech nebo hlavních metod. To umožňuje dosáhnout maximální fotorealističnosti a spolehlivosti při zobrazení fyzikálních procesů v dané scéně.

Co je to renderování (vykreslování)

Render (vykreslování) je proces vytváření konečného obrazu nebo sekvence obrazů z 2D nebo 3D dat. Tento proces probíhá pomocí počítačových programů a je často doprovázen náročnými technickými výpočty, které dopadají na výpočetní výkon počítače nebo na jeho jednotlivé komponenty.

Proces vykreslování je tak či onak přítomen v různých oblastech profesionální činnosti, ať už jde o filmový průmysl, průmysl videoher nebo video blogování. Vykreslování je často poslední nebo předposlední fází práce na projektu, po které je práce považována za dokončenou nebo potřebuje malé dodatečné zpracování. Za zmínku také stojí, že renderem se často nazývá ne samotný proces vykreslování, ale spíše již dokončená fáze tohoto procesu nebo jeho konečný výsledek.

slova "Vykreslit".

Slovo Render (Rendering) je anglicismus, který se do ruštiny často překládá slovem „ Vizualizace”.

Co je vykreslování ve 3D?

Nejčastěji, když mluvíme o vykreslování, máme na mysli vykreslování ve 3D grafice. Ihned je třeba poznamenat, že ve skutečnosti ve 3D vykreslování neexistují žádné tři rozměry jako takové, které můžeme často vidět v kině se speciálními brýlemi. Předpona „3D“ v názvu spíše vypovídá o způsobu vytvoření renderu, který využívá pro 3D modelování 3-rozměrné objekty vytvořené v počítačových programech. Jednoduše řečeno, nakonec stejně získáme 2D obrázek nebo jejich sekvenci (video), která byla vytvořena (renderována) na základě 3D modelu nebo scény.

Vykreslování je jednou z technicky nejnáročnějších fází práce s 3D grafikou. Abychom tuto operaci jednoduše vysvětlili, můžeme nakreslit analogii s prací fotografů. Aby se fotografie objevila v celé své kráse, musí fotograf projít některými technickými kroky, například vyvoláním filmu nebo tiskem na tiskárně. Přibližně stejné technické fáze zatěžují 3d umělci, kteří pro vytvoření finálního obrazu procházejí fází nastavení renderu a samotným renderovacím procesem.

Konstrukce obrazu.

Jak již bylo zmíněno dříve, rendering je jednou z nejobtížnějších technických fází, protože během renderování dochází ke složitým matematickým výpočtům, které provádí renderovací engine. V této fázi motor převádí matematická data o scéně do konečného 2D obrazu. Během procesu se 3D geometrie, textury a světelná data scény převedou na kombinované informace o barevné hodnotě každého pixelu ve 2D obrazu. Jinými slovy, engine na základě dat, která má, vypočítá, jakou barvou by měl být každý pixel obrázku namalován, aby získal komplexní, krásný a úplný obrázek.

Základní typy vykreslování:

Globálně existují dva hlavní typy vykreslování, přičemž hlavní rozdíly spočívají v rychlosti vykreslení a finalizace obrazu a také v kvalitě obrazu.

Co je vykreslování v reálném čase?

Vykreslování v reálném čase je často široce používáno v herní a interaktivní grafice, kde je nutné obraz co nejrychleji vykreslit a okamžitě zobrazit ve své konečné podobě na displeji monitoru.

Vzhledem k tomu, že klíčovým faktorem tohoto typu vykreslování je interaktivita uživatele, musí být obraz vykreslen bez zpoždění a téměř v reálném čase, protože není možné přesně předvídat chování hráče a jak bude interagovat s hrou nebo s interaktivním prostředím. scéna. Aby interaktivní scéna nebo hra fungovala plynule bez trhání a pomalosti, musí 3D engine vykreslovat obraz rychlostí alespoň 20-25 snímků za sekundu. Pokud je rychlost vykreslování nižší než 20 snímků, bude uživatel ze scény cítit nepohodlí, sledovat trhání a zpomalené záběry.

