Разное

Рендеринг что это: Что такое РЕНДЕР (РЕНДЕРИНГ) — простой ответ что это значит

Содержание

Что такое РЕНДЕР (РЕНДЕРИНГ) — простой ответ что это значит

Рендер (Рендеринг) — это процесс создания финального изображения или последовательности из изображений на основе двухмерных или трехмерных данных. Данный процесс происходит с использованием компьютерных программ и зачастую сопровождается трудными техническими вычислениями, которые ложатся на вычислительные мощности компьютера или на отдельные его комплектующие части.

 

 

Процесс рендеринга так или иначе присутствует в разных сферах профессиональной деятельности, будь то киноиндустрия, индустрия видеоигр или же видеоблогинг. Зачастую, рендер является последним или предпоследним этапом в работе над проектом, после чего работа считается завершенной или же нуждается в небольшой постобработке. Также стоит отметить, что нередко рендером называют не сам процесс рендеринга, а скорее уже завершенный этап данного процесса или его итоговый результат.

 

 

Этимология слова «Рендер».

 

Слово Рендер (Рендеринг) — это англицизм, который зачастую переводится на русский язык словом “Визуализация”.

 

Что такое Рендеринг в 3D?

 

Чаще всего, когда мы говорим о рендере, то имеем в виду рендеринг в 3D графике. Сразу стоит отметить, что на самом деле в 3D рендере нету трех измерений как таковых, которые мы зачастую можем увидеть в кинотеатре надев специальные очки. Приставка “3D” в название скорее говорит нам о способе создание рендера, который и использует 3-х мерные объекты, созданные в компьютерных программах для 3D моделирования. Проще говоря, в итоге мы все равно получаем 2D изображение или их последовательность (видео) которые создавались (рендерелись) на основе 3-х мерной модели или сцены.

 

Рендеринг — это один из самых сложных в техническом плане этапов в работе с 3D графикой. Чтоб объяснить эту операцию простым языком, можно привести аналогию с работами фотографов. Для того, чтоб фотография предстала во всей красе, фотографу нужно пройти через некоторые технические этапы, например, проявление пленки или печать на принтере. Примерно такими же техническими этапами и обременены 3d художники, которые для создания итогового изображения проходят этап настройки рендера и сам процесс рендеринга.

 

Построение изображения.

 

Как уже говорилось ранее, рендеринг — это один из самых сложных технических этапов, ведь во время рендеринга идут сложные математические вычисления, выполняемые движком рендера. На этом этапе, движок переводит математические данные о сцене в финальное 2D-изображение. Во время процесса идет преобразование 3d-геометрии, текстур и световых данных сцены в объединенную информацию о цветовом значение каждого пикселя в 2D изображение. Другими словами, движок на основе имеющихся у него данных, просчитывает то, каким цветом должен быть окрашено каждый пиксель изображения для получения комплексной, красивой и законченной картинки.

 

Основные типы рендеринга:

 

В глобальном плане, есть два основных типа рендеринга, главными отличиями которых является скорость, с которой просчитывается и финализируется изображение, а также качество картинки.

 

Что такое Рендеринг в реальном времени?

 

Рендеринг в реальном времени зачастую широко используется в игровой и интерактивной графике, где изображение должно просчитываться с максимально большой скоростью и выводиться в завершенном виде на дисплей монитора моментально.

Поскольку ключевым фактором в таком типе рендеринга есть интерактивность со стороны пользователя, то изображение приходится просчитывать без задержек и практически в реальном времени, так как невозможно точно предсказать поведение игрока и то, как он будет взаимодействовать с игровой или с интерактивной сценой. Для того, чтоб интерактивная сцена или игра работала плавно без рывков и медлительности, 3D движку приходится рендерить изображение со скоростью не менее 20-25 кадров в секунду. Если скорость рендера будет ниже 20 кадров, то пользователь будет чувствовать дискомфорт от сцены наблюдая рывки и замедленные движения.

 

 

Большую роль в создание плавного рендера в играх и интерактивных сценах играет процесс оптимизации. Для того, чтоб добиться желаемой скорости рендера, разработчики применяют разные уловки для снижения нагрузки на рендер движок, пытаясь снизить вынужденное количество просчетов. Сюда входит снижение качества 3д моделей и текстур, а также запись некоторой световой и рельефной информации в заранее запеченные текстурные карты. Также стоит отметить, что основная часть нагрузки при просчете рендера в реальном времени ложиться на специализированное графическое оборудование (видеокарту -GPU), что позволяет снизить нагрузку с центрального процессора (ЦП) и освободить его вычислительные мощности для других задач.

 

Что такое Предварительный рендер?

 

К предварительному рендеру прибегают тогда, когда скорость не стоит в приоритете, и нужды в интерактивности нет. Данный тип рендера используется чаще всего в киноиндустрии, в работе с анимацией и сложными визуальными эффектами, а также там, где нужен фотореализм и очень высокое качество картинки.

 

В отличие от Рендера в реальном времени, где основная нагрузка приходилась на графические карты(GPU) В предварительном рендере нагрузка ложится на центральный процессор(ЦП) а скорость рендера зависит от количества ядер, многопоточности и производительности процессора.

 

Нередко бывает, что время рендера одного кадра занимает несколько часов или даже несколько дней. В данном случаи 3D художникам практически не нужно прибегать к оптимизации, и они могут использовать 3D модели высочайшего качества, а также текстурные карты с очень большим разрешением. В итоге, картинка получается значительно лучше и фото-реалистичней по сравнению с рендером в реальном времени.

 

 

Программы для рендеринга.

 

Сейчас, на рынке присутствует большое количество рендеринг движков, которые отличаются между собой скоростью, качеством картинки и простотой использования.

 

Как правило, рендер движки являются встроенными в крупные 3D программы для работы с графикой и имеют огромный потенциал. Среди наиболее популярных 3D программ (пакетов) есть такой софт как:

 

  • 3ds Max;
  • Maya;
  • Blender;
  • Cinema 4d и др.

 

Многие из этих 3D пакетов имеют уже идущие в комплекте рендер движки.  К примеру, рендер-движок Mental Ray присутствует в пакете 3Ds Max. Также, практически любой популярный рендер-движок, можно подключить к большинству известных 3d пакетов. Среди популярных рендер движков есть такие как:

 

  • V-ray;
  • Mental ray;
  • Corona renderer и др.

 

Хотелось бы отметить, что хоть и процесс рендеринга имеет очень сложные математические просчеты, разработчики программ для 3D-рендеринга всячески пытаются избавить 3D-художников от работы со сложной математикой лежащей в основе рендер-программы. Они пытаются предоставить условно-простые для понимания параметрические настройки рендера, также материальные и осветительные наборы и библиотеки.

 

 

Многие рендер-движки сыскали славу в определенных сферах работы с 3д графикой. Так, например, “V-ray” имеет большую популярность у архитектурных визуализаторов, из-за наличия большого количества материалов для архитектурной визуализации и в целом, хорошего качества рендера.

 

Методы визуализации.

 

Большинство рендер движков использует три основных метода вычисления. Каждый из них имеет как свои преимущества, так и недостатки, но все три метода имеют право на своё применение в определенных ситуациях.

 

1. Scanline (сканлайн).

 

Сканлайн рендер — выбор тех, кто приоритет отдаст скорости, а не качеству. Именно за счет своей скорости, данный тип рендера зачастую используется в видеоиграх и интерактивных сценах, а также во вьюпортах различных 3D пакетов. При наличие современного видеоадаптера, данный тип рендера может выдавать стабильную и плавную картинку в реальном времени с частотой от 30 кадров в секунду и выше.

 

Алгоритм работы:

 

Вместо рендеринга «пикселя по пикселю», алгоритм функционирования «scanline» рендера заключается в том, что он определяет видимую поверхность в 3D графике, и работая по принципу «ряд за рядом», сперва сортирует нужные для рендера полигоны по высшей Y координате, что принадлежит данному полигону, после чего, каждый ряд изображения просчитывается за счет пересечения ряда с полигоном, который является ближайшим к камере. Полигоны, которые больше не являются видимыми, удаляются при переходе одного ряда к другому.

 

Преимущество данного алгоритма в том, что отсутствует необходимость передачи координат о каждой вершине с основной памяти в рабочую, а транслируются координаты только тех вершин, которые попадают в зону видимости и просчета.

 

 

2. Raytrace (рейтрейс).

 

Этот тип рендера создан для тех, кто хочет получить картинку с максимально качественной и детализированной прорисовкой. Рендеринг именно этого типа, имеет очень большую популярность у любителей фотореализма, и стоит отметить что не спроста. Довольно часто с помощью рейтрейс-рендеринга мы можем увидеть потрясающе реалистичные кадры природы и архитектуры, которые отличить от фотографии удастся не каждому, к тому же, нередко именно рейтрейс метод используют в работе над графиков в CG трейлерах или кино.

 

К сожалению, в угоду качеству, данный алгоритм рендеринга является очень медлительным и пока что не может использоваться в риал-тайм графике.

 

Алгоритм работы:

 

Идея Raytrace алгоритма заключается в том, что для каждого пикселя на условном экране, от камеры прослеживается один или несколько лучей до ближайшего трехмерного объекта. Затем луч света проходит определенное количество отскоков, в которые может входить отражения или преломления в зависимости от материалов сцены. Цвет каждого пикселя вычисляется алгоритмически на основе взаимодействия светового луча с объектами в его трассируемом пути.

 

 

Метод Raycasting.

 

Алгоритм работает на основе «бросания» лучей как будто с глаз наблюдателя, сквозь каждый пиксель экрана и нахождения ближайшего объекта, который преграждает путь такого луча. Использовав свойства объекта, его материала и освещения сцены, мы получаем нужный цвет пикселя.

 

Нередко бывает, что «метод трассировки лучей» (raytrace) путают с методом «бросания лучей» (raycasting). Но на самом деле, «raycasting» (метод бросания луча) фактически является упрощенным «raytrace» методом, в котором отсутствует дальнейшая обработка отбившихся или заломленных лучей, а просчитывается только первая поверхность на пути луча.

 

 

3. Radiosity.

 

Вместо «метода трассировки лучей», в данном методе просчет работает независимо от камеры и является объектно-ориентированным в отличие от метода «пиксель по пикселю». Основная функция “radiosity” заключается в том, чтобы более точно имитировать цвет поверхности путем учета непрямого освещения (отскок рассеянного света).

 

Преимуществами «radiosity» являются мягкие градуированные тени и цветовые отражения на объекте, идущие от соседних объектов с ярким окрасом.

Достаточно популярна практика использования метода Radiosity и Raytrace вместе для достижения максимально впечатляющих и фотореалистичных рендеров.

 

 

Что такое Рендеринг видео?

 

Иногда, выражение «рендерить» используют не только в работе с компьютерной 3D графикой, но и при работе с видеофайлами. Процесс рендеринга видео начинается тогда, когда пользователь видеоредактора закончил работу над видеофайлом, выставил все нужные ему параметры, звуковые дорожки и визуальные эффекты. По сути, все что осталось, это соединить все проделанное в один видеофайл. Этот процесс можно сравнить с работой программиста, когда он написал код, после чего все что осталось, это скомпилировать весь код в работающую программу.

Как и у 3D дизайнера, так и у пользователя видеоредактора, процесс рендеринга идет автоматически и без участия пользователя. Все что требуется, это задать некоторые параметры перед стартом.

 

 

Скорость рендеринга видео зависит от продолжительности и качества, которое требуется на выходе. В основном, большая часть просчета ложиться на мощность центрального процессора, поэтому, от его производительности и зависит скорость видео-рендеринга.

что это такое и кто этим занимается?

«Рендеринг» – все чаще мы встречаемся с этим новым и совсем не понятным словом. Игры, программы и, с не таких давних пор, профессии – всюду мы встречаемся с ним. Так что же такое рендеринг?

Что такое рендеринг?

Рендеринг 3D модели

В широком смысле слова: Рендеринг – это термин компьютерной графики, которым обозначают процесс визуализации, или построения изображения, модели с помощью компьютерной программы. А такое странное название русский язык позаимствовал у английского, таким образом, значительно усложнив нам жизнь, ведь если бы мы называли «rendering» «визуализацией», что так и переводится на русский язык, все было бы значительно понятней.

Однако в контексте под рендерингом могут иметь ввиду совсем другие вещи. Например, принимая вас на роботу, под данным требованием могут подразумевать навыки создания 3D графики, тогда как это только последний этап её создания.

Кто занимается рендерингом?

Все этапы создания 3D модели

Самая распространенная профессия требующая от вас знания рендеринга это «3D дизайнер». Специалист такого рода может создавать все: от элементарного банера до моделей компьютерных игр.

И, конечно же, 3D дизайнер занимается не только рендерингом, но и всеми предшествующими этапами создания 3D графики, а именно: моделирование, текстурирование, освещение, анимация и только после – визуализация.

Однако, 3D дизайнер не работает с математическими и физическими формулами, описывая их языками программирования. Все это за него делают программы компиляторы (3D Max, Maya, Cinema 4D, Zbrush, Blender и т.д.) и уже написанных библиотек физических свойств (ODE, Newton, PhysX, Bullet и т.п.).

Отдельно среди перечисленных выше программ, позволяющих создавать 3D графику нужно выделить бесплатную программу OGRE 3D – графические движки специально для рендеринга, с помощью которого можно не только создавать «картинки», но и реализовать целую, а главное полноценную компьютерную игру. К примеру «Torchlight» в качестве игрового движка использует именно OGRE.

Ну, а для обработки такого количества и качества графических сцен настольного компьютера будет не достаточно, поэтому в последнее время для рендеринга делают не только программы но и сервисы для обработки их процессов, такие как «рендер ферма». И стоит заметить, что удовольствие это не из дешевых, не смотря на низкие цены рендер фермы цена рендеринга получается довольно внушительной – 3,9 центов / ГГц-час.

На этом экскурс по рендерингу подошёл к концу, и если вас это привлекает – занимайтесь, ведь зарплаты у хорошего 3D дизайнера не маленькие, а игровая индустрия это та отрасль, что вряд ли когда-то станет невостребованной.

GD Star Rating
loading…

Рейтинг: 8.9 из 10 (13 голоса)

Рендеринг веб сайтов 101 / Хабр

Вы вводите название сайта в адресную строку браузера, нажимаете enter, и по привычке видите запрашиваемую страницу. Все просто: ввел название сайта — сайт отобразился. Однако для более любознательных хочу рассказать, что происходит между тем как браузер начинает получать куски сайта (да, сайт приходит кусками, по-другому — чанками) и отображает полностью нарисованную страницу.

Как устроен браузер?

Перед историей о том, как браузер рисует страницу, важно понять как он устроен, какие процессы и на каком уровне выполняются. При знакомстве с процессом рендеринга мы не раз вспомним о компонентах браузера. Итак, под капотом браузер выглядит примерно следующим образом:

User Interface — это все что видит пользователь: адресная строка, кнопки вперед/назад, меню, закладки — за исключением области где отображается сайт.

Browser Engine отвечает за взаимодействие между User Interface и Rendering Engine. Например клик по кнопке назад должен сказать компоненте RE что нужно отрисовать предыдущее состояние.

Rendering Engine отвечает за отображение веб-страницы. В зависимости от типа файла, эта компонента может парсить и рендерить как HTML/XML и CSS, так и PDF .

Network выполняет xhr запросы за ресурсами, и в целом, общение браузера с остальным интернетом происходит через эту компоненту, включая проксирование, кэширование и так далее.

JS Engine место где парсится и исполняется js код.

UI Backend используется чтобы рисовать стандартные компоненты типа чекбоксов, инпутов, кнопок.

Data Persistence отвечает за хранение локальных данных, например в куках, SessionStorage, indexDB и так далее.

Далее узнаем как рассмотренные компоненты браузера взаимодействуют между собой и разберем подробнее, что происходит внутри Rendering Engine. Другими словами …

Как браузер переводит html в пиксели на экране?

Итак, с помощью компонента Network браузер начал получать html-файл чанками обычно по 8кб, что дальше? А далее идет процесс парсинга (спецификация процесса) и рендеринга этого файла в компоненте, как вы уже догадались — Rendering Engine.

Важно! Для повышения юзабилити, браузер не дожидается пока загрузится и распарсится весь html. Вместо этого браузер сразу пытается отобразить пользователю страницу (далее рассмотрим как).

Сам процесс парсинга выглядит так:

Результатом парсинга является DOM дерево. Возьмем к примеру такой html:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Web Rendering</title>
    <link rel="stylesheet" href="styles.css">
  </head>
  <body>
    <div>
      <div>
        <h2>Hey</h2>
      </div>
      <div>
        <p>
          Lorem <span>ipsum</span>.
        </p>
      </div>
      <footer>
        Contact me
      </footer>
    </div>
    <script src="./code.js"></script>
  </body>
</html>

DOM дерево такого html файла будет выглядеть так:

По мере того как браузер парсит html файл, он встречает теги содержащие ссылки на сторонние ресурсы ( <link>, <script>, <img> и так далее) — по мере их обнаружения происходит запрос за этими ресурсами. 

