Apa itu Rendering 3D di CG Pipeline?

Proses rendering memainkan peran penting dalam siklus pengembangan grafis komputer. Rendering adalah aspek yang paling kompleks secara teknis dari produksi 3D, tetapi sebenarnya dapat dipahami dengan cukup mudah dalam konteks analogi: Sama seperti seorang fotografer film harus mengembangkan dan mencetak foto-fotonya sebelum dapat ditampilkan, para profesional grafis komputer dibebani hal serupa kebutuhan.

Ketika seorang seniman bekerja pada adegan 3D, model yang dia manipulasi sebenarnya adalah representasi matematis dari titik dan permukaan (lebih khusus, simpul dan poligon) dalam ruang tiga dimensi.

Istilah rendering mengacu pada perhitungan yang dilakukan oleh a Paket perangkat lunak 3D mesin render untuk menerjemahkan adegan dari perkiraan matematis ke gambar 3D akhir. Selama proses, informasi spasial, tekstur, dan pencahayaan keseluruhan adegan digabungkan untuk menentukan nilai warna setiap piksel pada gambar yang diratakan.

Dua Jenis Rendering

Ada dua jenis utama rendering, perbedaan utamanya adalah kecepatan di mana gambar dihitung dan diselesaikan.

1. Rendering Waktu Nyata: Render waktu nyata digunakan paling menonjol dalam permainan dan grafik interaktif, di mana gambar harus dihitung dari informasi 3D dengan kecepatan yang luar biasa cepat. Karena tidak mungkin untuk memprediksi secara tepat bagaimana seorang pemain akan berinteraksi dengan lingkungan game, gambar harus dirender dalam "waktu nyata" saat aksi berlangsung.
2. Masalah Kecepatan: Agar gerakan tampak lancar, minimal 18 hingga 20 frame per detik harus ditampilkan ke layar. Apa pun yang kurang dari ini dan tindakan akan tampak berombak.
3. Metode: Render waktu nyata ditingkatkan secara drastis oleh perangkat keras grafis khusus, dan dengan mengumpulkan informasi sebanyak mungkin sebelumnya. Banyak informasi pencahayaan lingkungan game telah dihitung sebelumnya dan "dipanggang" langsung ke file tekstur lingkungan untuk meningkatkan kecepatan render.
4. Offline atau Pra-Rendering: Render offline digunakan dalam situasi di mana kecepatan tidak terlalu menjadi masalah, dengan perhitungan biasanya dilakukan menggunakan CPU multi-inti daripada perangkat keras grafis khusus. Render offline paling sering terlihat dalam animasi dan efek yang bekerja di mana kompleksitas visual dan fotorealisme dipegang dengan standar yang jauh lebih tinggi. Karena tidak ada ketidakpastian tentang apa yang akan muncul di setiap frame, studio besar diketahui mendedikasikan waktu render hingga 90 jam untuk setiap frame.
5. Fotorealisme: Karena rendering offline terjadi dalam kerangka waktu terbuka, tingkat fotorealisme yang lebih tinggi dapat dicapai dibandingkan dengan rendering real-time. Karakter, lingkungan, dan tekstur serta cahaya yang terkait biasanya diizinkan dengan jumlah poligon yang lebih tinggi, dan Resolusi 4k (atau lebih tinggi) file tekstur.

Teknik Rendering

Ada tiga teknik komputasi utama yang digunakan untuk sebagian besar rendering. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, menjadikan ketiga opsi yang layak dalam situasi tertentu.

• Scanline (atau rasterisasi): Render scanline digunakan ketika kecepatan diperlukan, yang menjadikannya teknik pilihan untuk rendering real-time dan grafik interaktif. Alih-alih merender gambar piksel demi piksel, perender scanline menghitung berdasarkan poligon demi poligon. Teknik scanline yang digunakan bersama dengan pencahayaan yang telah dikomputasi (dipanggang) dapat mencapai kecepatan 60 frame per detik atau lebih baik pada kartu grafis kelas atas.
• raytracing: Dalam raytracing, untuk setiap piksel dalam pemandangan, satu atau lebih sinar cahaya dilacak dari kamera ke objek 3D terdekat. Sinar cahaya kemudian dilewatkan melalui sejumlah "pantulan", yang dapat mencakup pemantulan atau pembiasan tergantung pada materi dalam adegan 3D. Warna setiap piksel dihitung secara algoritmik berdasarkan interaksi sinar cahaya dengan objek di jalurnya yang dilacak. Raytracing mampu fotorealisme lebih besar dari scanline tetapi secara eksponensial lebih lambat.
• Radiositas: Tidak seperti raytracing, radiositas dihitung secara independen dari kamera, dan berorientasi pada permukaan, bukan piksel demi piksel. Fungsi utama radiositas adalah untuk mensimulasikan warna permukaan secara lebih akurat dengan memperhitungkan iluminasi tidak langsung (cahaya difus yang dipantulkan). Radiositas biasanya dicirikan oleh bayangan bergradasi lembut dan pendarahan warna, di mana cahaya dari objek berwarna cerah "berdarah" ke permukaan di dekatnya.

Dalam praktiknya, radiositas dan raytracing sering digunakan bersama satu sama lain, menggunakan keunggulan masing-masing sistem untuk mencapai tingkat fotorealisme yang mengesankan.

Perangkat Lunak Render

Meskipun rendering bergantung pada perhitungan yang sangat canggih, perangkat lunak saat ini memberikan kemudahan untuk memahami parameter yang membuatnya jadi seorang seniman tidak perlu berurusan dengan yang mendasarinya matematika. Mesin render disertakan dengan setiap rangkaian perangkat lunak 3D utama, dan sebagian besar menyertakan paket material dan pencahayaan yang memungkinkan untuk mencapai tingkat fotorealisme yang menakjubkan.

Dua Mesin Render Paling Umum

• Sinar Mental: Dikemas dengan Autodesk Maya. Mental Ray sangat serbaguna, relatif cepat, dan mungkin penyaji paling kompeten untuk gambar karakter yang membutuhkan hamburan bawah permukaan. Mental ray menggunakan kombinasi raytracing dan "iluminasi global" (radiositas).
• Sinar-V: Anda biasanya melihat Sinar-V digunakan bersama dengan 3DS Max — bersama-sama pasangan ini benar-benar tak tertandingi untuk visualisasi arsitektur dan rendering lingkungan. Keuntungan utama dari VRay dibandingkan pesaingnya adalah alat pencahayaan dan perpustakaan bahan yang luas untuk arch-yaitu.

Rendering adalah subjek teknis tetapi bisa sangat menarik ketika Anda benar-benar mulai melihat lebih dalam pada beberapa teknik umum.