Terminning kelib chiqishi "render" (yoki "rendering") so'zi IP texnologiyalari bilan bog'liq ko'p narsalar singari ingliz tilidan kelgan. Bu qadimgi frantsuzcha rendre so'zidan kelib chiqqan bo'lib, "qilish", "berish", "qaytib kelish", "qaytish" degan ma'noni anglatadi. Ushbu fe'lning chuqur ildizlari qadimgi lotin tiliga borib taqaladi: re - "orqaga" degan ma'noni bildiruvchi prefiks va dare - "berish". Shuning uchun zamonaviy atamaning ma'nolaridan biri. Renderlash, shuningdek, ob'ektning fizik xususiyatlari - uning shakli, sirt teksturasi, yoritilishi va boshqalar haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan uch o'lchovli model asosida tekis tasvirni qayta yaratish jarayonidir.

Renderlash(inglizcha rendering - "vizualizatsiya") kompyuter grafikasida kompyuter dasturi yordamida modeldan tasvir olish jarayonidir.

Bu erda model har qanday ob'ekt yoki hodisalarning qat'iy belgilangan tilda yoki ma'lumotlar strukturasi ko'rinishidagi tavsifidir. Bunday tavsifda geometrik ma'lumotlar, kuzatuvchi nuqtasining holati, yorug'lik haqidagi ma'lumotlar, ba'zi moddalarning mavjudligi darajasi, fizik maydonning kuchi va boshqalar bo'lishi mumkin.

Vizualizatsiyaga misol sifatida inson ko'ziga ko'rinmaydigan elektromagnit to'lqinlar diapazonida kosmik jismning sirtini radar skanerlash orqali olingan tasvir ma'lumotlari ko'rinishidagi radar kosmik tasvirlari mavjud.

Ko'pincha kompyuter grafikasida (badiiy va texnik) renderlash deganda ishlab chiqilgan 3D-sahna asosida tekis tasvir (rasm) yaratish tushuniladi. Tasvir raqamli rastrli tasvirdir. Ushbu kontekstdagi sinonimi vizualizatsiyadir.

Vizualizatsiya kompyuter grafikasining eng muhim bo'limlaridan biri bo'lib, amalda u boshqalar bilan chambarchas bog'liq. Odatda, 3D modellashtirish va animatsiya dasturlari paketlarida renderlash funksiyasi ham mavjud. Renderlashni amalga oshiradigan alohida dasturiy mahsulotlar mavjud.

Maqsadga ko'ra, asosan video yaratishda qo'llaniladigan ancha sekin bo'lgan pre-renderlash va kompyuter o'yinlarida qo'llaniladigan real rejimda ko'rsatish o'rtasida farq bor. Ikkinchisi ko'pincha 3D tezlatgichlardan foydalanadi.

Renderlash xususiyatlari

Dastlabki eskizni mukammallikka etkazish uchun ko'p vaqt kerak bo'ladi - kompyuterda murakkab tasvirlarni qayta ishlash vaqti bir necha soatga yetishi mumkin. Ushbu davrda quyidagilar sodir bo'ladi:

• rang berish
• kichik elementlarning tafsilotlari
• yorug'lik effektlarini ishlab chiqish - oqimlarni, soyalarni va boshqalarni aks ettirish
• iqlim sharoitlarini ko'rsatish
• realizmni oshirish uchun boshqa tafsilotlarni amalga oshirish.

Qayta ishlashning murakkabligi 3D vizualizatsiya narxiga ta'sir qiladi; qancha vaqt talab qilinsa, loyiha shunchalik qimmatga tushadi. Iloji bo'lsa, modelerlar renderlash jarayonini soddalashtiradilar, masalan, individual momentlarni hisoblab chiqadilar yoki uning sifatini buzmasdan ko'rsatish vaqtini qisqartirish uchun boshqa vositalardan foydalanadilar.

Renderni kim qiladi?