Таким образом, отправив запрос по адресу прописанному в атрибуте href тега <link rel=»stylessheet»> и получив файл css стилей, браузер парсит этот файл и строит так называемый CSS Object Model — CSSOM.

Представим что у нас есть такой файл стилей:

body {
  font-size: 14px;
}

.wrapper {
  width: 960px;
  margin: 0 auto;
}

.wrapper .header h2 {
  font-size: 26px;
}

.wrapper p {
  color: red;
}

footer {
  padding: 20px 0;
}

Из которого получим такой CSSOM:

Attention: тут построено дерево из стилей нашего css-файла. Кроме того, также есть user agent’s styles — дефолтные стили браузера и инлайновые стили — прописанные в html тегах.

Подробнее об алгоритме парсинга css стилей можно прочитать в спецификации.

Теперь у нас есть DOM и CSSOM - первый отвечает на вопрос «что?», второй на вопрос «как?». Если думаете, что следующим этапом является соединение DOM и CSSOM’а, то вы совершенно правы! DOM + CSSOM = Render Tree.

Render Tree — это дерево видимых (!) элементов построенных в том порядке, в котором они должны рендериться на странице. Обратите внимание, что элементы имеющие css правило display: none или другие, отрицательно влияющие на отображение — не будут находится в render tree.

Браузер строит Render Tree чтобы точно определить что ему нужно отрисовать и в каком порядке. Построение Render дерева происходит примерно так: начиная с рутового элемента (html), парсер проходит по всем видимым элементам (пропуская link, script, meta, скрытые через css элементы) и для каждого видимого элемента находит соответствующее css правило из CSSOM.

В движке firefox’a элементы Render Tree называются фреймами (frames). Webkit использует термин renderer или render object. Render object знает как разместить себя на странице, а так же содержит информацию о своих дочерних элементах. И для самых любознательных, если заглянуть в исходники webkit’a — можно найти класс который так и называется — RenderObject.

Продолжая наш пример мы получим такой Render Tree:

На данный момент мы имеем в некотором состоянии Render Tree — дерево содержащее информацию о том что и как нужно отрисовать. Теперь браузер должен понять на каком месте и с какими размерами будет отображаться элемент. Процесс вычисления позиции и размеров называется Layout.

Layout — это рекурсивный процесс определения положения и размеров элементов из Render Tree. Он начинается от корневого Render Object, которым является , и проходит рекурсивно вниз по части или всей иерархии дерева высчитывая геометрические размеры дочерних render object’ов. Корневой элемент имеет позицию (0,0) и его размеры равны размерам видимой части окна, то есть размеру viewport’a.

В Html используется поточная модель компоновки (flow based layout), другими словами геометрические размеры элементов в некоторых случаях можно рассчитать за один проход (если элементы, встречающиеся в потоке позже, не влияют на позицию и размеры уже пройденных элементов).

Layout может быть глобальный, когда требуется рассчитать положение render object’ов всего дерева, и инкрементальный, когда требуется рассчитать только часть дерева. Глобальный layout происходит, например, при изменении размеров шрифта или при событии resize’a. Инкрементальный layout происходит только для render object’ов, помеченных как «dirty».

Пара слов о «системе грязных битов (dirty bit system)». Эта система используется браузерами для оптимизации процесса, чтобы не пересчитывать весь layout. При добавлении нового или изменении существующего render object — он сам и его дочерние элементы помечаются флагом «dirty». Если render object не изменяется, но его дочерние элементы были изменены или добавлены, то этот render object помечается как «children are dirty».

К концу процесса layout каждый render object имеет свое положение и размеры.

Подводя промежуточный итог: браузер знает что, как и где рисовать. Следовательно — осталось только нарисовать. Этот процесс, как ни странно, называется Paint.

Paint — этап, где пиксель монитора заполняется цветом указанным в свойствах render object’а и белый экран превращается в картину задуманную автором (разработчиком). На всем пути рендеринга  —  это самый дорогой процесс (не то чтобы предыдущее дешевые).

Также, как и процесс layout, отрисовка (paint) может быть глобальной — дерево перерисовывается полностью, и инкрементальной — дерево перерисовывается частично. Для частичного перерисовывания render object помечает свой rectangle как невалидный. Операционная система расценивает эту область как требующую перерисовки и вызывает событие paint. При этом браузер умеет объединять области, чтобы выполнить разом перерисовку для всех мест, где это необходимо.

Определение размеров и положения элементов дерева (layout) и перерисовка (paint) являются дорогостоящими процессами. Они выполняются на уровне CPU. Разрабатывая динамические веб приложения, в которых эти процессы будут запускаться очень часто — мы никогда не достигнем плавных анимаций.

Значит, должно быть что-то, что помогло бы создавать сайты с богатой анимацией, при этом не нагружая CPU и рисуя каждый кадр менее чем за 16,6мс (60 fps). Действительно, браузер выполняет еще один этап, который помогает оптимизировать динамику сайтов — Composite (композиция). 

Перед композицией, все нарисованные элементы находятся на одном слое (memory layer). То есть, изменение параметров (например, геометрических размеров или положения) одних элементов повлекут перерасчет параметров соседних элементов. Но если распределить элементы на композиционные слои — изменение параметров элемента вызовут перерасчет только на определенном слое, не затрагивая при этом элементы на других слоях. Таким образом, этот процесс является самым дешевым по производительности, поэтому нужно стараться вносить изменения вызывающие только composite.

Резюмируя вышесказанное, получаем такой процесс рендеринга веб страницы:

TLDR;

Браузер получает html файл, парсит его и строит DOM. Встречая css стили, браузер их подгружает, парсит, строит CSSOM и объединяет вместе с DOM’ом — получаем Render Tree. Осталось выяснить где расположить элементы из Render Tree — этим занимается задача layout. После расположения элементов, можно начать рисовать их — это задача paint, этап на котором заполняются пиксели экрана.

Динамика

Что происходит когда изменяется css свойство? Или, например, добавляется новый dom узел? В случае изменения css свойств все зависит от изменяемого свойства. Есть только два свойства которые вызывают задачу composite — это opacity и transform. Только эти два свойства являются самыми дешевыми для анимации. К примеру, изменение background вызовет задачу paint (затем composite), а изменение display вызовет сначала layout, далее paint, после чего composite. Список задач, которые вызываются изменениями стилей можно посмотреть на csstriggers.com. 

При добавлении новой ноды в dom дерево — очевидно браузеру нужно добавить новый объект в дерево, посчитать его положение на странице, посчитать положения других элементов на странице (если они были аффектнуты новым элементом), и в конце все это нарисовать — звучит дорого. Поэтому делая такие операции необходимо иметь в виду производительность, ведь не каждый пользователь интернета запускает ваше веб-приложение на самой последней модели устройства.

Подводя итог, мы рассмотрели из каких компонентов состоит браузер, как они взаимодействуют друг с другом и как Rendering Engine рисует страницу пользователю.

Посмотреть вышеописанное можно в devtools’ах хрома, но чтобы не выходить за рамки названия статьи — на этом пока все.

Что такое масштаб рендера в играх. Что такое рендеринг? И что такое рендер? Словарь разработчиков компьютерных игр! Программы для рендеринга

Рендеринг (rendering) – завершающий этап обработки сцен, полученных в результате 3d-визуализации. Различают две основных стадии этого процесса – в реальном времени, используют преимущественно в компьютерных играх, и пре-рендеринг. Именно он нашел применение в бизнесе. В первом случае большее значение имеет скорость выполнения расчетов, только при соблюдении этого условия качество изображений останется высоким. При предварительном рендеринге в приоритете реалистичность рисунка.

Пре-рендеринг

Для выполнения рендеринга этого типа используют особое программное обеспечение. Продолжительность обработки зависит от ее сложности. Процесс состоит из наложения света и образуемых им теней, добавления цвета, иных эффектов. Главная задача моделлеров – добиться, чтобы результат был предельно правдивым, для чего необходимо ориентироваться в одном из самых сложных разделов физики – оптике. Грамотно выполненный рендеринг особенно важен в 3d-моделировании интерьеров – надо точно просчитать, как будет выглядеть помещение при естественном и искусственном освещении, подобрать оттенки предметов обстановки, иные нюансы. Основные методы финальной обработки при объемном проектировании:

Принято использовать комбинацию нескольких методов, что позволяет снизить затраты ресурсов и обеспечить требуемое качество.

Особенности рендеринга

На доведение предварительного эскиза до совершенства понадобится много времени – продолжительность обработки сложных изображений компьютером может достигать нескольких часов. За этот период происходит:

  • раскраска;
  • детализация мелких элементов;
  • проработка световых эффектов – отражения потоков, теней и прочих;
  • отображение климатических условий;
  • реализация иных деталей, позволяющих повысить реалистичность.

Сложность обработки влияет на формирование цены 3d-визуализации , чем больше потребуется времени, тем дороже обойдется работа над проектом. По возможности моделлеры упрощают процесс рендеринга, к примеру, просчитывают отдельные моменты или используют другие инструменты, позволяющие сократить время визуализации без ухудшения ее качества.

Выбор редакции

Компьютерная графика
– важная часть почти любой сферы и окружения, с которыми взаимодействует человек.

Все объекты городской среды, дизайн помещений, предметов обихода, и на стадии их проектирования и внедрения выполнялись в виде объемной компьютерной модели, которую рисуют в специальных программах художники.

Рисование модели происходит в несколько этапов, одним из заключительных из них является рендеринг – что это такое и как он осуществляется, рассказано в данном материале.

Определение

Рендеринг (или как его еще называют, рендер) – один из заключительных процессов в обработке и отрисовке определенной объемной трехмерной компьютерной модели.

Технически он представляет из себя процесс «склеивания» или сопоставления, создания трехмерного изображения из некоторого количества изображений двухмерных. В зависимости от качественности или детализированности, двух мерных изображений может быть как всего несколько, так и очень много.

Также иногда на этом этапе в процессе «сбора» модели могут применяться и некоторые трехмерные элементы.

Процесс этот достаточно сложный и длительный. Он основывается на различных подсчетах, выполняемых как компьютером , так и самим художником (в меньшей степени).

Важно!
Программы, которые позволяют осуществлять его, предназначены для работы с трехмерной графикой, а значит, они достаточно мощные и требуют значительных аппаратных ресурсов, и значительного объема оперативной памяти.

Они оказывают значительную нагрузку на «железо» компьютера.

Сфера применения

В каких же сферах применимо данное понятие и необходимо проведение такого процесса?

Этот процесс необходим во всех сферах, в которых задействуется составление объемных трехмерных моделей, и вообще компьютерная графика, а это почти все сферы жизни, с которыми может взаимодействовать современный человек.

Компьютерное проектирование применяется в:

  • Проектировании зданий и сооружений;
  • Ландшафтной архитектуре;
  • Проектировании городской среды;
  • Дизайне помещений;
  • Почти каждая произведенная материальная вещь когда-то была компьютерной моделью;
  • Видеоиграх;
  • Производстве кинофильмов и др.

При этом, данный процесс, по своей сути, является завершающим.

Он может быть последним или предпоследним при проектировании модели.

Отметим, что рендерингом часто называют и не сам процесс составления модели, а его результат – готовую компьютерную трехмерную модель.

Технология

Данную процедуру можно назвать одной из самых сложных при работе с трехмерными изображениями и объектами в компьютерной графике.

Этот этап сопровождается сложными техническими вычислениями, которые выполняет движок программы – математические данные о сцене и объекте на этом этапе переводятся в окончательное двухмерное изображение.

То есть, цветовые, световые и иные данные о трехмерной модели попиксельно перерабатываются таким образом, что бы она могла быть отображена как двухмерная картинка на экране компьютера.

То есть, с помощью ряда вычислений система определяет, как именно должен быть окрашен каждый пиксель каждого двухмерного изображения для того, что в результате, на экране компьютера пользователя, это выглядело как трехмерная модель.

Виды

В зависимости от особенностей технологии и работы выделяются два основных типа такого процесса – это рендеринг в реальном времени и предварительный.

В реальном времени

Такой типа имеет широкое распространение, преимущественно, в компьютерных играх.

В условиях игры изображение должно максимально быстро просчитываться и выстраиваться, например, при движении пользователя на локации.

И хотя это не происходит «с нуля» и имеются некоторые изначальные объемные заготовки, все равно, именно из-за этой особенности компьютерные игры такого типа оказывают очень большую нагрузку на аппаратную часть компьютера.

При сбое в таком случае может происходить изменение и искажение картинки, могут появляться непрогрузившиеся пиксели, при выполнении пользователем (персонажем) каких-либо действий, картинка фактически может не меняться полностью или частично.

В режиме реального времени такой движок в играх работает потому, что предугадать характер действий, направление движения игрока и т. д. невозможно (хотя есть проработанные наиболее вероятные сценарии).

По этой причине движку приходится обрабатывать картинку со скорость 25 кадров в секунду
, так как уже при снижении скорости до 20 кадров в секунду, пользователь будет ощущать дискомфорт, так как картинка станет дергаться и тормозить.

При всем этом очень важную роль играет процесс оптимизации, то есть те меры, которые разработчики предпринимают для снижения нагрузки на движок и повышение его производительности во время игры.

По этой причине для плавного рендеринга необходимы, в первую очередь, карта текстур и некоторые допустимые упрощения графики.

Такие меры помогают снизить нагрузку как на движок, так и на аппаратную часть компьютера
, что в итоге приводит к тому, что игра легче запускается, проще и быстрее работает.

Именно от качества оптимизации движка рендера во многом зависит то, насколько стабильно работает игра, и насколько реалистично смотрится все происходящее.

Предварительный

Такой тип используется в ситуациях, когда интерактивность не важна.

Например, именно такой тип широко используется в киноиндустрии, при проектировке любой модели ограниченного функционала, например, предназначенной только для того, чтобы ее осматривать с помощью ПК.

То есть, это более упрощенный подход, который возможен также, например, в дизайне – то есть в ситуациях, когда действия пользователя не нужно угадывать, так как они ограничены и просчитаны заранее (и с учетом этого рендеринг может быть выполнен заранее).

Нагрузка в таком случае при просмотре модели приходится не на движок программы, а на центральный процессор ПК.
При этом качество и скорость построения картинки зависят от количества ядер, состояния компьютера, производительности его и ЦП.

Научитесь рендерить быстрей и эффективней с помощью советов от мастеров своего дела!

Кому-то процесс рендеринга может показаться скучным и неинтересным по сравнению с другими этапами работы с 3D, но от этого он не становится менее важным. Сегодня огромное значение имеет скорость и качество работы исполнителя, при этом время не должно тратиться впустую. Отрендеренные кадры или секвенции всегда можно перерендерить на свежую голову, но от этого вы не потратите меньше времени на них. Поэтому необходимо понимать, что вы работаете правильно.

«Normal-пас добавит отрендеренной картинке еще больше света. Каждый канал можно использовать как дополнительный источник света», — Carlos Ortega Elizalde.

Совет №1: Рендерьте все по пасам

«Иногда нужно «подтянуть» уже отрендеренную картинку. Поэтому я рендерю по отдельности все элементы (фон, передний план, персонаж и пр.), и затем свожу все вместе в Photoshop. Далее я тонирую изображение с помощью корректирующих слоев, таких как selective color, hue/saturation и levels. Также при необходимости я использую виньетирование и размытие. И держусь подальше от ползунка chromatic aberration, который в последнее время используется слишком часто и не к месту», — Andrew Hickinbottom .

Работа со слоями помогает взглянуть на работу по-новому

Совет №2: Normal-пасы

«Normal-пас добавит отрендеренной картинке еще больше света. Каждый канал можно использовать как дополнительный источник света. И, хотя, это не физически корректный свет, такой подход помогает подчеркнуть важные детали и вытянуть пересвеченные или засвеченные участки изображения, имитируя rim- или bounce-светильники. Это экономит массу времени и усилий. Такой подход можно также использовать для отрендеренных анимационных секвенций в программах для композитинга», — Carlos Ortega Elizalde .

Советы, помогающие сэкономить время, очень важны

Каждая деталь, добавленная в процессе моделирования, текстурирования или освещения, сыграет на руку рендеру Carlos Ortega Elizalde

Совет №3: Не ленитесь создавать specular-пас…

«Для того, чтобы отрендерить specular-пас в Keyshot, я использую материал wax с translucency 0 и максимально выкрученной specularity, для SColor и Subsurface Color я использую черный цвет. Задний фон я также делаю черным, для освещения сцены использую HDRI Urban», — Luca Nemolato .