Proces optimalizace hraje velkou roli při vytváření plynulého vykreslování ve hrách a interaktivních scénách. Aby vývojáři dosáhli požadované rychlosti vykreslování, používají různé triky ke snížení zátěže vykreslovacího jádra a snaží se snížit vynucený počet vykreslování. To zahrnuje snížení kvality 3D modelů a textur a také zapsání některých informací o světle a nerovnostech do předpečených map textur. Za zmínku také stojí, že hlavní část zátěže při vykreslování v reálném čase připadá na specializované grafické zařízení (grafická karta -GPU), což snižuje zatížení centrální procesorové jednotky (CPU) a uvolňuje její výpočetní výkon pro jiné úkoly. .

Co je to Prerender?

Předběžné vykreslování se používá, když rychlost není prioritou a není potřeba interaktivita. Tento typ rendereru se používá nejčastěji ve filmovém průmyslu, při práci s animacemi a komplexními vizuálními efekty a také tam, kde je potřeba fotorealismus a velmi vysoká kvalita obrazu.

Na rozdíl od vykreslování v reálném čase, kde hlavní zátěž připadala na grafické karty (GPU) Při předběžném vykreslování připadá zátěž na centrální procesorovou jednotku (CPU) a rychlost vykreslování závisí na počtu jader, multithreadingu a výkonu procesoru.

Často se stává, že doba vykreslování jednoho snímku trvá několik hodin nebo i několik dní. V tomto případě 3D umělci potřebují malou nebo žádnou optimalizaci a mohou používat nejkvalitnější 3D modely a také texturové mapy s velmi vysokým rozlišením. Ve výsledku je obraz mnohem lepší a fotorealističtější ve srovnání s vykreslováním v reálném čase.

Vykreslovací software.

Nyní je na trhu velké množství vykreslovacích enginů, které se mezi sebou liší rychlostí, kvalitou obrazu a snadností použití.

Renderovací enginy jsou zpravidla zabudovány do velkých 3D grafických programů a mají obrovský potenciál. Mezi nejoblíbenější 3D programy (balíčky) patří software jako:

• 3ds Max;
• Maya;
• mixér;
• kino 4d atd.

Mnoho z těchto 3D balíčků již obsahuje renderovací moduly. Například renderovací engine Mental Ray je přítomen v balíčku 3Ds Max. Téměř každý oblíbený renderovací engine lze také připojit k většině známých 3D balíčků. Mezi oblíbené renderovací motory patří:

• V-ray;
• mentální paprsek;
• vykreslovač korony atd.

Rád bych poznamenal, že ačkoli proces vykreslování obsahuje velmi složité matematické chyby, vývojáři programů pro vykreslování 3D se snaží všemi možnými způsoby ušetřit 3D umělce od práce se složitou matematikou základního renderovacího programu. Snaží se poskytnout relativně snadno srozumitelná nastavení parametrického vykreslování a také sady materiálů a osvětlení a knihovny.

Mnoho renderovacích enginů našlo slávu v určitých oblastech práce s 3D grafikou. Takže například „V-ray“ je velmi oblíbený u architektonických rendererů kvůli přítomnosti velkého množství materiálů pro architektonickou vizualizaci a obecně dobré kvalitě vykreslování.

vizualizační metody.

Většina renderovacích strojů používá tři hlavní výpočetní metody. Každá z nich má své výhody i nevýhody, ale všechny tři metody mají právo být v určitých situacích použity.

1. Scanline (scanline).

Scanline rendering je volbou těch, kteří upřednostňují rychlost před kvalitou. Díky své rychlosti se tento typ vykreslování často používá ve videohrách a interaktivních scénách a také ve výřezech různých 3D balíčků. S moderním grafickým adaptérem dokáže tento typ rendereru produkovat stabilní a plynulý obraz v reálném čase s frekvencí 30 snímků za sekundu a vyšší.