Renderlash bo'yicha bilimga ega bo'lishni talab qiladigan eng keng tarqalgan kasb - bu "3D dizayner". Bunday turdagi mutaxassis hamma narsani yaratishi mumkin: asosiy bannerdan tortib kompyuter o'yinlari modellarigacha.

Va, albatta, 3D-dizayner nafaqat renderlash, balki 3D grafikasini yaratishning barcha oldingi bosqichlari, xususan: modellashtirish, teksturalash, yoritish, animatsiya va shundan keyingina vizualizatsiya bilan shug'ullanadi.

Biroq, 3D-dizayner matematik va fizik formulalar bilan ishlamaydi, ularni dasturlash tillarida tasvirlaydi. Bularning barchasi uning uchun kompilyator dasturlari (3D Max, Maya, Cinema 4D, Zbrush, Blender va boshqalar) va allaqachon yozilgan jismoniy xususiyatlar kutubxonalari (ODE, Nyuton, PhysX, Bullet va boshqalar) tomonidan amalga oshiriladi.

Alohida-alohida, yuqorida sanab o'tilgan 3D grafikalarni yaratishga imkon beruvchi dasturlar orasida siz OGRE 3D bepul dasturini ajratib ko'rsatishingiz kerak - maxsus ko'rsatish uchun grafik dvigatellar, uning yordamida siz nafaqat "rasmlar" ni yaratishingiz, balki butun dunyoni ham amalga oshirishingiz mumkin. , va eng muhimi, to'liq kompyuter o'yini. Masalan, Torchlight o'yin mexanizmi sifatida OGRE-dan foydalanadi.

Xo'sh, grafik sahnalarning bunday miqdori va sifatini qayta ishlash uchun ish stoli kompyuter etarli bo'lmaydi, shuning uchun yaqinda nafaqat ko'rsatish uchun dasturlar, balki "render farm" kabi jarayonlarni qayta ishlash xizmatlari ham yaratilmoqda. Shunisi e'tiborga loyiqki, bu zavq arzon emas, render fermasining past narxlariga qaramay, ko'rsatish narxi juda ta'sirli bo'lib chiqdi - 3,9 tsent / GGts-soat.

Renderlash turlari: onlayn va oldindan ko'rsatish

Tayyor tasvirni ishlab chiqarish tezligiga qarab, ikkita asosiy renderlash turi mavjud. Birinchisi, real vaqt rejimida ko'rsatish bo'lib, u interaktiv grafikalarda, asosan, kompyuter o'yinlarida zarur. Bu erda bizga tez ko'rsatish kerak, tasvir bir zumda ekranda ko'rsatilishi kerak, shuning uchun sahnadagi ko'p narsalar oldindan hisoblab chiqiladi va unda alohida ma'lumotlar sifatida saqlanadi. Bularga ob'ektlarning ko'rinishini va yorug'likni belgilaydigan to'qimalar kiradi.

Onlayn ko'rsatish uchun ishlatiladigan dasturlar asosan kompyuterning grafik kartasi va operativ xotirasi va kamroq darajada protsessor resurslaridan foydalanadi. Vizual jihatdan murakkabroq, shuningdek, tezlik masalasi unchalik ahamiyatli bo'lmagan sahnalarni ko'rsatish uchun, agar ko'rsatish sifati muhimroq bo'lsa, ko'rsatishning boshqa usullari va dasturlari qo'llaniladi. Bunday holda, ko'p yadroli protsessorlarning to'liq quvvati ishlatiladi, to'qimalarning o'lchamlari va yoritishni hisoblash uchun eng yuqori parametrlar o'rnatiladi. Render post-processing ko'pincha yuqori darajadagi fotorealizm yoki istalgan badiiy effektga erishish uchun ishlatiladi. Sahnani ko'rsatish usullari Tasvirni olish usullarini tanlash aniq vazifaga va ko'pincha vizualizatorning shaxsiy imtiyozlari va tajribasiga bog'liq.