Пасы Keyshot используются для еще большего улучшения картинки

Совет №3: … и пас кожи

«Для того чтобы получить хороший пас кожи в Keyshot, я использую метариал Human Skin с translucency 0.7 (значение translucency также зависит от модели), roughness 0.8, затем я загружаю Texture-карту и Normal-карту. Сцену я обычно освещаю с помощью HDRI Factory», — Luca Nemolato.

Кожа стоит потраченного на нее времени, поэтому экспериментируйте, пока не получите удовлетворительный результат

Совет №4: Рендерьте только важные эелементы

«Обычно разрешение у иллюстраций для печати должно быть достаточно высоким, поэтому для финального рендера я использую разрешение в 6-8k. Для такого рендера нужны текстуры с очень высоким разрешением, что значительно замедляет работу Maya и Hypershade. Текстуры с таким разрешением нужны только для финального рендера, поэтому для тестовых рендеров я изменяю размер текстур, поскольку для работы со светом и материалами мне не нужно высокое разрешение», — Alex Alvarez .

Текстуры для этой сцены весят несколько ГБ. После уменьшения размера текстур время тестового рендера во время настройки света сократилось на 75%

Совет №5: Сначала все тестируйте

«Перед тем, как переходить к финальному рендеру, делайте несколько тестовых с низким разрешением, также проверьте, что все настройки корректны, освещение выставлено правильно, на картинке не появляются непонятные пятна или засветы. Например, для начала я рендерю с разрешением 800 х 800, которое затем увеличиваю до 1800 х1800, для финального рендера я использую разрешение 5000 х 5000, также отдельно рендерю пасы, важные на этапе поста. Картинку я сохраняю в формате HDR, поскольку хочу иметь возможность отредактировать и настроить экспозицию», — Sérgio Merêces .

Быстрый тест спасет вас от многих часов ожидания

Совет №6: Цветокоррекция

«Рендеры в формате RAW обычно выглядят не лучшим образом, но все меняется, если у вас есть возможность подредактировать картинку в Photoshop, Fusion или NUKE. При этом для важных элементов изображения можно провести цветокоррекцию, расфокусировать их, добавить шума или, наоборот, фокуса, резкости, наименее важные части изображения можно сделать более темными», — Toni Bratincevic .

Затемнение, осветление или тонирование изображения для получения лучшего результата

Вернитесь назад к концепту, если вы недовольны рендером. Как говорит Toni Bratincevic: «Если референс по факту является хорошо проработанным концептом с корректной композицией, получение качественного рендера превращается в вопрос времени и технических скиллов, с помощью которых вы будете моделировать, текстурировать и освещать сцену».

Совет №7: Используйте пасы

«Используйте рендер-пасы для всего блестящего, светящегося или прозрачного. Отдельно рендерьте задний фон, передний план и пр., что позволит более гибко работать с картинкой на композе. Прячьте все, что хоть как-то не относится к рендеру, т. е. отключайте у таких элементов тени и их участие в GI, не используйте отражения для небольших объектов. Для всего, достаточно далекого от камеры, используйте matte painting», — Francesco Giroldini .

Различные пасы добавляют картинке выразительности

Совет №8: Используйте ID matte

«ID matte — дешевый и сердитый способ изменить картинку после рендера. Назначьте элементам в сцене самый обычный красный или голубой цвета, отрендерьте их с той же камеры как beauty-пас, это поможет более эффективно работать с элементами на композе», — Francesco Giroldini.

Никогда не поздно что-то исправить

Рендерьте только то, что действительно нужноFrancesco Giroldini

Совет №9: Постарайтесь увидеть всю картинку

«Финальный рендер составляет 90% от картинки, остальные 10% приходятся на пост, что решит, будет ли ваша картинка более CGI или фотореалистичной. В свободное время изучите минусы рендерера, которым вы пользуетесь, и возможности получения с помощью него более реалистичной картинки. Такие элементы как блики, световой ореол, свечение, зерно и контраст добавляются уже на посте. Такие инструменты как Magic Bullet Looks легки в использовании и позволяют работать в режиме реального времени, что делает процесс имитации какого-либо эффекта более быстрым по сравнению с рендерером», — Alex Alvarez.

Различные варианты изображения, полученные с помощью Photoshop и Magic Bullet

Так выглядел финальный рендер работы «Meadow» в mental ray, который Alex Alvarez затем обработал Alex Alvarez

Эти текстуры Alex Alvarez исключил из финального рендера Alex Alvarez

Совет №10: Рендеру время, потехе час

При условии корректно выполненной работы вы будете несказанно рады финальному рендеру, а законченному продукту обрадуетесь еще больше. А если нет, то задумайтесь о следующем проекте. В следующий раз вы будете еще более искусно моделить, текстуры будут невесомы, свет ослепительным, а рендер идеальным. В следующий раз у вас получится воссоздать картинку из головы. А если нет? Что ж, попробуйте еще раз, а потом еще раз, и еще раз.

«Используйте рендер-пасы для всего блестящего, светящегося или прозрачного» Francesco Giroldini

.
Интересен тот факт, что организация располагает не только своими дата-серверами. С компанией можно сотрудничать, предложив свои дата-центры (соответствующие определенным требованиям) для хранения информации пользователей в зашифрованном виде.

Но, наряду с хранением информации, будет не менее полезным для нас сервис облачно-распределенных вычислений, и в частности, рендеринга.

В идее нет ничего необычного. Я далеко не первый, кому эта идея пришла в голову.
Но делюсь я своими соображениями, потому что считаю, что подобный сервис будет многим очень полезен.

Итак, что такое «рендеринг»?
Рендеринг — это вычислительный процесс, в ходе которого, мы получаем красивую картинку по 3д модели с помощью программы «рендера».
Что такое «распределенный»?
Это когда хранение или вычисление данных распределяют между множеством компьютеров или серверов, объединенными одной сетью (см. распределенные вычисления).
Распределенный рендеринг
— вычислительный процесс, по созданию изображений, распределенный между компьютерами. Вычисления также могут на себя брать облака .

Какой смысл?

  1. Польза для окружающих. У многих дома лежат достаточно мощные, невостребованные вычислительные ресурсы. У меня, к примеру, стоит GTX580, core i5 2500. Играю я редко, и то, в нетребовательную к ресурсам игру. Я бы смог использовать свою видеокарту с пользой для кого-то, но нет подходящей инфраструктуры.
  2. Денежная выгода для участника. Свои вычислительные ресурсы я могу продавать кому-либо за деньги.
  3. Заказчик может покупать вычислительные ресурсы обладателя мощной видеокарты.

Стороны

  1. Инициатор. Человек, который решил запустить рендеринг на компьютере работника. Инициатор загружает модели, текстуры, шейдеры в облако.
  2. Работник. Обладатель вычислительных ресурсов, который может производить вычисления на своем мощном железе, для того, чтобы показать зрителю.
  3. Зритель. Смотрит отрендеренную картинку, смотрит объекты со всех сторон, присваивает заготовленные материалы, прочее.

В роли инициатора, работника и зрителя может выступать один и тот же человек. Инициатор может быть зрителем, работник зрителем, инициатор работником.

Какова концепция программы?

  1. Конфиденциальность (эту опцию можно отключить при необходимости). Работник не должен знать ничего о том, что именно он рендерит на своем компьютере (если зритель сам этого не пожелает).
  2. Максимальное качество при минимальном объеме настроек, возможность рендеринга в реальном времени. Для этого лучше всего подойдет .
  3. Работоспособность на любой ОС (Linux, Windows, OSX), поддержка большинства распространенного оборудования (AMD, Nvidia, Intel, может и других платформ).

Какую вычислительную платформу использовать?

CPU + GPU. На мой взгляд, GPU рендеры уже достаточно хороши для того, чтобы использовать их, как платформу для рендеринга, наряду с процессорами x86-64. Преимущество — скорость вычисления. Однако, написание программы на GPU имеет ряд недостатков:

  1. Сложность написания кода, для написания программы на GPU требуются фреймворки, такие как OpenCL , CUDA (Nvidia), FireStream (AMD), и шейдерные языки GLSL (OpenGL) и HLSL (DirectX).
  2. Сравнительно небольшой объем памяти, невозможность увеличивать объем памяти без существенной потери производительности.

Для того, чтобы поддерживать большую часть оборудования, я считаю нужным использовать OpenCL или шейдерный язык GLSL. Вычисления на шейдерах выполняются существенно быстрее (видео о вычислении физики мягких тканей), к тому же, на шейдерах уже есть рендер RenderBRO (использует HLSL).

Я считаю, что GLSL версии 4 (и более) является лучшей платформой для создания рендера, потому что:

  1. Имеет высокую производительность в сочетании с мощным железом.
  2. Работает на всех операционных системах и на любом железе, поддерживающем OpenGL версии 4+

Если задача на GLSL не будет выполнимой вообще — можно попытаться сделать рендер на OpenCL 😉

Область применения:

Я считаю, что основной областью применения подобного рендера является ДЕМОНСТРАЦИЯ идеи кому-либо в трехмерном виде. Допустим, человек хочет себе заказать машину, или ремонт в квартире. У него будет возможность «пройтись по квартире», посмотреть свою машину со всех сторон, в любом окружении, в любых цветах, сидя дома, за «бабушкиным компьютером», телефоном или планшетом.
Человек нарисовал дом в SketchUp, к примеру — у него появится возможность отрендерить его с помощью видеокарты соседа-геймера. В этом суть.

В заключении хочу добавить, что существует немало задач, требующих много вычислений. Рендеринг — лишь одна из множества вычислительных задач, которая может быть распределена между компьютерами.

Вот так. Ищу единомышленников.
Спасибо за внимание.

Рендеринг

Вследствие этого, было разработано четыре группы методов, более эффективных, чем моделирование всех лучей света, освещающих сцену:

  • Растеризация
    (англ. rasterization

    ) совместно с методом сканирования строк (англ. scanline rendering

    ). Визуализация производится проецированием объектов сцены на экран без рассмотрения эффекта перспективы относительно наблюдателя.

  • Ray casting
    (рейкастинг
    ) (англ. ray casting

    ). Сцена рассматривается, как наблюдаемая из определённой точки. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пиксела на двумерном экране. При этом лучи прекращают своё распространение (в отличие от метода обратного трассирования), когда достигают любого объекта сцены либо её фона. Возможно использование каких-либо очень простых способов добавления оптических эффектов. Эффект перспективы получается естественным образом в случае, когда бросаемые лучи запускаются под углом, зависящим от положения пикселя на экране и максимального угла обзора камеры.

  • Трассировка лучей
    (англ. ray tracing

    ) похожа на метод бросания лучей. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пиксела на двумерном экране. Но при этом луч не прекращает своё распространение, а разделяется на три компонента, луча, каждый из которых вносит свой вклад в цвет пиксела на двумерном экране: отражённый, теневой и преломленный. Количество таких разделений на компоненты определяет глубину трассирования и влияет на качество и фотореалистичность изображения. Благодаря своим концептуальным особенностям, метод позволяет получить очень фотореалистичные изображения, но при этом он очень ресурсоёмкий, и процесс визуализации занимает значительные периоды времени.

  • Трассировка пути
    (англ. path tracing

    ) содержит похожий принцип трассировки распространения лучей, однако этот метод является самым приближенным к физическим законам распространения света. Также является самым ресурсоёмким.

Передовое программное обеспечение обычно совмещает в себе несколько техник, чтобы получить достаточно качественное и фотореалистичное изображение за приемлемые затраты вычислительных ресурсов.

Математическое обоснование

Реализация механизма рендеринга всегда основывается на физической модели. Производимые вычисления относятся к той или иной физической или абстрактной модели. Основные идеи просты для понимания, но сложны для применения. Как правило, конечное элегантное решение или алгоритм более сложны и содержат в себе комбинацию разных техник.

Основное уравнение

Ключом к теоретическому обоснованию моделей рендеринга служит уравнение рендеринга. Оно является наиболее полным формальным описанием части рендеринга, не относящейся к восприятию конечного изображения. Все модели представляют собой какое-то приближённое решение этого уравнения.

Неформальное толкование таково: Количество светового излучения (L o), исходящего из определённой точки в определённом направлении есть собственное излучение и отражённое излучение. Отражённое излучение есть сумма по всем направлениям приходящего излучения (L i), умноженного на коэффициент отражения из данного угла. Объединяя в одном уравнении приходящий свет с исходящим в одной точке, это уравнение составляет описание всего светового потока в заданной системе.

Программное обеспечение для рендеринга — рендеры (визуализаторы)

  • 3Delight
  • AQSIS
  • BMRT (Blue Moon Rendering Tools) (распространение прекращено)
  • BusyRay
  • Entropy (продажи прекращены)
  • Fryrender
  • Gelato (разработка прекращена в связи с покупкой NVIDIA , mental ray)
  • Holomatix Renditio (интерактивный рейтрейсер)
  • Hypershot
  • Keyshot
  • Mantra renderer
  • Meridian
  • Pixie
  • RenderDotC
  • RenderMan (PhotoRealistic RenderMan, Pixar’s RenderMan или PRMan)
  • Octane Render
  • Arion Renderer

Рендереры, работающие в реальном (или почти в реальном) времени.

  • VrayRT
  • Shaderlight
  • Showcase
  • Rendition
  • Brazil IR
  • Artlantis Render

Пакеты трёхмерного моделирования, имеющие собственные рендереры

  • Autodesk 3ds Max (Scanline)
  • e-on Software Vue
  • SideFX Houdini
  • Terragen , Terragen 2

Таблица сравнения свойств рендеров

RenderMan mental ray Gelato (разработка прекращена) V-Ray finalRender Brazil R/S Turtle Maxwell Render Fryrender Indigo Renderer LuxRender Kerkythea YafaRay
совместим с 3ds Max Да, через MaxMan встроен Да Да Да Да Нет Да Да Да Да Да Нет
совместим с Maya Да, через RenderMan Artist Tools встроен Да Да Да Нет Да Да Да Да Да Нет
совместим с Softimage Да, через XSIMan встроен Нет Да Нет Нет Нет Да Да Да Да Нет
совместим с Houdini Да Да Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Нет Нет
совместим с LightWave Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Нет Нет Нет
совместим с Blender Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Да Да
совместим с SketchUp Нет Нет Нет Да Нет Нет Нет Да Да Да Нет Да Нет
совместим с Cinema 4D Да (начиная с 11-ой версии) Да Нет Да Да Нет Нет Да Да Да Да Нет, заморожен Нет
платформа Microsoft Windows , Linux , Mac OS X Microsoft Windows , Linux , Mac OS X
biased, unbiased (без допущений) biased biased biased biased biased biased biased unbiased unbiased unbiased unbiased
scanline Да Да Да Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет
raytrace очень медленный Да Да Да Да Да Да Нет Нет Нет Нет Да
алгоритмы Global Illumination или свои алгоритмы Photon, Final Gather (Quasi-Montecarlo) Light Cash, Photon Map, Irradiance Map, Brute Force (Quasi-Montecarlo) Hyper Global Illumination, Adaptive Quasi-Montecarlo, Image, Quasi Monte-Carlo Quasi-Montecarlo, PhotonMapping Photon Map, Final Gather Metropolis Light Transport Metropolis Light Transport Metropolis Light Transport Metropolis Light Transport, Bidirectional Path Tracing
Camera — Depth of Field (DOF) Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Camera — Motion Blur (vector pass) очень быстрый Да быстрый Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Displacement быстрый Да быстрый медленный, 2d и 3d медлленный Нет быстрый Да Да Да Да
Area Light Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Glossy Reflect/Refract Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
SubSurface Scattering (SSS) Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Нет Да
Standalone Да Да Да 2005 года (сырая) Нет Нет Нет Да Да Да
текущая версия 13.5,2,2 3.7 2.2 2.02a Stage-2 2 4.01 1.61 1.91 1.0.9 v1.0-RC4 Kerkythea 2008 Echo 0.1.1 (0.1.2 Beta 5a)
год выпуска 2000 (?) (?) 2006 2011 2008
библиотека материалов Нет 33 My mentalRay
Нет 2300+ vray-materials
30 оф. сайт
113 оф. сайт
Нет 3200+ оф. сайт
110 оф. сайт
80 оф. сайт
61 оф. сайт
основан на технологии liquidlight Metropolis Light Transport
normal mapping
IBL/HDRI Lighting Да
Physical sky/sun Да Да
официальный сайт MaxwellRender.com
Fryrender.com
IndigoRenderer.com
LuxRender.net
kerkythea.net
YafaRay.org
страна производитель США Германия США Болгария Германия США Швеция Испания Испания
стоимость $ 3500 195 бесплатное 1135 (Super Bundle) 999 (Bundle) 899 (Standart) 240 (Educational) 1000 735 1500 995 1200 295€ бесплатное, GNU бесплатное бесплатное, LGPL 2.1
основное преимущество Baking высокая скорость (не очень высокое качество) бесплатное бесплатное бесплатное
компания производитель Pixar mental images (c 2008 NVIDIA) NVIDIA Chaos Group Cebas SplutterFish Illuminate Labs Next Limit Feversoft

