Рендеринг или визуализация используется в трехмерной графике, фильмах и компьютерных играх. Этот процесс необходим для создания реалистичного изображения на основе параметров, заданных пользователем. Могут использоваться различные методы, каждый из которых имеет свой алгоритм.
Что такое рендер и рендеринг?
Мы часто встречаем такой термин, как рендер или рендеринг в компьютерных играх или видеомонтаже. Однако художники также сталкиваются с рендерингом, когда создают свои работы на компьютере. Благодаря этому процессу, графика, отображаемая на компьютере, ничем не отличается от реальной фотографии. Но это предполагает использование тяжелых алгоритмов и больших вычислительных мощностей системы.
Для начала важно понять разницу между рендерингом и визуализацией. В большинстве случаев это одно понятие. Но иногда рендеринг определяют как сам процесс, а визуализацию — как готовый результат.
Этот метод визуализации помогает создать готовое статичное изображение или набор кадров, анимацию, из заранее подготовленных 3D-объектов. Здесь учитываются многие факторы: текстура, свет, положение и т.д.
Для создания анимации в фильме или видеоигре сначала создается 3D-объект. Затем определяются все материалы, из которых он изготовлен. Необходимо также учитывать свет, как именно падает тень и какие детали видны.
Все эти параметры устанавливаются пользователем. Затем начинается процесс визуализации. Здесь уже задействован компьютер. Для создания готового изображения используются различные алгоритмы и методы. Благодаря утонченности готовое изображение часто трудно отличить от реальной фотографии.
Виды
Существует несколько типов рендеринга. Прежде всего, различают однопоточную и многопоточную работу. Этот процесс требует больших вычислительных мощностей. В данном случае нагрузка ложится именно на процессор. Поэтому стоит убедиться, что система выдержит нагрузку. В противном случае один кадр может визуализироваться неделями.
При рендеринге в одном потоке все вычисления происходят в одном потоке. Поэтому, если в процессоре несколько ядер, рекомендуется задействовать все из них. В этом случае нагрузка будет распределена равномерно. В этом случае мы уже говорим о многопоточном рендеринге. В фильме «Аватар», например, каждая система имела 40 000 ядер процессора и 104 ТБ оперативной памяти. Но только рендеринг одного кадра занял около 50 часов.
Обновление Windows XP, Vista, 7, 8 до Windows 10 после 29.07.2016.
Вы также можете столкнуться с различием между программным или аппаратным рендерингом. Разница здесь заключается в ресурсах, которые будут использоваться. В первом случае вся нагрузка ложится на центральный процессор.
При аппаратном рендеринге используется видеокарта. Таким образом, готовая рама может быть создана за короткое время. Однако недостатком последнего метода является более низкое качество изображения. Человек выбирает тот или иной тип в зависимости от того, что важнее в данный момент — время или качество.
Сферы использования
Рендеринг используется во многих областях. Таким образом, используются различные методы рендеринга, в зависимости от того, как должен выглядеть конечный продукт. Однако здесь следует учитывать тот факт, что этот процесс необходим для создания отдельного объекта или редактирования видео.
В 3D графике
Если говорить о 3D-графике, то она используется практически во всех областях, где необходимо представить изображение готового продукта. Весь процесс делится на несколько этапов. Во-первых, сама модель создается в трехмерном пространстве. Затем выбираются объекты, расположенные рядом с ним. Затем необходимо выбрать наилучшую перспективу, текстуру и освещение. Только после завершения всех подготовительных работ начинается визуализация.
Готовая 3D-модель преобразуется в статичное 2D-изображение. При полной настройке объект выглядит как фотография, а не как изображение, созданное в редакторе. Она имеет объем, тени и текстуру. Этот подход используется в архитектуре, дизайне интерьера, рекламе товаров и интернет-магазинах.
В Видеомонтаже
Эта концепция также часто используется в видеомонтаже. Даже если пользователь не участвовал в создании объектов, ему придется иметь дело с рендерингом после завершения ролика. Здесь необходимо отредактировать все дорожки в одно готовое видео.
