CG Pipeline'da 3D Rendering Nedir?

Oluşturma süreci, bilgisayar grafikleri geliştirme döngüsünde çok önemli bir rol oynar. Rendering, görselleştirmenin teknik olarak en karmaşık yönüdür. 3D üretim, ama aslında bir benzetme bağlamında oldukça kolay anlaşılabilir: Bir film fotoğrafçısının yapması gerektiği gibi. Fotoğraflarını sergilenmeden önce geliştirip yazdırırken, bilgisayar grafik uzmanları da benzer bir yük altındadır. gereklilik.

Bir sanatçı üzerinde çalıştığında 3D sahne, manipüle ettiği modeller aslında üç boyutlu uzayda noktaların ve yüzeylerin (daha spesifik olarak köşeler ve çokgenler) matematiksel bir temsilidir.

Oluşturma terimi, bir tarafından gerçekleştirilen hesaplamaları ifade eder. 3D yazılım paketi Sahneyi matematiksel bir yaklaşımdan sonlandırılmış bir 3D görüntüye çevirmek için render motoru. İşlem sırasında, düzleştirilmiş görüntüdeki her pikselin renk değerini belirlemek için tüm sahnenin uzamsal, dokusal ve aydınlatma bilgileri birleştirilir.

İki Tür Oluşturma

İki ana işleme türü vardır, bunların başlıca farkı, görüntülerin hesaplanma ve sonlandırılma hızıdır.

1. Gerçek Zamanlı İşleme: Gerçek zamanlı işleme, en belirgin şekilde, görüntülerin 3B bilgilerden inanılmaz derecede hızlı bir şekilde hesaplanmasının gerektiği oyun ve etkileşimli grafiklerde kullanılır. Bir oyuncunun oyun ortamıyla nasıl etkileşime gireceğini tam olarak tahmin etmek imkansız olduğundan, aksiyon ilerledikçe görüntülerin “gerçek zamanlı” olarak işlenmesi gerekir.
2. Hız Önemlidir: Hareketin akıcı görünmesi için saniyede en az 18 ila 20 karenin ekrana işlenmesi gerekir. Bundan daha az bir şey ve eylem dalgalı görünecektir.
3. Metodlar: Gerçek zamanlı işleme, şu özelliklerle büyük ölçüde geliştirildi: özel grafik donanımıve mümkün olduğunca fazla bilgiyi önceden derleyerek. Bir oyun ortamının aydınlatma bilgilerinin büyük bir kısmı önceden hesaplanır ve işleme hızını artırmak için doğrudan ortamın doku dosyalarına "pişirilir".
4. Çevrimdışı veya Ön İşleme: Çevrimdışı işleme, hızın daha az sorun olduğu durumlarda kullanılır ve hesaplamalar genellikle özel grafik donanımı yerine çok çekirdekli CPU'lar kullanılarak yapılır. Çevrimdışı işleme, görsel karmaşıklığın ve fotogerçekçiliğin çok daha yüksek bir standartta tutulduğu animasyon ve efekt çalışmalarında en sık görülür. Her karede ne görüneceği konusunda bir öngörülemezlik olmadığından, büyük stüdyoların tek tek karelere 90 saate kadar oluşturma süresi ayırdığı bilinmektedir.
5. fotogerçekçilik: Çevrimdışı işleme, açık uçlu bir zaman çerçevesinde gerçekleştiğinden, gerçek zamanlı işlemeye göre daha yüksek düzeyde fotogerçekçilik elde edilebilir. Karakterler, ortamlar ve bunlarla ilişkili dokular ve ışıklar genellikle daha yüksek poligon sayılarına izin verilir ve 4k (veya daha yüksek) çözünürlük doku dosyaları.

Render Teknikleri

Çoğu işleme için kullanılan üç ana hesaplama tekniği vardır. Her birinin, belirli durumlarda üç seçeneği de geçerli kılan kendi avantajları ve dezavantajları vardır.

• Tarama çizgisi (veya rasterleştirme): Scanline oluşturma, hız bir gereklilik olduğunda kullanılır, bu da onu gerçek zamanlı oluşturma ve etkileşimli grafikler için tercih edilen teknik haline getirir. Bir görüntüyü piksel piksel işlemek yerine, tarama çizgisi oluşturucuları çokgen temelinde bir çokgen üzerinde hesaplama yapar. Önceden hesaplanmış (pişmiş) aydınlatma ile birlikte kullanılan tarama çizgisi teknikleri, üst düzey bir grafik kartında saniyede 60 kare veya daha yüksek hızlara ulaşabilir.
• Işın izleme: Işın izlemede, sahnedeki her piksel için, kameradan en yakın 3B nesneye kadar bir veya daha fazla ışık ışını izlenir. Işık ışını daha sonra, 3B sahnedeki malzemelere bağlı olarak yansıma veya kırılmayı içerebilen belirli sayıda "sıçrama"dan geçirilir. Her pikselin rengi, ışık ışınının izlenen yolundaki nesnelerle etkileşimine dayalı olarak algoritmik olarak hesaplanır. Işın izleme, tarama çizgisinden daha fazla fotogerçekçiliğe sahiptir, ancak katlanarak daha yavaştır.
• radyosite: Işın izlemeden farklı olarak, radyosite kameradan bağımsız olarak hesaplanır ve piksel piksel yerine yüzey odaklıdır. Radyositenin birincil işlevi, dolaylı aydınlatmayı (sıçrayan dağınık ışık) hesaba katarak yüzey rengini daha doğru bir şekilde simüle etmektir. Radyosite tipik olarak, parlak renkli nesnelerden gelen ışığın yakındaki yüzeylere "sızdığı" yumuşak dereceli gölgeler ve renk kanaması ile karakterize edilir.

Uygulamada, radyosite ve ışın izleme, etkileyici düzeyde fotogerçekçilik elde etmek için her sistemin avantajlarını kullanarak genellikle birbiriyle bağlantılı olarak kullanılır.

Oluşturma Yazılımı

Oluşturma inanılmaz derecede karmaşık hesaplamalara dayansa da, günümüzün yazılımı kolay bir sanatçının asla altta yatan şeyle uğraşmasına gerek duymamasını sağlayan parametreleri anlamak matematik. Her büyük 3D yazılım paketinde bir işleme motoru bulunur ve bunların çoğu, çarpıcı düzeylerde fotogerçekçilik elde etmeyi mümkün kılan malzeme ve aydınlatma paketleri içerir.

En Yaygın İki Render Motoru

• Zihinsel Işın: Autodesk Maya ile paketlenmiştir. Mental Ray, inanılmaz derecede çok yönlü, nispeten hızlı ve muhtemelen yeraltı saçılımına ihtiyaç duyan karakter görüntüleri için en yetkin oluşturucudur. Mental ray, ışın izleme ve "küresel aydınlatma" (radyosite) kombinasyonunu kullanır.
• V-Ray: Genellikle V-Ray 3DS Max ile birlikte kullanılır - ikisi birlikte mimari görselleştirme ve ortam oluşturma için kesinlikle rakipsizdir. VRay'in rakiplerine göre başlıca avantajları, aydınlatma araçları ve arch-viz için kapsamlı malzeme kütüphanesidir.

Oluşturma teknik bir konudur, ancak bazı yaygın tekniklere gerçekten daha derinden bakmaya başladığınızda oldukça ilginç olabilir.