См. также

  • Алгоритмы использующие z-буфер и Z-буферизация
  • Алгоритм художника
  • Алгоритмы построчного сканирования like Reyes
  • Алгоритмы глобального освещения
  • Излучательность
  • Текст как изображение

Хронология важнейших публикаций

  • 1968 Ray casting
    (Appel, A. (1968). Some techniques for shading machine renderings of solids. Proceedings of the Spring Joint Computer Conference
    32
    , 37-49.)
  • 1970 Scan-line algorithm
    (Bouknight, W. J. (1970). A procedure for generation of three-dimensional half-tone computer graphics presentations. Communications of the ACM
    )
  • 1971 Gouraud shading
    (Gouraud, H. (1971). Computer display of curved surfaces. IEEE Transactions on Computers
    20
    (6), 623-629.)
  • 1974 Texture mapping
    PhD thesis
    , University of Utah.)
  • 1974 Z-buffer
    (Catmull, E. (1974). A subdivision algorithm for computer display of curved surfaces. PhD thesis
    )
  • 1975 Phong shading
    (Phong, B-T. (1975). Illumination for computer generated pictures. Communications of the ACM
    18
    (6), 311-316.)
  • 1976 Environment mapping
    (Blinn, J.F., Newell, M.E. (1976). Texture and reflection in computer generated images. Communications of the ACM
    19
    , 542-546.)
  • 1977 Shadow volumes
    (Crow, F.C. (1977). Shadow algorithms for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1977)
    11
    (2), 242-248.)
  • 1978 Shadow buffer
    (Williams, L. (1978). Casting curved shadows on curved surfaces. 12
    (3), 270-274.)
  • 1978 Bump mapping
    (Blinn, J.F. (1978). Simulation of wrinkled surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1978)
    12
    (3), 286-292.)
  • 1980 BSP trees
    (Fuchs, H. Kedem, Z.M. Naylor, B.F. (1980). On visible surface generation by a priori tree structures. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1980)
    14
    (3), 124-133.)
  • 1980 Ray tracing
    (Whitted, T. (1980). An improved illumination model for shaded display. Communications of the ACM
    23
    (6), 343-349.)
  • 1981 Cook shader
    (Cook, R.L. Torrance, K.E. (1981). A reflectance model for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1981)
    15
    (3), 307-316.)
  • 1983 Mipmaps
    (Williams, L. (1983). Pyramidal parametrics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1983)
    17
    (3), 1-11.)
  • 1984 Octree ray tracing
    (Glassner, A.S. (1984). Space subdivision for fast ray tracing. 4
    (10), 15-22.)
  • 1984 Alpha compositing
    (Porter, T. Duff, T. (1984). Compositing digital images. 18
    (3), 253-259.)
  • 1984 Distributed ray tracing
    (Cook, R.L. Porter, T. Carpenter, L. (1984). Distributed ray tracing. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984)
    18
    (3), 137-145.)
  • 1984 Radiosity
    (Goral, C. Torrance, K.E. Greenberg, D.P. Battaile, B. (1984). Modelling the interaction of light between diffuse surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984)
    18
    (3), 213-222.)
  • 1985 Hemi-cube radiosity
    (Cohen, M.F. Greenberg, D.P. (1985). The hemi-cube: a radiosity solution for complex environments. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1985)
    19
    (3), 31-40.)
  • 1986 Light source tracing
    (Arvo, J. (1986). Backward ray tracing. SIGGRAPH 1986 Developments in Ray Tracing course notes
    )
  • 1986 Rendering equation
    (Kajiya, J.T. (1986). The rendering equation. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1986)
    20
    (4), 143-150.)
  • 1987 Reyes algorithm
    (Cook, R.L. Carpenter, L. Catmull, E. (1987). The reyes image rendering architecture. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1987)
    21
    (4), 95-102.)
  • 1991 Hierarchical radiosity
    (Hanrahan, P. Salzman, D. Aupperle, L. (1991). A rapid hierarchical radiosity algorithm. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1991)
    25
    (4), 197-206.)
  • 1993 Tone mapping
    (Tumblin, J. Rushmeier, H.E. (1993). Tone reproduction for realistic computer generated images. IEEE Computer Graphics & Applications
    13
    (6), 42-48.)
  • 1993 Subsurface scattering
    (Hanrahan, P. Krueger, W. (1993). Reflection from layered surfaces due to subsurface scattering. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1993)
    27
    (), 165-174.)
  • 1995 Photon mapping
    (Jensen, H.J. Christensen, N.J. (1995). Photon maps in bidirectional monte carlo ray tracing of complex objects. Computers & Graphics
    19
    (2), 215-224.)
  • 1997 Metropolis light transport
    (Veach, E. Guibas, L. (1997). Metropolis light transport. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1997)
    16
    65-76.)

Основы рендеринга | Rendering | Софт

Для многих людей слово «рендеринг» прочно ассоциируется с другим: «ожидание». Для небольшого же количества людей слово «рендеринг» означает комплекс математических операций с широким диапазоном возможных результатов. Эта статья поможет людям, далеким от программирования, понять, что же происходит внутри компьютера во время рендеринга. Мы рассмотрим несколько способов рендеринга и примеры их применения на практике.

Большинство 3D моделлеров, художников и аниматоров плохо представляют как проходит рендеринг, и чем занимается программа рендерер в процессе работы. Программа рендерер рассматривает 3D сцену с математической точки зрения, вычисляет, как должна выглядеть сцена и затем создает итоговое изображение. Мы все знаем, что разные программы используют разные технологии рендеринга – трассировка лучей (raytrasing), ретуширование (shading) и сглаживание контурных неровностей (antialiasing), для достижения максимальной похожести искусственного изображения на реальную жизнь. Мы также прекрасно знаем, что чем сложнее сцена и выше качество выходного изображения, тем дольше длится процесс рендеринга. Возможно, вы также слышали такой термин, как «потоковый рендеринг» (rendering pipeline). Но, в сущности, мало кто задумывался, каким образом происходит процесс рендеринга и от чего зависит конечный результат. Мы думаем, вам интересно будет узнать об особенностях различных рендереров, их возможностях и различиях.

Начнем с цифр – вы наверное не догадывались, но существует более 500 (пятьсот) различных программ для рендеринга. Одни из них встроены в пакеты 3D моделирования, другие поставляются как отдельные продукты, одни могут выполнять огромное число задач, другие созданы для специфических целей. Существуют рендереры, созданные специально для определенных индустрий (например, для военных целей), для определенного оборудования (Амига), для определенных операционных систем (Линукс), и других, иногда самых неожиданных целей (3D аудио). Кроме того, существует некоторое количество бесплатных рендереров, созданных энтузиастами.

Вы спросите зачем столько различных программ одинаковой направленности? Одна из причин — это то, что люди и компании создают подобные программы уже на протяжении 15 лет, кроме того, существует более дюжины платформ, способных поддерживать процесс рендеринга. Посчитаем: если каждая платформа имеет 2-3 real-time рендерера (в основном для игр), 2-3 non-real-time рендерера (коммерческие 3D пакеты), 2-3 специализированных рендерера (созданных для военной, либо другой индустрии), добавим сюда неопределенное количество свободно распространяемых рендереров (чаще всего написанных студентами, хакерами и начинающими программистами) – вот мы и приблизились к реальному числу.

Совершенно необязательно знать про все эти системы рендеринга. Но в зависимости от работы, которую вам необходимо выполнить, вам, возможно, понадобятся некоторые знания, касающиеся различных программ рендеринга. Например, если вы разрабатываете сцены для игровой индустрии, вам необходимо знать возможности real-time рендерера, на основе которого будет работать игра.

Большинство рендереров делятся на две категории: real-time и non-real-time. Кроме того, все рендереры можно разделить по принципу используемых технологий – scan-line и raytrace. Мы рассмотрим основных представителей этих категорий и их различия, чтобы вы смогли самостоятельно выбрать наиболее для вас подходящий.

Потоковый рендеринг (Rendering Pipeline)

Потоковый рендеринг основывается на четырех уровнях.

Все объекты 3D сцены четко определены в пространстве, до того, как вы помещаете объект в сцену, у него уже есть собственное геометрическое описание: длина, высота, ширина и глубина, но он пока никак не связан с другими объектами. В этот этап также может входить и процесс tessellation (когда обсчитываемые поверхности трансформируются в полигоны). Тут нужно быть осторожным, т.к. если вы используете NURBS и поверхности Безье – точность выполнения tessellation виляет на окончательные результаты.

Когда вы помещаете объект в сцену, он приобретает дополнительные геометрические описания, теперь у него есть точная позиция и ориентация по отношению к другим объектам сцены. На этом этапе назначаются параметры поверхностей объектов и устанавливается освещение. Также объектам могут быть присвоены анимационные ключи.

Когда в сцене появляется камера, все объекты приобретают новый параметр – ориентация и местоположение по отношению к камере. На этой стадии все полигоны проверяются на предмет видимости, полигоны, не видимые камерой игнорируются. Этот процесс называется отсеиванием невидимых поверхностей (backface cutting). Камере также могут быть присвоены анимационные атрибуты.

Далее, все объекты трансформируются с точки зрения конечного изображения. Сначала, в зависимости от настроек камеры (фокусное расстояния, поле зрения и т.п.) формируется визуальный коридор. Полигоны полностью за пределами визуального коридора игнорируются, лежащие на границе – усекаются. На этом этапе выполняется множество визуальных трюков, чтобы компенсировать искажение перспективы (более удаленные вещи кажутся меньше и т.д.).

Теперь мы входим в ту стадию, которую большинство людей считает собственно процессом рендеринга, хотя технически все вышеперечисленные этапы — это часть потокового рендеринга. Итак, обрезанные и корректно искаженные полигоны проецируются на плоскость (как будто на экран монитора). Каждый полигон преобразовывается в растровый формат, ретушируется, вычисляется глубина цвета. На этом этапе могут применены различные эффекты типа Antialiasing и Motion Blur.

Все эти этапы – это части «технического» рендеринга и большинство пакетов 3D-моделирования позволяют выполнять их в реальном времени и приступать к финальной стадии только после нажатия кнопки «RENDER».

В то время как начальные этапы потока довольно незамысловаты (чистая математика), последняя стадия может быть выполнена огромным количеством способов, приемов и трюков, призванных ускорить процесс, но в тоже время сделать сцену максимально реальной. К сожалению, многие приемы, используемые для ускорения процесса или достижения определенного визуального эффекта ведут к появлению проблем, которые решаются с помощью новых приемов и трюков (со своими проблемами) – и так далее.

Например, рендереры, основанные на принципе Radiosity, берут почти готовую сцену и анализируют количество света, отраженного от других поверхностей, с учетом изменения его спектра, этот свет в свою очередь отражается от поверхности и падает на другую…Эти вычисления повторяются снова и снова. Когда вычисления закончены, каждая поверхность окрашивается и ретушируется в соответствии с результатами вычислений. Главной проблемой такого способа является то, что для ограничения времени выполнения (иначе вычисления длились бы бесконечно), обсчет ведется в соответствии с определенным алгоритмом, но именно в результате этого некоторые поверхности могут быть выключены из общего процесса и окрашены некорректно.

Тем не менее, такой способ рендеринга дает прекрасные результаты. Но Radiosity, который прекрасно подходит для неподвижных сцен, мало пригоден для рендеринга анимаций. В силу особенностей данного принципа, при рендеринге движущихся объектов возможно появление мерцания.

Scanline рендеринг

Как я уже сказал ранее, существует два основных подхода к процессу рендеринга: scanline и raytracing. Что же представляет из себя Scanline рендеринг? Предположим, что нам необходимо получить изображение разрешением 300Х200. Программа проводит воображаемую линию через каждый пиксель, вычисляя, какие полигоны лежат на пути этой линии и вычисляет необходимый цвет пикселя, в зависимости от того, какие текстуры и цвета были назначены полигонам, встретившимся на пути этой воображаемой линии. Затем берется следующий пиксель, затем следующий – и так до конца.

Основной проблемой этого способа является отделение видимых полигонов от невидимых. В первых поколениях такого рода рендереров процесс вычисления полигонов начинался с самой дальней точки от зрителя и каждый новый полигон закрашивал предыдущий. Такой подход далек от идеала из-за множества ненужных операций. Чтобы решить эту проблему используется Z-буфер. Программа вычисляет все полигоны, лежащие на пути воображаемой линии и назначает каждому полигону Z-значение в зависимости от его удаленности от экрана. Когда настает время рендеринга, обсчитываются только полигоны с наименьшим Z-значением – остальные просто отбрасываются. Такой способ позволяет существенно ускорить процесс рендеринга, но имеет и существенные недостатки, которые будут рассмотрены ниже.

Raytrace рендеринг

Подобно Scanline рендереру, Raytrace рендерер начинает с вычисления воображаемой линии от одного пикселя (кроме того, существует инверсный рендеринг, когда вычисления начинаются от источника света и рендеринг использованием обоих принципов). Когда воображаемая линия встречает на своем пути полигон, случаются три вещи. Сначала вычисляется цвет и яркость на основе прямого освещения источниками света, затем вычисляются углы отражения и преломления (reflection/refraction). На основе параметров отражения/преломления данного полигона луч раздваивается и двигается по двум новым направлениям. Если любой из этих лучей встретит полигон, он раздваивается снова – и так до определенного момента, когда луч либо уйдет за пределы сцены, либо встретит источник света, либо количество отражений/преломлений достигнет определенного установленного числа (recursion level). Когда все лучи закончат свое движение, вычисляется окончательное значение пикселя.

Инверсные трассировщики лучей начинают вычисления от источника света, с огромного количества лучей света, отражающихся от объектов сцены, которые возможно пройдут через нужный пиксель и достигнут зрителя.

Мы думаем, вы представляете себе, с какой легкостью такие способы вычислений могут поглотить миллиарды вычислений и занять огромное количество времени. Создатели таких рендереров обычно дают пользователю возможность точно указать, сколько отражений луча обсчитывать. Иногда пользователь может пользоваться только уже заранее установленными настройками типа good; better; best.

Выгодой такого способа является точность обсчета отражений и преломлений – свет отражается от зеркала либо проходит через воду именно так, как это происходит в реальной жизни. Такой способ рендеринга позволяет точно вычислять тени. Когда луч встречает полигон, программа пытается провести от этого полигона прямой луч к источнику света, если это невозможно – полигон затеняется.

Основные недостатки – огромное число вычислений и исключение из обсчета определенных свойств света (отраженное освещение). В природе нет абсолютно черных теней, т.к. весь мир наполнен отраженным освещением. Многие рендереры пытаются избавиться от этих недостатков двумя путями: они либо добавляют общее освещение (global illumination), которое освещает всю сцену, либо представляют все объекты сцены как отдельные источники света, способные излучать слабый свет.

Ретуширование

Один из наиболее сложных аспектов рендеринга — это алгоритм ретуширования. Разные методы ретуши могут применяться, чтобы увеличить либо качество, либо скорость рендеринга. Мы все знакомы с такими методами как Flat, Phong, Gouraud, но это далеко не все способы имитации вида поверхности. Каждая техника использует разные принципы и выдает разные результаты, каждая техника использует алгоритмы различной сложности.

Все алгоритмы ретуширования пытаются эмулировать то бесконечное число способов, какими луч света реагирует на поверхность в реальном мире. Отражения (reflections), отражение/поглощение света (transmission/absorbtion), рассеивание света (diffraction), преломление света (refraction), смешивание света различных источников (interference). Проще говоря, алгоритм ретуширования используется для вычисления вида поверхности при разном освещении. Самым простым алгоритмом является Flat shading – одноцветный полигон. Небольшим шагом в сторону улучшения качества работы этого алгоритма является его способность изменять оттенок цвета в зависимости от угла, под которым свет падает на поверхность. Таким образом, мы можем произвести простейшую трассировку лучей – проводится воображаемая линия сквозь пиксель экрана пока она не натолкнется на полигон. Затем проводим следующую линию от этого полигона к источнику света и вычисляем получившийся угол. Когда угол вычислен, программа рендерер просто применяет нужную формулу и вычисляет цвет пикселя. Но подобная техника не рассчитана на вычисление теней, т.к. она работает только с одним источником света и не может учитывать освещение данного полигона другими источниками света. К счастью, большинство рендереров решают эту проблему тем или иным способом и нам не придется напрямую сталкиваться с этой проблемой.