Tobora ko'proq yangi renderlash tizimlari ishlab chiqilmoqda - yuqori darajada ixtisoslashgan yoki universal. Bugungi kunda eng keng tarqalgan renderlash dasturlari uchta asosiy hisoblash usullariga asoslanadi: Rasterizatsiya (Scanline) - bu usulda tasvir alohida piksel nuqtalarini emas, balki butun yuzlar-poligonlar va sirtlarning katta qismlarini hisoblash orqali yaratiladi. Sahnadagi yorug'lik kabi ob'ektlarning xususiyatlarini aniqlaydigan teksturalar o'zgarmas ma'lumotlar sifatida olinadi. Olingan tasvir ko'pincha yorug'lik, maydon chuqurligi va boshqalardagi istiqbolli o'zgarishlarni aks ettirmaydi. U ko'proq o'yinlar va video ishlab chiqarishda sahnalarni ko'rsatish tizimlarida qo'llaniladi. Raytracing - sahna fizikasi virtual kamera ob'ektividan chiqadigan nurlar va har bir nurning sahnada duch keladigan ob'ektlar bilan o'zaro ta'sirini tahlil qilish asosida hisoblanadi. Bunday "sakrashlar"ning miqdori va sifatiga qarab, yorug'likning aks etishi yoki sinishi, uning rangi, to'yinganligi va boshqalar simulyatsiya qilinadi.Olingan tasvirning sifati rastrlash bilan solishtirganda ancha yuqori, lekin uning realligi narxiga keladi. resurs iste'moli ortdi. Yoritilgan yorug'likni hisoblash (Radiosity) - tasvirning har bir nuqtasi, har bir pikseli kameraga bog'liq bo'lmagan rang bilan ta'minlangan. Bunga global va mahalliy yorug'lik manbalari va atrof-muhit ta'sir qiladi. Ushbu usul sizga model yuzasida yaqin atrofdagi narsalardan rang va yorug'lik ko'rinishini hisoblash imkonini beradi. Amaliyot shuni ko'rsatadiki, eng ilg'or va ommabop renderlash tizimlari barcha yoki asosiy usullarning kombinatsiyasidan foydalanadi. Bu ma'lum bir sahnada jismoniy jarayonlarni ko'rsatishda maksimal fotorealizm va haqiqiylikka erishish imkonini beradi.

Dasturchilar va rassomlar uchun kompyuter grafikasi bo'yicha o'quv dasturini davom ettirishda men bu nima haqida gapirmoqchiman ko'rsatish. Savol ko'rinadigan darajada murakkab emas, kesma ostida batafsil va tushunarli tushuntirish mavjud!

Men o'yin ishlab chiqaruvchisi uchun ta'lim beruvchi maqolalar yozishni boshladim. U esa shoshib, render nimaligini aytmay shu haqda maqola yozardi. Shu sababli, ushbu maqola shaderlar bilan tanishish uchun oldingi qism va ta'lim dasturimizning boshlang'ich nuqtasi bo'ladi.

Renderlash nima? (dasturchilar uchun)

Shunday qilib, Vikipediya quyidagi ta'rifni beradi: Rendering (inglizcha rendering - "vizualizatsiya") kompyuter grafikasidagi atama bo'lib, kompyuter dasturi yordamida modeldan tasvirni olish jarayonini anglatadi.

Juda yaxshi ta'rif, keling, uni davom ettiramiz. Render - bu vizualizatsiya. Kompyuter grafikasida 3D-rassomlar va dasturchilar renderni tekis tasvir - 3D-sahnadan raqamli rastrli tasvirni yaratish deb tushunadilar.
Ya'ni, "Rendering nima?" Degan savolimizga norasmiy javob. — bu 2D tasvirni olish (ekranda yoki faylda, bu muhim emas). Renderni ishlab chiqaruvchi kompyuter dasturi esa render yoki render deb ataladi.