Этот процесс не требует вмешательства пользователя. Все, что требуется, это установить параметры, указать все кодеки и форматы. После этого запускается сам рендерер. Для этого также требуется вычислительная мощность компьютера. Затраченное время будет зависеть от качества видео и его продолжительности.
Вывод денег с YouTube — все доступные варианты
Виды рендеринга
Рендеринг может выполняться в режиме реального времени или в режиме предварительного рендеринга. В зависимости от цели выбирается тот или иной тип. В то же время существуют критерии отбора. Так, если изображение должно обновляться в данный момент, то используется рендеринг в реальном времени. Для подготовки изображения более высокого качества используйте предварительный рендеринг.
Предварительный
Прежде всего, следует отметить, что предварительный рендеринг используется для создания анимации в фильмах или для создания изображения. Нет необходимости в рендеринге в реальном времени.
Этот процесс занимает очень много времени. Это происходит потому, что вы можете полностью использовать ресурсы компьютера, т.е. процессор. Вы можете установить высококачественные текстуры и высокое разрешение. Скорость будет зависеть от мощности системы.
В реальном времени
Отличный вариант — подготовить изображение заранее. Однако в некоторых случаях это невозможно. Мы говорим о компьютерных играх. Сцена, которая представляется игроку, является неполной. В целях экономии вычислительной мощности компьютера для просмотра на экране воспроизводится небольшой фрагмент.
Однако этот метод снижает нагрузку на компьютер пользователя. Но здесь же возникает и другая проблема. Поскольку не вся графика рендерится, системе приходится загружать больше, и нет возможности заранее узнать, в какую сторону игрок повернет камеру.
По этой причине используется рендеринг в реальном времени. Этот процесс создает изображение в определенный момент по заранее подготовленному алгоритму. Такой рендеринг дает большую нагрузку на видеокарту, чем на процессор. Процессор может быть занят другими задачами.
Если видеокарта недостаточно мощная, графика начнет зависать, поскольку ей требуется определенное время. В этом случае можно прибегнуть к различным уловкам, например, снизить качество текстур или частоту кадров.
Методы визуализации 3D
Существуют различные методы рендеринга, которые используются в процессе рендеринга. Каждый из них предназначен для выполнения конкретной задачи, поскольку имеет свой собственный алгоритм. Таким образом, существует четыре метода рендеринга.
Что такое папка Windows BT — где она находится и зачем используется?
Scanline
Основным приоритетом этого метода является скорость, а не качество. Именно этот метод используется в компьютерных играх и других областях для отображения графики в реальном времени.
Часто при рендеринге используется метод «пиксель за пикселем». Но в данном случае используется построчный метод. Система выбирает видимую поверхность и сначала сортирует многоугольники с наибольшей координатой Y. Если многоугольник больше не виден, он удаляется при переходе к следующему ряду.
Raytrace
Raytrace используется для того, чтобы сделать детали изображения или пленки как можно более точными. Главное здесь — качество, а не скорость. Этот метод часто используется для реалистичной визуализации природы и архитектуры. Он также используется в кино.
В алгоритме используются балки. Они идут от камеры до первого видимого объекта. Затем следует преломление. Цвет пикселя в этом случае определяется в зависимости от конкретного луча, взаимодействующего с объектом.
Raycasting
Этот метод аналогичен предыдущему. Однако если в первом случае мы говорим о лучевом вещании, то здесь мы используем так называемые проекции. Цвет пикселя зависит от того, как на него падает свет, свойств объекта и его материала. Рефракция здесь не используется.
В этом методе луч не будет отражаться от первого объекта ко второму. Существует только первый объект, на который падает луч. Поэтому работа метода достаточно упрощена. Система не обязана рассчитывать все преломления.
Radiosity
Radiosity часто используется в сочетании с Raytrace для получения наилучшего возможного изображения. Метод является объектно-ориентированным. При этом учитывается косвенное освещение. Это дает наиболее реалистичный цвет.
Основное преимущество Radiosity — мягкие тени и отражения, исходящие от окружающих объектов. Например, иногда цвет предмета очень сильно зависит от того, какие оттенки расположены рядом с ним.