Real-Time против Non-Real-Time

Реал-тайм рендереры (основанные чаще всего на принципе scanline) созданы в первую очередь для скорости, а не для качества. Чаще всего их можно встретить в играх, различных симуляторах реального времени или в пакетах 3D моделирования. Основной выгодой использования принципа Scanline – это скорость, но для того, чтобы эмулировать различные визуальные эффекты она мало подходит. Для их реализации используются различные трюки. Чтобы эмулировать поведение света, сцена просчитывается в несколько проходов.

Например, если необходимо создать эффект объемного дыма, создается текстура дыма и накладывается на анимированную плоскую поверхность, но если нужно посмотреть на этот дым, скажем, сквозь оконное стекло, сцену необходимо просчитать дважды – первый раз для создания дыма, и второй – чтобы наложить на нее текстуру окна. Разумеется, если слишком увлечься созданием эффектов, то это приведет к существенной потере скорости.

Реал-тайм рендереры используют множество трюков для достижения высокого качества изображения при сохранении высокой скорости. Z-буфер уже не используется. Для определения невидимых объектов используется другая техника, основанная на иерархическом положении объектов в сцене. Эти принципы применяются в таких играх, как Doom, Quake и др. Текстуры, в основном те, которые используются для стен, обсчитываются заранее с разных точек зрения и сохраняются в отдельных файлах. Затем в реальном времени просчитывается позиция игрока и накладываются наиболее подходящие текстуры. Другие рендереры (как в Quake 3 Arena) используют другую технику Color by Vertex. Все эти техники призваны ускорить процесс рендеринга, но в тоже время существенно ограничивают художников и моделлеров в осуществлении их фантазии.

Если вы создаете 3D сцену для игры, либо для другой программы где будет использован реал-тайм рендерер, вы должны принимать во внимание все ограничения такого типа рендерера и знать способы обхода этих ограничений – но это уже тема для отдельной беседы.

Не все Scanline рендереры работают в реальном времени. Рендереры основанные на этом принципе также доминируют в индустрии кино и телевидения. Всем известные Pixar’s RenderMan и Electric Image’s Camera основаны на принципе Scanline. Есть две причины, по которым эта система используется в этих индустриях, первая – высокий уровень фотореализма не так важен, т.к. кадр появляется на экране на доли секунды, и вторая это скорость. Когда мы имеем дело с теми разрешениями, которые используются в кино-теле индустрии, даже оснащенные супермощной техникой студии рендеринга работают на пределе, и использование технологии трассировки лучей может добавить многие месяцы работы.

Нон-реал-тайм рендереры, такие, какие используются в Softimage, NewTek LightWave или Discreet 3D Studio MAX, направлены на создания высоко фотореалистичных изображений (естественно теряя при этом в скорости). Все они в основном базируются на технологии трассировки лучей. Такие рендереры могут также выпускаться отдельно от пакетов моделирования. Рендереры, основанные на технологии трассировки лучей, это идеальный инструмент для достижения высококачественных изображений, особенно для неподвижных изображений, когда зрители могут тщательно рассмотреть работу и выявить возможные недостатки. Такие рендереры могут с легкостью обрабатывать сложные сцены с большим количеством источников света и использованием отражающих/преломляющих поверхностей.

Следует отметить, что большинство систем рендеринга на сегодняшний день используют обе технологии параллельно и занимаются трассировкой лучей только в том случае, если это необходимо (обусловлено присутствующими в сцене материалами)

Посмотрим на вещи беспристрастно

Мы уже выяснили, что работа всех программ рендеринга состоит из стандартных этапов. Чем же отличаются друг от друга разные программы? Было проведено исследование, чтобы выяснить, чем же отличаются программы рендеринга разных компаний. Большинство компаний, разумеется, не желает делиться секретами своих технологий, но кое-что все же удалось узнать.

Разумеется, каждая компания утверждает, что ее продукт уникален, и что недостатки качества изображения зависят от пользователя, не удосужившегося настроить программу и воспользовавшегося предустановленными настройками (default).

По заявлению одного из специалистов компании NewTek, люди просто привыкли, что разным продуктам присуще разное качество конечных изображений. Например продукты Alias и LightWave выдают более органичные изображения, тогда как Max лучше работает с такими материалами как пластик и металл. Все это результат лени, и нежелания тратить время на получение нужного результата. При определенных усилиях можно получить совершенно одинаковые результаты в разных программах.

Кроме того, каждая компания заявляет, что именно ее рендерер является самым быстрым. Но такие заявления очень трудно доказать (впрочем как и опровергнуть), так как для этого необходимо создать равные условия работы – а это довольно сложно, учитывая, что программы работают с разными пакетами 3D моделирования. Что можно сказать наверняка, так это то, что Pixar RenderMan и Electric Image Camera работают более быстро, чем их аналоги, основанные на трассировке лучей.

В методе трассировки лучей довольно мало способов ускорить процесс. Первый и главный способ – мультипроцессорная обработка сцены, такая функция встроена практически во все популярные пакеты 3D- моделирования и рендереры. Большинство из них также поддерживают сетевой рендеринг. Все зависит от того, сколько вы готовы платить – LightWave распространяет эти функции бесплатно, в других пакетах необходимо покупать отдельную лицензию на каждую машину, участвующую в рендеринге.

Maya

По мнению многих профессионалов Maya обладает самыми лучшими инструментами для анимации мягких тел. Эти инструменты позволяют данной программе создавать очень реалистичную анимацию ткани и воды. Еще одна уникальная черта данной программы – интерактивный рендерер, позволяющий практически мгновенно видеть результаты работы, включая освещение, текстуры, линзы и другие эффекты.

Еще одни трюк этой программы, это то, что перед финальным рендерингом она разбивает сцену на блоки. Для каждого блока оценивается время рендеринга и если оно совпадает с желанием пользователя – блок отправляется на финальный рендеринг, если ориентировочное время рендеринга выходит за установленные рамки, блок разбивается на новые блоки — и так далее. Также Maya проводит оценку видимости объектов перед рендерингом и в процессе рендеринга эти объекты просто пропускаются.

NewTek LightWave

Считается, что LightWave обладает одним из лучших рендереров. По заявлениям NewTek, их продукт является самым быстрым и точным (впрочем, так говорят все компании о своих продуктах). LightWave использует 96-битную глубину цвета. Новая версия пакета будет обладать способностью обсчитывать анимацию методом Radiosity (впервые на рынке подобных продуктов). Эта программа также поддерживает мультипроцессорный и сетевой рендеринг и выборочную трассировку лучей.

Pixar RenderMan

RenderMan является основным рендерером кино-теле индустрии. Его основным преимуществом является скорость и способность обсчитывать сцены высокой сложности (с многими тысячами полигонов). Разработчики данной программы также гордятся качеством выполнения antialiasing и motion blur, точностью настроек камеры.

RenderMan – это scanline рендерер, поэтому для работы ему требуется набор шейдеров (shader) для создания реалистичных световых эффектов. Разработчики программы создали целый язык, на котором можно программировать шейдеры, но это довольно сложно и многие компании нанимают специалистов для программирования шейдеров. Разумеется Pixar обладает стандартной библиотекой шейдеров которую вы можете использовать, кроме того, существует много отдельных студий, занимающихся их созданием.

RenderMan – это только программа рендеринга без возможности моделирования. Вам придется создавать и анимировать сцены в других программах, а затем передавать их в RenderMan для финального рендеринга. Для этой цели существуют дополнительные программы.

Electric Image Camera

Данная программа является аналогом RenderMan и также ориентирована на кино-теле индустрию. Ее показатели и принцип работы практически совпадает с RenderMan. Единственное различие – программирование шейдеров не является таким сложным процессом и требует лишь знаний C и C++.

 Discreet 3D Studio MAX

Max – это рабочая лошадка 3D индустрии во всех областях: рендеринг, моделирование, анимация. Это, возможно, самая гибкая программа т.к. вся ее работа основана на плагинах. Таким образом вы можете добавить в нее те функции, которые вам необходимы и настроить программу под ваши нужды. В этом Max далеко обогнал всех своих конкурентов. Таким образом, если вам не нравится работа встроенного рендерера, вы можете с легкостью поменять его на дюжину других, которых он поддерживает.

 Softimage Mental Ray
Данная программа использует комбинацию scanline и raytracing. Также есть возможность программировать свои собственные шейдеры (если вы знаете C или C++). Если такая задача вас пугает – существует множество уже готовых.

Что нас ждет в будущем

Какие же улучшения в области рендеринга нас ждут в будущем? Phil Miller, исполнительный менеджер Max говорит: «Скорость – это необязательно следующий шаг. Мы уже знаем как повторить большинство тех образов, которые мы видим в реальной жизни. Мы можем повторить 95% эффектов реальной жизни, но каждый новый уровень реализма требует удвоения количества расчетов и при этом только слегка приближает нас к реальности. Возможно теперь, когда производительность процессоров так выросла, мы сможем осуществить это».

Brad Peeble, сотрудник NewTek соглашается: «В настоящее время процесс развития рендеринга идет в двух направлениях. Первое — реал-тайм рендеринг, но с большим уровнем физического реализма и световых эффектов – это нас ждет в скором будущем, с ростом производительности процессоров нам уже не нужно будет имитировать поведение света – мы сможем точно рассчитать его. Второе – обогнать фотореализм. Мы хотим иметь возможность создавать сцены, которые будут выглядеть лучше реальности».

Автор — Guy Wright

Что такое рендер?




– Автор:

Игорь (Администратор)



В рамках данного обзора, я расскажу вам что такое рендер, а так же про связанные с этим особенности.

Игры, анимация, фильмы с невообразимыми мирами и многое многое. Все это связано со словом рендер. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в Интернете часто можно встретить упоминание этого слова. Однако, что это такое и зачем нужно знают далеко не все. Поэтому далее рассмотрим этот термин более подробно.

Примечание: Материал предназначен для начинающих и обычных пользователей.

Примечание: Так же советую ознакомиться с тем что такое шейдер.

 

Рендер это

Рендер (рендеринг, визуализация) — это процесс создания изображения на основе модели данных с помощью компьютерных программ. Если говорить простыми словами, то некоторой программе на вход подаются данные вида «кубик расположен в такой-то точке», «шарик расположен в такой-то точке», «забор проходит отсюда туда», «ветер дует отсюда», «туман стелится там-то» и так далее. Иными словами, некие 3D-модели (центр круга там-то, радиус такой-то…). Затем задается точка наблюдения (фокус; но не во всех методах). После чего программа моделирует то изображение (2D картинку), которое бы увидел человек, если бы его глаза находились в точке наблюдения (если используется фокус; без точки это растеризация — об этом далее).

Примечание: Стоит знать, что рендер применяется не только в компьютерной графике. Так, например, создание карты местности или рисунка с помощью радиолокационного сканирования.

Примечание: Кстати, раньше в играх нередко был распространен подход с использованием спрайтов.

Различают два основных типов рендера:

1. Рендеринг в реальном времени. Данный тип подразумевает, что картинка на экране формируется в режиме реального времени. Знакомый всем пример — это игрушки (стрелялки, стратегии и прочие).

2. Предварительный рендер. В данном случае подразумевается, что изображение может формироваться весьма длительный промежуток времени. Знакомый всем пример — это мультипликации, фоны для фильмов, анимация и прочее.

Основное отличие второго от первого состоит в том, что предварительный рендер позволяет получить более качественную картинку, так как для расчета цвета каждого пискеля используется существенно больше доступного времени и мощностей. Абстрактный пример для понимания,1 минута видео из мультика может рендерится порядка десятки часов для сложной анимации.

Еще одно важно техническое отличие. Рендеринг во времени в основном обеспечивается за счет видеокарты, а вот предварительный в большей степени за счет процессора.

Примечание: Важно знать, что во время предварительного рендера загрузка процессора может достигать 100%, поэтому крайне не советуется что-либо делать параллельно. Ведь мало приятного в том, чтобы, из-за, например, блуждания по интернету в браузере, пришлось заново запускать 10-часовой рендер.

 

Методы рендеринга

Существует большое количество методов рендеринга, но наиболее известными являются следующие три:

1. Растеризация (Scanline). Данный метод подразумевает, что расчет происходит не попиксельно, а целыми гранями, полигонами и крупными участками поверхности. При этом в рисунке никак не учитывается эффект перспективы относительно наблюдателя или рядом находящихся объектов. Иными словами, при растеризации формируются только те полигоны, которые ближе всего по оси Y. Поэтому никаких динамических теней, отражений и прочего не предусмотрено (только зашитая статика окраски полигона). Однако, данный метод позволяет очень быстро генерировать изображения, поэтому он используется во многих играх.

2. Трассировка лучей (Raytracing). Данный метод подразумевает, что расчет цвета пикселей происходит следующим образом. Существует условный экран с 2D-изображением и точка фокуса относительно этого экрана. Из точки фокуса «как бы» выпускаются лучи в сторону сцены (каждого пикселя этого условного экрана). Если встретился 3D-объект, то используется его цвет. Если же объекта в сцене нет, то используется цвет фона. При этом каждый луч отскакивает от трехмерных объектов некоторое количество раз и тем самым корректируются цвета остальных пикселей (чем больше отскоков, тем выше качество картинки и ее реалистичность). Данный метод требует достаточно много вычислительных мощностей, поэтому он чаще всего применяется для предварительного рендера, нежели для визуализации в реальном времени.

Примечание: Облеченным методом является Raycasting, при котором лучи не отскакивают. Расчет происходит только для первого столкновения с 3D-объектом.

3. Расчет отраженного луча (Radiosity). Данный метод подразумевает, что каждый пиксель или небольшой участок наделяются определенным цветом. Каждый их этих пикселей (участков) может излучать, поглощать или отражать лучи. Затем для каждого пикселя (участка) происходит учет накопления лучей и формируется более реалистичный цвет (вторичные отражения, мягкие тени и прочее). Таким образом, картинка становится более качественной (чем больше итераций подсчета, тем выше качество). Данный метод требует очень много вычислительных ресурсов, поэтому он применяется в предварительной визуализации.

Теперь, вы знаете что такое рендер, зачем он нужен и для чего применяется.

☕ Хотите выразить благодарность автору? Поделитесь с друзьями!

  • Что такое dll файл (библиотека)?
  • Что такое Ethernet?
Добавить комментарий / отзыв

Критические этапы рендеринга — Web Performance

Критические этапы рендеринга (Critical Rendering Path) — это последовательность шагов, которые выполняет браузер, когда преобразуется HTML, CSS и JavaScript в пиксели, которые вы видите на экране. Оптимизация этих шагов улучшает производительность рендера. Эти этапы включают в себя работу с Document Object Model (DOM), CSS Object Model (CSSOM), деревом рендера (render tree) и компоновкой объектов (layout)

Объектная модель документа DOM создаётся в тот момент, когда браузер парсит HTML. Этот HTML может запрашивать JavaScript, который может модифицировать DOM. HTML может запросить стили, которые участвуют в создании CSS Object Model. Движок браузера комбинирует эти две объектные модели, чтобы создать дерево рендера (render tree). Компоновка (layout) определяет размеры и позицию каждого элемента на странице. Как только компоновка определена — пиксели отрисовываются на экране.

Оптимизация критических этапов рендеринга улучшает время до первого рендера. Понимание и оптимизация этих этапов чрезвычайно важны для того, чтобы рендерить приложение с нужной частотой кадров (60 кадров в секунду, fps) и предоставить пользователю удобный, плавный интерфейс.

Производительность Web-приложений включает в себя запросы к серверу, получение ответов, загрузку, парсинг и выполнение скриптов, рендеринг, компоновку и отрисовку пикселей. 

Загрузка веб-страницы или приложения начинается с запроса HTML. Сервер возвращает HTML заголовке (headers) и некоторые данные. Браузер начинает парсить полученный ответ HTML, преобразуя полученные байты в DOM-дерево. Браузер создаёт новый запрос каждый раз, когда он находит ссылки на внешние ресурсы, будь то файлы стилей, скриптов или ссылки на изображения. Некоторые запросы являются блокирующими. Это означает, что пока такие запросы выполняются — другие запросы приостанавливается. Браузер продолжает парсить HTML и создавать DOM до тех пор, пока запрос на получение HTML не подходит к концу. После завершения парсинга DOM, браузер конструирует CSS модель. Как только эти модели сформированы, браузер строит дерево рендера (render tree), в котором вычисляет стили для каждого видимого элемента страницы. После формирования дерева происходит компоновка (layout), которая определяет положение и размеры элементов этого дерева. Как только этап завершён — страница рендерится. Или «отрисовывается» (paint) на экране.

Document Object Model

Построение DOM инкрементально. Ответ в виде HTML превращается в токены, которые превращаются в узлы (nodes), которые формируют DOM дерево. Простейший узел начинается с startTag-токена и заканчивается токеном endTag. Узлы содержат всю необходимую информацию об HTML элементе, соответствующем этому узлу. Узлы (nodes) связаны с Render Tree с помощью иерархии токенов: если какой-то набор startTag и endTag-токенов появляется между уже существующим набором токенов, мы получаем узел (node) внутри узла (node), то есть получаем иерархию дерева DOM.