Pracovní algoritmus:

Namísto vykreslování „pixel po pixelu“ algoritmus „scanline“ rendereru spočívá v tom, že určuje viditelný povrch ve 3D grafice a pracuje na principu „řádek po řádku“, nejprve seřadí polygony potřebné pro vykreslení podle nejvyšší Y souřadnice, která náleží danému polygonu, po které se každý řádek obrazu vypočítá protnutím řádku s polygonem, který je nejblíže ke kameře. Polygony, které již nejsou viditelné, se při přechodu z jednoho řádku na druhý odstraní.

Výhodou tohoto algoritmu je, že není potřeba přenášet souřadnice každého vertexu z hlavní paměti do pracovní a jsou vysílány souřadnice pouze těch vertexů, které spadají do zóny viditelnosti a renderingu.

2. Raytrace (raytrace).

Tento typ renderu byl vytvořen pro ty, kteří chtějí získat obrázek s nejvyšší kvalitou a detailní kresbou. Rendering tohoto konkrétního typu je mezi fanoušky fotorealismu velmi oblíbený a stojí za zmínku, že není ležérní. Poměrně často můžeme pomocí ray trace renderingu vidět úchvatně realistické záběry přírody a architektury, které ne každý dokáže odlišit od fotografie, navíc se často právě metodou ray trace pracuje na grafice v CG trailerech resp. filmy.

Bohužel z důvodu kvality je tento vykreslovací algoritmus velmi pomalý a zatím jej nelze použít v grafice v reálném čase.

Pracovní algoritmus:

Myšlenkou algoritmu Raytrace je, že pro každý pixel na podmíněné obrazovce je jeden nebo více paprsků sledováno z kamery k nejbližšímu trojrozměrnému objektu. Světelný paprsek pak prochází určitým počtem odrazů, které mohou zahrnovat odrazy nebo lomy v závislosti na materiálech scény. Barva každého pixelu je vypočítána algoritmicky na základě interakce světelného paprsku s objekty v jeho trasované dráze.

Metoda Raycast.

Algoritmus funguje na bázi „vysílaní“ paprsků jakoby z očí pozorovatele, přes každý pixel obrazovky a nalezení nejbližšího objektu, který blokuje cestu takovému paprsku. Pomocí vlastností objektu, jeho materiálu a osvětlení scény získáme požadovanou barvu pixelu.

Často se stává, že „metoda sledování paprsku“ (raytrace) je zaměňována s metodou „odlévání paprsku“. Ale ve skutečnosti je „raycasting“ (metoda vrhání paprsku) ve skutečnosti zjednodušenou metodou „raytrace“, při které nedochází k dalšímu zpracování odražených nebo zlomených paprsků, ale počítá se pouze první plocha v dráze paprsku. .

3. Radiosita.

Namísto „metody sledování paprsku“ funguje vykreslování v této metodě nezávisle na kameře a je objektově orientované, na rozdíl od metody „pixel po pixelu“. Hlavní funkcí „radiosity“ je přesněji simulovat barvu povrchu zohledněním nepřímého osvětlení (odrazu rozptýleného světla).

Výhodou „radiozity“ jsou měkké odstupňované stíny a barevné odlesky na objektu, pocházející z blízkých pestrobarevných objektů.

Praxe společného použití metody Radiosity a Raytrace k dosažení co nejpůsobivějších a fotorealistických renderů je poměrně populární.

Co je vykreslování videa?

Někdy se výraz „render“ používá nejen při práci s 3D počítačovou grafikou, ale také při práci s video soubory. Proces vykreslování videa začíná, když uživatel editoru videa dokončí práci na souboru videa, nastaví všechny potřebné parametry, zvukové stopy a vizuální efekty. Ve skutečnosti zbývá vše, co bylo provedeno, spojit do jednoho video souboru. Tento proces lze přirovnat k práci programátora, kdy psal kód, po kterém zbývá celý kód zkompilovat do fungujícího programu.

Stejně jako 3D návrhář a uživatel video editoru je proces vykreslování automatický a bez zásahu uživatele. Vše, co je potřeba, je nastavit některé parametry před spuštěním.

Rychlost vykreslování videa závisí na délce a kvalitě požadované pro výstup. V podstatě většina výpočtů připadá na výkon centrálního procesoru, proto rychlost vykreslování videa závisí na jeho výkonu.