Чем больше количество узлов (node) имеет приложение, тем дольше происходит формирование DOM tree, а значит дольше происходит обработка критических этапов рендеринга. Измеряйте! Несколько лишних узлов (node) не сделают погоды, но divitis обязательно приведёт к подвисаниям.

CSS Object Model

DOM несёт в себе всё содержимое страницы. CSSOM содержит все стили страницы, то есть данные о том, как стилизовать DOM. CSSOM похож на DOM, но всё же отличается. Если формирование DOM инкрементально, CSSOM — нет. CSS блокирует рендер: браузер блокирует рендеринг страницы до тех пор, пока не получит и не обработает все CSS-правила. CSS блокирует рендеринг, потому что правила могут быть перезаписаны, а значит, необходимо дождаться построения CSSOM, чтобы убедиться в отсутствии дополнительных переопределений.

У CSS имеются свои правила валидации токенов. Помните, что C в CSS означает «Cascade». CSS правила ниспадают каскадом. Иными словами, когда парсер преобразует токены в узлы (nodes), вложенные узлы наследуют стили от родительских. Инкрементальная обработка недоступна для CSS, потому что набор следующих правил может перезаписать предыдущие. Объектная модель CSS (CSSOM) строится по мере парсинга CSS, но она не может быть использована для построения дерева рендера (render tree), потому что может оказаться так, что следующий набор правил может сделать какой-либо из узлов дерева невидимым на экране. Это может привести к лишнему вызову компоновки и перерасчёта стилей.

Говоря о производительности селекторов (selector), наименее специфичные селекторы срабатывают быстрее. Например, .foo {} сработает быстрее .bar .foo {}. В первом случае, условно, понадобится одна операция, чтобы найти элемент .foo, во втором случае, сначала будут найдены все .foo, а потом браузер пройдёт вверх по дереву в поисках родительского элемента .bar. Более специфичные селекторы требуют от браузера большего количества работы, но эти проблемы, вероятно, не стоят их оптимизации.

Если вы измерите время, требуемое на парсинг CSS, вы будете удивлены тем, как быстро работают браузеры. Более специфичные правила более затратны, потому что требуют обхода большего числа узлов в DOM дереве, но эта дороговизна обходится довольно дёшево, особенно в сравнении с другими узкими местами производительности. Сначала измеряйте. Потом оптимизируйте, если это действительно необходимо. Вероятно, специфичность селекторов не то, что действительно затормаживает ваше приложение. Когда дело доходит до оптимизации CSS, улучшение производительность селекторов ускоряет рендеринг лишь на микросекунды. Существуют другие пути оптимизации CSS, такие как унификация, разделение CSS-файлов на разные файлы на основе media-queries.

Дерево рендера (Render Tree)

Дерево рендера охватывает сразу и содержимое страницы, и стили: это место, где DOM и CSSOM деревья комбинируются в одно дерево. Для построения дерева рендера браузер проверяет каждый узел (node) DOM, начиная от корневого (root) и определяет, какие CSS правила нужно присоединить к этому узлу. 

Дерево рендера охватывает только видимое содержимое. Например, секция head (в основном) не содержит никакой видимой информации, а потому может не включаться в дерево. Кроме того, если у какого-то узла стоит свойство display: none,  оно так же не включается в дерево (как и потомки этого узла).

Компоновка (Layout)

В тот момент, когда дерево рендера (render tree) построено, становится возможным этап компоновки (layout). Компоновка зависит от размеров экрана. Этот этап определяет, где и как на странице будут спозиционированы элементы и каковы связи между элементами.

Что насчёт ширины элемента? Блочные элемент по определению имеют ширину в 100% от ширины их родителя. Элемент с шириной в 50% будет иметь ширину в два раза меньше родительской. Если не указано иного, элемент body имеет ширину 100%, то есть 100% ширины родителя — видимой области viewport (окна документа).

Мета тэг viewport, который вы можете указать в Head страницы, определяет ширину видимой области и влияет на компоновку. Без этого тэга браузеры используют ширину «по умолчанию», которая обычно составляет 960px. В браузерах, открывающихся по умолчанию в полноэкранном режиме, например, в браузере телефона, установка тега <meta name="viewport" content="width=device-width"> установит ширину видимой области в 100% от ширины экрана устройства, вместо того, чтобы использовать ширину по умолчанию. Эта ширина (device-width) изменяется каждый раз, когда пользователь поворачивает телефон. Это приводит к запуску этапа компоновки. Равно как и при изменении размеров окна в обычном браузере.

На производительность компоновки (layout) непосредственно влияет DOM — чем больше узлов (nodes) в вашем документе, тем больше времени понадобится на перерасчёт позиций и размеров всех элементов. Компоновка может стать узким местом, ведущим к зависаниям, особенно если выполняет одновременно со скроллом или другой анимацией. И хотя задержка 20мс при загрузке или переориентации экрана может быть приемлемой, это всё равно может привести к подвисаниям при анимации и скролле. Каждый раз, когда дерево рендера (render tree) модифицируется, например, из-за добавления узла (node), его модификации или при изменении стилей box-модели, запускается компоновка.

Для уменьшения частоты и продолжительности этого этапа, группируйте обновления экрана и избегайте анимации свойств, связанных с box-моделью элементов.

Отрисовка (Paint)

Последний этап в нашем списке — отрисовка (paint) пикселей на экране. Когда дерево рендера (render tree) создано, компоновка (layout) произошла, пиксели могут быть отрисованы. При первичной загрузке документа (onload) весь экран будет отрисован. После этого только необходимые к обновлению части экрана будут перерисовываться, так как браузер старается оптимизировать процесс отрисовки, избегая ненужной работы. Так, если у вас в документе есть два элемента, перерисовываться будет только тот, который вы изменили. Время отрисовки зависит от того, какой тип обновления применился к дереву рендера (render tree). И хотя отрисовка — это очень быстрый процесс, и он, вероятно, слабо влияет на производительность, очень важно помнить, что оба этапа — компоновка (layout) и отрисовка (paint) должны работать сообща и укладываться в частоту обновления кадров. Каждое CSS-свойство, применяемое к любому узлу (node) увеличивает время отрисовки, но полное удаление стиля, способное сэкономить вам 0.001мс, вряд ли даст вам желаемый результат, но зато с лёгкостью ухудшит пользовательский опыт. Помните — сначала нужно измерять, а потом оптимизировать только необходимое!

Улучшайте загрузку страницы с помощью приоритизации ресурсов, с помощью контролирования порядка, в котором они грузятся и с помощью уменьшения размеров файлов. Главные подсказки здесь:

  1. Уменьшайте количество критических ресурсов, откладывая их загрузку, помечая их как async и/или группируя их;
  2. Оптимизируйте количество необходимых запросов, а так же размеры файлов;
  3. Оптимизируйте порядок так, чтобы критические ресурсы загружались в первую очередь, сокращая таким образом длину критических этапов рендеринга.

Что такое 3D-рендеринг в конвейере компьютерной графики?

Процесс рендеринга играет решающую роль в цикле разработки компьютерной графики. Рендеринг — это наиболее технически сложный аспект 3D-производства, но на самом деле его можно довольно легко понять в контексте аналогии: подобно тому, как фотограф фильма должен проявить и распечатать свои фотографии, прежде чем их можно будет отобразить, профессионалы компьютерной графики обременены аналогичным бременем. необходимость.

Когда художник работает над трехмерной сценой, модели, которыми он манипулирует, на самом деле являются математическим представлением точек и поверхностей (точнее, вершин и многоугольников) в трехмерном пространстве.

Термин «рендеринг» относится к вычислениям, выполняемым механизмом рендеринга программного пакета 3D для перевода сцены из математического приближения в окончательное 3D-изображение. Во время этого процесса пространственная, текстурная и световая информация всей сцены объединяется для определения значения цвета каждого пикселя в сглаженном изображении.

Два типа визуализации

Существует два основных типа рендеринга, главное различие которых заключается в скорости вычисления и финализации изображений.

  1. Рендеринг в реальном времени : Рендеринг в реальном времени наиболее широко используется в играх и интерактивной графике, где изображения должны вычисляться из 3D-информации в невероятно быстром темпе. Поскольку невозможно точно предсказать, как игрок будет взаимодействовать с игровой средой, изображения должны отображаться в «реальном времени» по мере развития действия.
  2. Скорость имеет значение : Чтобы движение выглядело плавным, на экране должно отображаться не менее 18–20 кадров в секунду.При меньшем значении действие будет прерывистым.
  3. Методы : Рендеринг в реальном времени значительно улучшен за счет специального графического оборудования и предварительной компиляции максимально возможного количества информации. Большая часть информации об освещении игровой среды предварительно вычисляется и «запекается» непосредственно в файлах текстур среды для повышения скорости рендеринга.
  4. Автономный или предварительный рендеринг : Автономный рендеринг используется в ситуациях, когда скорость менее важна, а вычисления обычно выполняются с использованием многоядерных процессоров, а не выделенного графического оборудования.Автономный рендеринг чаще всего встречается в анимации и работе с эффектами, где визуальная сложность и фотореализм соответствуют гораздо более высоким стандартам. Поскольку нет ничего непредсказуемого в том, что будет отображаться в каждом кадре, большие студии, как известно, выделяют до 90 часов времени рендеринга на отдельные кадры.
  5. Фотореализм : поскольку автономный рендеринг происходит в течение неограниченного периода времени, можно достичь более высокого уровня фотореализма, чем при рендеринге в реальном времени. Персонажи, окружение и связанные с ними текстуры и источники света обычно имеют большее количество полигонов и файлы текстур с разрешением 4k (или выше).

Методы рендеринга

Для большей части рендеринга используются три основных вычислительных метода. У каждого есть свой набор преимуществ и недостатков, что делает все три варианта жизнеспособными в определенных ситуациях.

  • Линия развертки (или растеризация) : Отрисовка строки развертки используется, когда скорость является необходимостью, что делает его методом выбора для визуализации в реальном времени и интерактивной графики. Вместо того, чтобы рендерить изображение пиксель за пикселем, средства рендеринга строки развертки вычисляют полигон за полигоном.Методы развертки, используемые в сочетании с предварительно вычисленным (запеченным) освещением, могут достигать скорости 60 кадров в секунду или выше на высокопроизводительной видеокарте.
  • Трассировка лучей : При трассировке лучей для каждого пикселя сцены один или несколько лучей света трассируются от камеры до ближайшего 3D-объекта. Затем световой луч проходит через заданное количество «отскоков», которые могут включать отражение или преломление в зависимости от материалов в 3D-сцене. Цвет каждого пикселя вычисляется алгоритмически на основе взаимодействия светового луча с объектами на его трассированном пути.Трассировка лучей обеспечивает больший фотореализм, чем сканированная линия, но работает экспоненциально медленнее.
  • Радиальность : в отличие от трассировки лучей, радиосвет рассчитывается независимо от камеры и ориентирован на поверхность, а не попиксельно. Основная функция излучения — более точное моделирование цвета поверхности за счет учета непрямого освещения (отраженного рассеянного света). Сияние обычно характеризуется мягкими градуированными тенями и растеканием цвета, когда свет от ярко окрашенных объектов «просачивается» на близлежащие поверхности.

На практике радиосити и трассировка лучей часто используются в сочетании друг с другом, используя преимущества каждой системы для достижения впечатляющих уровней фотореализма.

Программное обеспечение для рендеринга

Хотя рендеринг основан на невероятно сложных вычислениях, современное программное обеспечение предоставляет простые для понимания параметры, благодаря которым художнику не приходится иметь дело с лежащей в основе математикой. Механизм рендеринга входит в состав всех основных программных пакетов 3D, и большинство из них включает пакеты материалов и освещения, которые позволяют достичь потрясающих уровней фотореализма.

Два самых распространенных движка рендеринга

  • Mental Ray : В комплекте с Autodesk Maya. Mental Ray невероятно универсален, относительно быстр и, вероятно, является наиболее компетентным средством визуализации для изображений персонажей, которым требуется подповерхностное рассеяние. Mental Ray использует комбинацию трассировки лучей и «глобального освещения» (радиосити).
  • V-Ray : Обычно V-Ray используется вместе с 3DS Max — вместе эта пара абсолютно не имеет себе равных для архитектурной визуализации и рендеринга окружающей среды.Основными преимуществами VRay перед его конкурентом являются его инструменты освещения и обширная библиотека материалов для архивации.

Рендеринг — это технический предмет, но он может быть довольно интересным, если вы действительно начнете более подробно рассматривать некоторые из распространенных техник.

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой

Недостаточно подробностей

Сложно понять

Что такое 3D-рендеринг?

Есть большая вероятность, что вы сегодня видели трехмерное изображение.

Если вы смотрите мультфильмы, листаете журнал, просматриваете рекламные щиты в утренних поездках на работу или просматриваете социальные сети на телефоне, вы наверняка столкнетесь с изображениями, созданными с помощью процесса, известного как 3D-рендеринг. Фактически, трехмерные изображения стали важной формой визуального контента для маркетологов, рекламодателей, производителей контента и других.

И хотя 3D-изображения, вероятно, стали стандартной частью вашей повседневной жизни, они далеко не просты за кадром.Вот посмотрите на процесс 3D-рендеринга этих динамических изображений.

Что такое 3D-рендеринг?

3D-рендеринг — это процесс преобразования информации из 3D-модели в 2D-изображение. 3D-рендеринг можно использовать для создания разнообразных изображений, от намеренно нереалистичных (см. Рис. 1) до так называемых фотореалистичных. Последние настолько похожи на изображения, снятые традиционной камерой, что большинство потребителей не могут отличить 3D-рендеринг от «настоящей» фотографии (см. Рис. 2).

Запланировать 3D-демонстрацию

За каждым трехмерным изображением, реалистичным или нет, стоит процесс визуализации, который начинается с трехмерного моделирования.

Процесс 3D-рендеринга сложен. Вначале это означало, что он был доступен только крупным организациям с большими карманами и большим количеством ресурсов. Подумайте: высокобюджетные киностудии, которые производили такие фильмы, как сериалы Властелин колец и Гарри Поттер .

Сегодня доступность меняется.Программное обеспечение и инструменты, необходимые для выполнения процесса 3D-рендеринга, улучшились и стали более доступными. Теперь организации практически любого размера могут создавать трехмерные изображения, не расходуя весь свой маркетинговый бюджет. Давайте посмотрим на процесс 3D-рендеринга, чтобы понять, как это возможно.

Как работает 3D-рендеринг?

Процесс 3D-рендеринга включает в себя сочетание стратегии, программного обеспечения и артистизма. Недостаточно иметь план того, какие элементы вы хотите визуализировать в 3D, вы также должны иметь правильные инструменты и достаточный опыт, чтобы конечный продукт выглядел привлекательным для зрителей.

Вот что включает в себя процесс 3D-рендеринга:

  • 3D-моделирование: На этом этапе объект или сцена, которые должны быть визуализированы в 3D, представлены цифровой моделью, которая представляет собой математическое выражение, представляющее поверхность объекта или сцены. Люди, которые создают 3D-модели (также известные как 3D-художники), используют для этого программное обеспечение.
    • Освещение: на этом этапе рендеринга используются программные алгоритмы для имитации естественного или профессионального освещения.Эффекты освещения создаются в программе для 3D-моделирования, чтобы усилить иллюзию трехмерности изображения. В случае фотореалистичных 2D-изображений освещение также может усилить воспринимаемую трехмерность изображения.
    • Текстурирование: на этом этапе программа отображает текстуру поверхностей, существующих в 3D-модели. Он делает это путем сбора информации об изменениях света и цвета, которые сигнализируют нашему мозгу о наличии различных текстур. Текстурирование — ключ к созданию фотореалистичных 3D-изображений; обратите внимание на рис. 1, как нереалистичные яблоки выглядят совершенно гладкими.
  • Рендеринг: Это фактический акт создания изображения. На этом этапе программное обеспечение для 3D-моделирования преобразует модель в изображение с высоким разрешением, которое затем можно включить в широкий спектр визуального контента.
  • Улучшение: После завершения рендеринга 3D-художники обычно должны выполнить дополнительное редактирование, чтобы настроить внешний вид изображения. Это может включать сочетание освещения, текстурирования или других процессов редактирования, обеспечивающих полировку изображения, которая соответствует ожиданиям клиента и превосходит их.После того, как визуализированное изображение было уточнено и признано завершенным, трехмерное изображение можно использовать в любых без исключения приложениях. На рисунке 2 показан пример полностью визуализированного фотореалистичного 2D-изображения.

Рисунок 2: Фотореалистичное 3D-изображение

Сколько времени занимает 3D-рендеринг?

Время, необходимое для создания трехмерного изображения, зависит от контекста и вашей отправной точки. Давайте рассмотрим несколько примеров, чтобы понять, сколько времени требуется для создания 3D-рендеринга.

Пример 1: 3D-изображения для каталога продуктов

Бренд B2C, стремящийся оптимизировать свои усилия по фотографии в электронной коммерции, может обратиться к 3D-рендерингу для создания фотореалистичных изображений всего своего каталога. (Фактически, это обычное приложение программного обеспечения Threekit.)

Поговорите с экспертом по 3D

Мы видели, как такие бренды создают около миллиона фотореалистичных изображений с высоким разрешением в течение выходных. Этот бренд использует эти изображения на своем веб-сайте, ориентированном на клиентов, где они заменяют традиционные фотографии продуктов, которые были бы сняты во время фотосессии.В этом случае 3D-рендеринг выполняется на несколько порядков быстрее, чем альтернатива, которой является традиционная фотография продукта.

Пример 2: 3D-изображения для настройки продукта

Еще одно возможное приложение для 3D-рендеринга — использовать его, чтобы позволить покупателям видеть настройки продукта, которые они делают в режиме реального времени, делая покупки на вашем веб-сайте.

В этом приложении (также называемом интерактивным 3D) можно мгновенно создавать 3D-рендеринг в реальном времени.Таким образом, покупатель может изменить цвет продукта или включенных функций и сразу увидеть, как будут выглядеть эти изменения (см. Рисунок 3).

Рисунок 3: Визуализация шоу в реальном времени. Посетите нашу живую демонстрацию обуви прямо сейчас!

Пример 3. Создание трехмерных изображений с нуля

Оба приведенных выше примера предполагают, что у вас есть 3D-файл вашего продукта, готовый к работе. Если вы этого не сделаете, процесс создания визуализации займет немного больше времени, так как может потребоваться некоторое время для разработки исходной модели, используемой для создания трехмерных визуализированных изображений.

Хотите испытать 3D-рендеринг? Позвольте нам создать трехмерное изображение одного из ваших продуктов, чтобы вы могли понять, как работает этот процесс.

Сколько стоит 3D-рендеринг?

Стоимость 3D-рендеринга зависит от того, как вы хотите его использовать. Однако, как мы упоминали выше, программные продукты, доступные сегодня, означают, что 3D-рендеринг намного доступнее, чем это было даже десять лет назад. 3D-изображения теперь доступны для самых разных производителей.

Также полезно подумать о стоимости 3D-рендеринга по сравнению с его основными альтернативами:

  • Традиционная товарная фотография: как по времени, так и по деньгам, 3D-рендеринг дешевле, чем традиционная товарная фотография.Более того, создание 3D-модели продукта дает вам возможность мгновенно создать изображение под любым углом, который вам может понадобиться. В традиционной товарной фотографии вы ограничены тем, что фотограф снимает в день съемки.
  • Видео о продуктах. Интернет-покупатели все чаще нуждаются в интерактивном контенте. Но снимать видео стоит дорого, и они могут съесть лишнюю полосу пропускания. Трехмерные изображения предлагают эффективную альтернативу: они позволяют клиентам манипулировать продуктом, чтобы просматривать его со всех сторон, в формате GIF или аналогичном формате файла, который меньше по размеру и поэтому требует меньшего объема данных, чем видео.

Еще одно соображение при расчете стоимости 3D-рендеринга заключается в том, что 3D-изображения, как было показано, как увеличивают конверсию, так и снижают отдачу на сайтах электронной торговли. Таким образом, авансовые вложения могут быть окупаемы, поскольку бренд продает больше и получает меньшую отдачу благодаря более точным изображениям.

Наконец, файлы, созданные в процессе 3D-рендеринга, позиционируют бренд для создания более богатого визуального контента в будущем, включая дополненную реальность (AR) и виртуальную реальность (VR).Хотя сегодня оба они находятся в относительном зачаточном состоянии, они становятся все более популярными в различных условиях. Бренды, которые могут добавить эти функции на свои сайты, будут лучше всего подготовлены к завтрашней конкуренции в электронной коммерции, развлечениях и других сферах.

Как 3D-рендеринг используется в реальном мире

Поскольку виртуальное изображение продукта способно передавать богатую и сложную визуальную информацию, оно стало ценным типом контента в целом ряде дисциплин.Хотя сначала он стал популярным в телевизионном производстве, кинопроизводстве, разработке видеоигр и других видах развлечений, 3D-рендеринг становится популярным в самых разных отраслях, в том числе в следующих:

  • Розничная торговля, для демонстрации продуктов электронной коммерции онлайн-покупателям и создания прототипов продуктов
  • Недвижимость, предлагать виртуальные 3D-туры по дому
  • Архитектура и автомобильный дизайн, где это зачастую более рентабельно, чем создание чертежей или реальных рабочих моделей проектов.
  • Инжиниринг, для создания технических иллюстраций предлагаемых проектов
  • Медицинская визуализация
  • Аэронавтика

И мы только в начале эры 3D-рендеринга.По мере того, как все больше профессионалов и брендов узнают, насколько доступно современное программное обеспечение для 3D-рендеринга, все больше отраслей будут находить приложения для 3D-рендеринга, которые сделают их процессы более быстрыми и экономичными, предлагая более качественные и коммуникативные визуальные представления их работы.

3D-рендеринг упрощает (и улучшает) жизнь во многих отраслях

3D-рендеринг может изменить жизнь как брендов, так и потребителей. Одно только улучшение изображений для электронной коммерции может означать значительно более высокий уровень удовлетворенности клиентов.Для брендов экономия средств, которую обещают 3D-изображения, воодушевляет с учетом сегодняшней все более визуальной экономики.

Если ваша компания сталкивается с проблемой передачи сложной визуальной информации ясным, красивым и рентабельным способом, подумайте о платформе визуализации, которая предлагает функции 3D-рендеринга изображений как способ продемонстрировать красоту и возможности вашего продукта, одновременно повышая качество обслуживания клиентов. .


Threekit — это программное обеспечение для визуализации продуктов, которое создает фотореалистичные изображения, интерактивные 3D и возможности дополненной реальности, которые помогают предприятиям продавать больше.Чтобы узнать больше, назначьте время с одним из наших товарищей по команде.

Что такое рендеринг в реальном времени и почему он важен

Современные технологии и доступное программное обеспечение подняли рендеринг из отрасли, когда-то предназначавшейся только для компьютерных фанатов, в быстро расширяющуюся область, в которую входят художники, архитекторы, инженеры, разработчики и почти все остальные. солнце. Но у этой технологии есть пределы, из-за которых профессионалы сталкиваются со стенами, когда дело доходит до следующего большого скачка в массовый рендеринг и визуализацию.Итак, когда вы не можете понять, как заставить машину двигаться быстрее, что вы делаете?

Изобретите машину времени.

Да, есть новый горизонт в массовом архитектурном рендеринге и визуализации, и его название — рендеринг в реальном времени, и хотя он не может фактически отправить вас в будущее (пока), это метод, который становится все популярнее и удобнее в использовании. различные сообщества, которые полагаются на пропасть техники рендеринга и визуализации. В этой статье вы узнаете все о рендеринге в реальном времени и о том, почему это важно, когда мы думаем о будущем дизайна и коммуникации между дизайнерами.

Итак? Что это такое?

Рендеринг в реальном времени — это почти то же самое, что и звучит: анимация, которая рендерится так быстро, что кажется, создается в абсолютном реальном времени. Но чтобы полностью понять, что на самом деле происходит под капотом, сначала нам нужно поговорить о конвейере.

Конвейер графического рендеринга, который мы теперь и навсегда будем называть просто «конвейер», не имеет ничего общего с серфингом или быстрой транспортировкой природного газа или сырой нефти.Конвейер представляет собой основу любого механизма визуализации или рендеринга. Здесь происходит рендеринг всех 3D-объектов, источников света, моделей освещения, текстур, камер и многого другого. Некоторые также называют это неспециалистом «магией».

В частности, конвейер рендеринга в реальном времени состоит из трех концептуальных этапов: этап приложения, этап геометрии и этап растеризации. Я не буду утомлять вас более глубоким копанием в этой бездонной технической скважине, но конечный результат — это анимация, которая отображается в реальном времени и измеряется в кадрах, производимых в секунду.

Теперь в рендеринге в реальном времени нет ничего нового. Любой, кто взял в руки контроллер для видеоигр, испытал это на собственном опыте. Индустрия видеоигр внедряет рендеринг в реальном времени в игры на протяжении десятилетий, но только недавно дизайнеры и архитекторы начали использовать некоторые из этих методов для представления своих идей.

Звучит легко, правда? Возможность передать вашему клиенту контроллер PS4 и провести интерактивный виртуальный тур по тому месту, куда собираются потратить его деньги, — это совершенно другой уровень мультимедийных презентаций.Но почему отраслям дизайна и архитектуры требуется так много времени, чтобы адаптировать эту технологию? Почему так много фирм застряли в каменном веке со статическими изображениями и склеенными вместе анимациями, которые больше похожи на диаграммы, чем на иммерсивный репрезентативный опыт?

Легкий ответ — деньги

Так всегда бывает, не так ли? Спросите меня, сколько видеоигр студия Rockstar North недавно потратила на свою мегахитовую игру Grand Theft Auto 5, и я скажу вам цифру с таким количеством нулей в конце, что вы подумаете, что я говорю в двоичном формате.Разработка даже простой сцены, с которой можно взаимодействовать на самом фундаментальном уровне, требует больших затрат времени и средств. Такая цена входного билета сразу же отпугивает большинство архитектурных и дизайнерских фирм, у которых есть ограниченное количество времени и денег, чтобы составить презентацию дизайна, и которые почти никогда не будут тратить их на что-то столь экстравагантное.

Другой ответ — ответ, который я считаю более верным, чем просто деньги — заключается в том, что архитекторы понятия не имеют, как реализовать этот тип опыта.В профессии, где контроль часто является вашим единственным союзником, передача этого контроля кому-то, кто может не понимать дизайн на фундаментальном или даже поверхностном уровне, так же нелепо, как не носить черную водолазку на работе сегодня. Архитекторы проводят презентации, которые настолько консервативны и ухожены, что у тех, кто их просматривает, остается только один возможный вывод об обоснованности и концептуальной стойкости предложения.

В конечном счете, речь идет о незнании потенциально эффективного способа объяснения идей, которые всегда были показаны в красивой картинке.И хотя природа этих изображений с годами неизбежно эволюционировала, поскольку технологии привели к компьютерному реализму, основа осталась относительно нетронутой. Все указывает на контроль. Статическое изображение или даже заранее спланированная анимация предлагает мертвую хватку контролируемых входов и выходов, что приводит к идеальному представлению идеи для всеобщего обозрения. Достоинства дизайна в этом сценарии в большей степени связаны с навыками, необходимыми для рассказа истории, чем с самой историей.

Итак, вы можете представить себе реакцию архитектора или дизайнера «олень в свете фар», когда к нему обращаются с намерением отказаться от части контроля, чтобы предоставить людям более реалистичную интерактивную версию своего дизайна. Это страшно, потому что впервые ваш проект будет оценен с беспрецедентной точностью еще до того, как из земли выйдет всего одна лопата с землей.

Улучшение процесса

Хотя передача такого контроля во время презентации клиенту может быть территорией, которую мы никогда не окажемся в мире дизайна и архитектуры, я рассматриваю рендеринг в реальном времени как важную ступеньку в создании процесс проектирования лучше.Вот где действительно начинают проявляться достоинства технологии.

Процесс разработки — это непрерывный цикл испытаний и отзывов, испытаний и отзывов, испытаний и отзывов — до тех пор, пока вы не собьете крайний срок или не закончатся деньги. Хорошие архитекторы и дизайнеры с большим уважением отстаивают свой процесс, поскольку это двигатель, который приводит в действие всю их производственную машину. И если процесс — это двигатель, то обратная связь — это масло — жизненная сила, заставляющая работать все остальные части.Обратная связь подскажет, что правильно, а что нет, а ее анализ подскажет дизайнеру, как улучшить ситуацию. Рендеринг в реальном времени предоставит дизайнеру аудиовизуальную обратную связь, не похожую на все, что мы видели раньше.

Идея такова: архитектор вложит средства в людей, знакомых с технологией рендеринга в реальном времени, которые построят интерактивный мир вокруг объекта любого конкретного проекта. В начале проекта эта интерактивная среда может использоваться командой дизайнеров для тестирования концепций, идей и, в конечном итоге, полноценного опыта, который вращается вокруг того, что в конечном итоге будет построено.Обратная связь идет от предвзятого суждения о статичном объекте к непредсказуемой эмоциональной и физиологической реакции на что-то, что атакует чувства информацией, касающейся света, пространства, материала и движения одновременно. У меня пена изо рта, просто думая об этом.

Более того, недавний всплеск технологий виртуальной реальности значительно продвинул этот цикл обратной связи. У него есть потенциал для добавления уровней глубины и вывода, которые заставят дизайнеров реагировать и принимать проектные решения на основе почти 1: 1 аналогичного опыта того, что должно быть реализованным зданием.

Конечно, есть ограничения

Помните все эти разговоры о деньгах? Да … это все еще актуально. Несмотря на невообразимый потенциал рендеринга в реальном времени, потребуется крупная фирма с существенным бюджетом на дизайн, чтобы сделать это реально возможным. Эти фирмы, безусловно, существуют, и я не удивлюсь, если такие компании, как Бьорк Инглес и Норман Фостер, не возятся с возможностями, пока мы говорим. Но для остальных из нас, кто цепляется за свои скудные фиксированные ставки, интерактивные дизайнерские презентации — это нечто большее, чем просто недоступность.Будет интересно посмотреть, как далеко зашли большие пушки, и мы можем заглянуть в будущее, в котором архитектурные бюро будут все больше и больше походить на студии разработки видеоигр.

Всегда есть переломный момент — точка опоры, где стоимость адаптации перекрывается потенциальным доходом от жизненно важной технологии. Энергия никогда не станет устойчивой, пока энергия солнца и ветра не станет более прибыльной, чем сырая нефть. В конце концов, это произойдет, но когда — неизвестно. Рендеринг в реальном времени как инструмент дизайна — то же самое.Как только архитекторы — и, что более важно, клиенты — увидят долгосрочную ценность этих инвестиций, они будут продолжать громко ждать на обочине.

Но по мере того, как эта граница медленно растет, увеличится и число талантливых дизайнеров, которые научатся делать это в школе архитектуры и дизайна. Так же, как это произошло с CAD, SketchUp, Photoshop, VRAY, Rhino и всем остальным, эти методы и программы станут необходимыми инструментами торговли. Иногда эти сдвиги требуют времени для брожения, и это тот, который требует огромного импульса, чтобы получить тягу.И это только вопрос времени.

Что такое штукатурка наружных стен и каковы преимущества?

Внешняя отделка дома — это процесс, при котором штукатур наносит внешнее покрытие стен, которое наносится вручную и с помощью инструментов для защиты кирпичей или блоков, из которых построено здание.

Обычно покрывается краской или настенным покрытием для защиты поверхности штукатурки от трещин или эрозии.

Если внешние стены вашего дома покрыты штукатуркой, необходимо тщательно ухаживать за стеновым покрытием, чтобы избежать трещин и проникновения влаги через штукатурку в дом.

Объяснение рендеринга дома всего за несколько минут.

Штукатурка на внешней части дома подвержена атмосферным воздействиям и эрозии , и если штукатурное покрытие дома не защищено каким-либо настенным покрытием, со временем начнут появляться проблемы, а если их не остановить, они часто усугубляются. , а впоследствии и дороже.

Что такое рендеринг дома?

Визуализация — это процесс, выполняемый командами никогда не красить снова, при котором мы покрываем внешнюю поверхность стены песком и цементом, цветной штукатуркой на основе извести или синтетической смолой.

Это дает дому защиту, уровень во многом зависит от того, какую услугу вы заказываете у нас. Мы наносим обычную штукатурку на основе песка и цемента, но мы всегда защищаем штукатурку защитным атмосферостойким покрытием для стен.

Если ваши внешние стены не визуализируются, скорее всего, они будут «сталкиваться» с по крайней мере какой-либо формой защиты от атмосферных воздействий, даже если она элементарная.

Если ваш дом облицован кирпичом , неокрашенный, то кирпичи, которые вы можете видеть, глядя на стены, будут иметь некоторую форму глазури или покрытия, нанесенного во время производства, что даст дому некоторую защиту.

Эта защита выдерживает постоянное воздействие погодных условий. и через несколько лет поверхность кирпича выветривается и размывается, и могут возникнуть высолы, когда минералы внутри кирпича начинают просачиваться наружу.

Швы между кирпичами также могут выйти из строя, что в конечном итоге приведет к крошению квадратной плоской поверхности кирпича, что приведет к потенциально дорогостоящему ремонту.

Сколько стоит рендеринг?

Что касается затрат, то цена рендеринга зависит от нескольких факторов:

  • РАЗМЕР области стены для рендеринга
  • Текущее СОСТОЯНИЕ стены для рендеринга
  • ДОСТУП: Трехкомнатный полулюкс на тихой улице легче отремонтировать, чем пятиэтажный таунхаус на берегу моря.
  • ПОГОДА: Климатические условия также влияют на стоимость.
  • ВРЕМЕННЫЙ МАСШТАБ: Сколько времени займет работа?
  • АРХИТЕКТУРНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ: На восстановление причудливых молдингов требуется много времени.
  • ТИП используемой штукатурки: известковая штукатурка, песчано-цементная штукатурка или цветная штукатурка — все они имеют разные цены.
  • В СПИСОКЕ: Если вам принадлежит здание, внесенное в список памятников архитектуры, необходимо внимательно отнестись к работе и используемым материалам, кроме того, оформление документов и взаимодействие с местным советом требует времени и денег.
  • Небольшие участки штукатурки мы также можем отремонтировать, если красим ваш дом. Это известно как исправление ошибок
  • .

Рендер Pebbledash

Это, к сожалению, правда о Pebbledash.

Стеновое покрытие было создано в начале прошлого века для защиты от атмосферных воздействий и внешнего вида некачественных кирпичей и блоков, которые использовались для строительства домов во время строительного бума после Первой мировой войны в Великобритании.

Покрытие из гальки со временем выпадает, и ваши стены становятся уязвимыми для непогоды.

Если вы когда-либо пытались покрасить каменную стену, вы поймете, что это не только очень тяжелая работа, но и работа из-за тонкости обычной краски и тяжелой текстуры каменной стены или грубой отливки стены. всегда и в обязательном порядке будет выглядеть совершенно вздорно.

Зачем тратить время зря?

Никогда больше не красить можно распылить. Нанесите специальное покрытие для наружных стен, которое настолько толстое и долговечное, что покрывает неприглядные стены из гальки , оставляя ваш дом с красивой, чистой и однородной отделкой по всему дому.

Преимущества повторного рендеринга на этом не заканчиваются.

Дом не только будет защищен от неблагоприятных погодных условий, но и будет иметь красивый цвет, который НЕ выцветает, не трескается, не трескается и не отслаивается. Гарантия составляет 20 лет!

A Покрытие стен «Никогда больше не красить» также предотвращает попадание влаги в дом, поэтому у вас остается сухой, теплый и красивый дом, независимо от того, сколько ему лет, и вам не придется платить кому-либо за отремонтировать или покрасить!

Мы можем предложить ремонт штукатурки дома (как часть наших работ по покрытию стен), а также полную реконструкцию дома с выбором прочных отделочных покрытий штукатурки.

Если вы хотите узнать больше, почему бы не позвонить нам сегодня?

С нами можно связаться БЕСПЛАТНО по телефону 0800 970 4928

Рендеринг: определение, типы и методы визуализации

Рендеринг — выдающийся метод, широко используемый в архитектуре: давайте подробнее рассмотрим стили и методы визуализации 3D-рендеринга.

Интерактивный рендеринг — важный аспект проектирования и архитектуры зданий.Благодаря своим интерактивным функциям рендеринг является одним из самых эффективных инструментов коммуникации при проектировании, улучшающим качество обслуживания клиентов за счет привлечения визуальных презентаций и обеспечения эффективного управления и анализа работы.

Что такое рендеринг?

Термин рендеринг определяет автоматический процесс создания цифровых изображений из трехмерных моделей с помощью специального программного обеспечения . Эти изображения имитируют фотореалистичную среду, материалы, источники света и объекты проекта или 3D-модели.

Внутренний рендеринг, созданный с помощью Edificius

В частности, рендеринг — это компьютерное изображение, созданное после трехмерного моделирования на основе данных проекта. Созданная геометрическая модель покрывается изображениями (текстурами) и цветами, идентичными реальным материалам, и может быть освещена источниками света, воспроизводящими естественные или искусственные.

Если параметры рендеринга точно установлены в соответствии с природными, то качество текстур и различные перспективы окончательного рендеринга можно считать фотореалистичным.

Типы визуализации

Существует 2 основных типа визуализации . Разница между ними заключается в скорости, с которой происходят вычисления и завершение.

Рендеринг в реальном времени

Рендеринг в реальном времени в основном используется в играх и интерактивной графике , где изображения вычисляются на основе 3D-информации в очень быстром темпе. В результате специальное графическое оборудование улучшило производительность рендеринга в реальном времени, обеспечивая быструю обработку изображений.

Автономный рендеринг

Автономный рендеринг — это метод, который в основном используется в ситуациях, когда потребность в скорости обработки ниже . Визуальные эффекты работают там, где фотореализм должен быть на самом высоком уровне. В отличие от реального времени здесь нет непредсказуемости.

Рендеринг, произведенный с помощью Edificius

Рендеринг: методы визуализации

Z-Buffer

Это один из простейших алгоритмов для определения видимых поверхностей, использующий две структуры данных, такие как z-буфер (память область, которая сохраняет координату z, ближайшую к наблюдателю для каждого пикселя) и кадровый буфер (который содержит информацию о цвете, относящуюся к пикселям, содержащимся в z-буфере).Для каждого пикселя сохраняется наибольшее значение z (при условии, что ось z идет от экрана к глазам наблюдателя), и на каждом шаге значение, содержащееся в z-буфере, обновляется только в том случае, если рассматриваемая точка имеет координату z больше, чем тот, который в данный момент находится в z-буфере. Техника применяется к многоугольнику за раз. При сканировании полигона информация, относящаяся к другим полигонам, недоступна.

Линия сканирования

Это один из старейших методов, сочетающий алгоритм определения видимых поверхностей с определением сообщаемых теней.Алгоритмы точности изображения, которые работают с линией сканирования, определяют промежутки (интервалы) видимых пикселей для каждой линии сканирования. Он отличается от z-буфера тем, что работает с одной строкой развертки за раз.

Цвета окружающей среды и яркость рендеринга, созданного с помощью Edificius

Ray casting

Это механизм точности изображения, который позволяет обнаруживать видимые поверхности . Весь процесс относится к центру проекции и экрану в произвольном положении, выполненному в виде регулярной сетки.Элементы соответствуют размеру пикселя желаемого разрешения. Мнимые лучи света прослеживаются от центра наблюдения к объектам, присутствующим в сцене, по одному для каждой ячейки самого окна.

Основная идея построения лучей состоит в запуске лучей от глаза, по одному на пиксель, и поиске ближайшего объекта, который блокирует путь (представьте изображение как сетку, в которой каждый квадрат соответствует пикселю) . Важным преимуществом, предлагаемым литьем лучей по сравнению со старым алгоритмом сканирования строк, является его способность легко управлять твердыми или неплоскими поверхностями , такими как конусы и сферы.Если луч может поразить математическую поверхность, то метод расчета лучей может нарисовать его. Сложные объекты можно создавать с помощью методов твердотельного моделирования, чтобы затем их было легко визуализировать.

Архитектурный рендеринг, созданный с помощью Edificius

Трассировка лучей

Трассировка лучей — это метод рендеринга, который может создавать невероятно реалистичные световые эффекты. Трассировка лучей создает реалистичные тени и отражения, а также значительно улучшает прозрачность и рассеяние с учетом таких световых явлений, как отражение и преломление.По сути, это алгоритм, который может отслеживать путь света, а затем моделировать то, как свет взаимодействует с виртуальными объектами и в конечном итоге попадает в созданный компьютером мир. Световые лучи могут достигать наблюдателя как напрямую, так и через взаимодействие с другими поверхностями. В этом заключается идея метода трассировки лучей: геометрические лучи прослеживаются от глаза наблюдателя, чтобы измерить свет (излучение), идущий к наблюдателю с направления луча.

Популярность, полученная с помощью трассировки лучей, закладывает основу для реалистичной имитации света по сравнению с другими моделями визуализации (такими как рендеринг строк или литье лучей).Такие эффекты, как отражение и тень, которые трудно смоделировать другими методами, являются естественным результатом алгоритма. Относительно простая реализация приводит к впечатляющим результатам, трассировка лучей часто представляет собой точку доступа к изучению графического программирования.

Внутренний рендеринг, произведенный с помощью Edificius

Radiosity

Другой метод повышения точности изображения, который вносит дальнейшие улучшения в фотореалистичное качество изображения, поскольку он учитывает физическое явление взаимного отражения между объектами.Излучение имитирует диффузное распространение света от источников света. Фактически, в реальном мире, когда поверхность имеет компонент отражающего света, он не только появляется на нашем изображении, но также освещает соседние поверхности. Переизлученный свет несет информацию об объекте, который его поднял, в частности о цвете. Таким образом, тени становятся «менее черными» и воспринимается цвет почти хорошо освещенного объекта, явление, которое часто называют «утечкой цвета». Алгоритм излучения, в качестве первого шага, идентифицирует и разлагает поверхности на более мелкие компоненты, а затем распределяет энергию прямого света; на втором этапе вычисляется рассеянная энергия, прошедшая и отраженная на основании гипотезы о том, что поверхности одинаково отражают свет.Кроме того, он рассчитывает поверхности, отражающие больше энергии, и перераспределяет ее.

Нажмите здесь и попробуйте 30-дневную бесплатную пробную версию Edificius, программы для архитектурного проектирования 3D BIM

Что такое 3D-рендеринг? | Понимание процесса 3D-визуализации

Более подробная информация о 3D-рендеринге

3D-рендеринг относится к адаптации подобия объекта в форме изображения. В 3D-рендеринге — как техническом, так и художественном — используется программное обеспечение 3D, помогающее создавать изображения, помогающие лучше объяснять или рекламировать концепции и проекты.При создании 3D-моделей часто используются технические чертежи или проекты САПР. После создания 3D-модели 3D-художник добавляет источники света, текстуры и камеры. На последнем этапе процесса, называемого «Рендеринг», программное обеспечение 3D вычисляет все входные данные для создания двухмерного изображения. Эти изображения можно использовать в качестве статического рендеринга одного изображения, сшивать вместе в анимацию или создавать «на лету» в программах реального времени, таких как видеоигры.

Некоторые из наиболее распространенных приложений 3D-рендеринга: архитектурные визуализации недвижимости, визуализации интерьеров комнат и пространств, а также визуализации продуктов.3D-рендеринг также является стандартом для визуализации прототипов для предпринимателей. 3D-моделирование и рендеринг очень гибкие, поэтому можно создать 3D-рендеринг практически всего, что только можно вообразить.

ПОНИМАНИЕ ПРОЦЕССА 3D-РЕНДЕРИРОВАНИЯ

Приведенный ниже метод описывает 3D-рендеринг 2D-изображений. Хотя процесс разбит на этапы, 3D-художник не всегда следует этому порядку и может переключаться между процессами. Например, понимание видения клиента — постоянная задача на протяжении всего проекта.

Шаг 1. Понимание видения клиента

Чтобы построить модель, 3D-художник должен разбираться в проекте. Используя планы, эскизы и справочные изображения, предоставленные клиентом, 3D-художник начинает с визуализации проекта в своей голове. С этого момента ракурсы камеры обычно согласовываются на основе двухмерных планов.

Шаг 2: 3D-моделирование

3D-художник использует специализированное программное обеспечение для 3D-моделирования для создания цифровой модели. Этот этап аналогичен построению структуры физической модели, за исключением того, что модель существует только в цифровом виде.Ознакомьтесь с этим списком бесплатных программ для 3D-моделирования.

Шаг 3. Материалы и текстурирование

3D-художник применяет изображения к 3D-моделям, чтобы они выглядели как можно более реалистично. Этот шаг аналогичен рисованию физической модели или наклеиванию на нее материалов и фотографий. В большинстве случаев также есть настройка материала. Это относится к настройкам, которые определяют, будет ли что-то матовым или глянцевым. Художник также может изменять шероховатость поверхностей и многие другие параметры в зависимости от используемого программного обеспечения.

Шаг 4: Освещение

3D-художник настраивает освещение в 3D-сцене, чтобы имитировать реальное освещение. Этот процесс похож на то, как фотограф или видеооператор настраивает освещение перед съемкой, с добавлением того, что 3D-художник должен настроить солнечный свет или окружающее освещение комнаты.

Шаг 5: Визуализация

Рендеринг — это когда компьютер генерирует 2D-изображение или изображения из сцены, созданной в шагах выше. Это аналогично фотографированию в физическом мире.

Рендеринг может занять от долей секунды до нескольких дней. Время рендеринга зависит от сложности сцены и желаемого качества. Этот процесс выполняется исключительно компьютером. В некоторых случаях изображения визуализируются на больших кластерах компьютеров, называемых фермами визуализации.

Шаг 6: Очистка

Во время доработки черновики процесса предоставляются клиенту для обратной связи, обычно в формате с низким разрешением, чтобы ускорить процесс доработки.

Художник вносит требуемые изменения в сцену, текстуры и источники света до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые результаты. Как правило, изменения можно вносить независимо: например, большинство изменений модели не требуют обновления текстур.

Шаг 7: Окончательная доставка

Заказчику предоставляется согласованное окончательное 2D-изображение или изображения. В зависимости от желаемого разрешения изображения будут предоставлены в определенном формате для поддержки и размера. Для Интернета изображения обычно оптимизированы в формате jpg среднего размера, а для печати изображения — это необработанные файлы с высоким разрешением.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ 3D-РЕНДЕРИРОВАНИЯ

Теперь, когда вы лучше понимаете процесс рендеринга, давайте перейдем к самой интересной части: что рендеринг может сделать для вас?

Вы можете выполнять 3D-рендеринг чего угодно. Визуализация экономична и удобна. 3D-рендеринг позволяет вам просматривать ваш дизайн задолго до начала строительства или производства, что облегчает доработку и улучшает общий дизайн.

С помощью анимации вы можете продемонстрировать сложные симуляции! Сегодняшнее программное обеспечение для 3D-моделирования имеет физические механизмы для имитации сил, действующих на материалы.Эти симуляции могут показать структуру, находящуюся под напряжением, или лодку, подпрыгивающую на волнах. Можно смоделировать поток людей через здания, чтобы определить наиболее эффективное расположение комнат или выходов, а также точную демонстрацию использования продуктов в желаемой среде.

Клиенты

также могут стать пионерами маркетинга и выбрать уникальные приложения для 3D-рендеринга. Виртуальная реальность — это то, что многие разработчики и маркетологи экспериментируют в своих выставочных залах и на веб-сайтах.Рендеринг обеспечивает более динамичный опыт для клиентов. Кроме того, распространение 3D-печати делает 3D-модели более практичными, так как ваш дизайн может отображаться в реальном мире. 3D-печать позволяет разработчикам иметь как 3D-изображения, так и анимацию, а также физическую модель для своего выставочного зала от одного поставщика.

Ниже приведен список некоторых из наиболее распространенных отраслей, в которых используется 3D-рендеринг:

Сколько стоит 3D-рендеринг?

Существует широкий диапазон цен на 3D-рендеринг. Почему одни компании берут 100 долларов, а другие — 10 000 долларов? Мы написали подробную статью, чтобы ответить на этот точный вопрос.

Узнать больше о ценах на 3D-рендеринг

Бесплатное программное обеспечение 3D

Если вы относитесь к типу DYI, почему бы не погрузиться в себя. По этой причине мы создали список лучших бесплатных программ для 3D-рендеринга, доступных вам. Тем не менее, имейте в виду, что 3D — это карьера, а не то, чем вы можете заняться на выходных, но может быть интересно попробовать основы и замочить ноги.

Проверьте это.

3D-рендеринг в реальном времени — как это работает?

Что такое рендеринг в реальном времени в 3D и как он работает?

3D-рендеринг — это процесс создания изображения на основе трехмерных данных, хранящихся на вашем компьютере.Это также считается творческим процессом, во многом похожим на фотографию или кинематографию, потому что он использует свет и в конечном итоге создает изображения.

С помощью 3D-рендеринга ваша компьютерная графика преобразует 3D-каркасные модели в 2D-изображения с 3D-фотореалистичными или максимально приближенными к реальности эффектами. Визуализация одного изображения или кадра может занять от секунд до даже дней. Существует два основных типа рендеринга в 3D, и основное различие между ними заключается в скорости, с которой изображения вычисляются и обрабатываются: в реальном времени и в автономном режиме или предварительный рендеринг.

При рендеринге в реальном времени, наиболее распространенном в видеоиграх или интерактивной графике, трехмерные изображения вычисляются с очень высокой скоростью, поэтому создается впечатление, что сцены, состоящие из множества изображений, происходят в реальном времени, когда игроки взаимодействуют с вами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены. Карта сайта