Render

O'z navbatida, "render" so'zi ko'pincha ko'rsatish natijasini anglatadi. Ammo ba'zida jarayon xuddi shunday deb ataladi (shunchaki ingliz tilidagi fe'l - render - rus tiliga o'tgan, u qisqaroq va qulayroq). Ehtimol, siz Internetda “Rendernimi yoki fotosuratmi?” degan sarlavhali turli xil rasmlarni uchratgandirsiz. Bu 3D vizualizatsiya yoki haqiqiy fotografiya degan ma'noni anglatadi (kompyuter grafikasi shunchalik rivojlanganki, ba'zida siz buni tushunolmaysiz).

Renderlash turlari

Hisob-kitoblarni parallel ravishda amalga oshirish imkoniyatiga qarab, quyidagilar mavjud:

• ko'p tarmoqli renderlash - hisob-kitoblar bir nechta iplarda, bir nechta protsessor yadrolarida parallel ravishda amalga oshiriladi;
• bitta ipli renderlash - bu holda hisob-kitoblar sinxron ravishda bitta ipda amalga oshiriladi.

Ko'p ko'rsatish algoritmlari mavjud, ammo ularning barchasini tasvir ishlab chiqarish printsipiga ko'ra ikki guruhga bo'lish mumkin: 3D modellarni rasterlash va nurlarni kuzatish. Ikkala usul ham video o'yinlarda qo'llaniladi. Ammo nurli kuzatuv ko'pincha real vaqt rejimida tasvirlarni olish uchun emas, balki yorug'lik xaritalari deb ataladigan narsalarni tayyorlash uchun ishlatiladi - ishlab chiqish jarayonida oldindan hisoblangan yorug'lik xaritalari, keyin esa oldindan hisoblash natijalari ish vaqtida qo'llaniladi.

Usullarning mohiyati nimada? Rasterizatsiya va ray tracing qanday ishlaydi? Rasterlashtirishdan boshlaylik.

Ko'pburchak modelni rastrlash

Sahna uning ustida joylashgan modellardan iborat. O'z navbatida, har bir model primitivlardan iborat.
Bu nuqtalar, segmentlar, uchburchaklar va boshqa ba'zi primitivlar bo'lishi mumkin, masalan, to'rtburchaklar. Ammo nuqta yoki segmentlarni ko'rsatmasak, har qanday ibtidoiy uchburchaklarga aylanadi.

Rasterizatorning (rasterlashtirishni amalga oshiruvchi dastur) vazifasi shu primitivlardan olingan tasvirning piksellarini olishdan iborat. Grafik quvur liniyasi nuqtai nazaridan rasterizatsiya vertex shaderdan keyin va fragment shaderidan () oldin sodir bo'ladi.

*ehtimol, keyingi maqola men va'da qilgan grafik quvurning tahlili bo'ladi, izohlarda bunday tahlil kerakmi yoki yo'qligini yozing, men bularning barchasiga qancha odam qiziqayotganini bilishdan mamnun bo'laman va foydali bo'laman. Men alohida sahifa yaratdim, unda muhokama qilinadigan mavzular va kelajakdagi mavzular ro'yxati -

Segment holatida siz ikkita nuqtani bog'laydigan chiziqning piksellarini, uchburchakda uning ichidagi piksellarni olishingiz kerak. Birinchi masala uchun Bresenham algoritmi, ikkinchisi uchun to'g'ri chiziqlar bilan supurish yoki barisentrik koordinatalarni tekshirish algoritmidan foydalanish mumkin.

Murakkab belgilar modeli kichik uchburchaklardan iborat va rasterizator undan to'liq ishonchli tasvirni yaratadi. Nega ray tracing bilan ovora? Nega hamma narsani rasterlash mumkin emas? Lekin gap shundaki: rasterizator faqat muntazam ishini biladi, uchburchaklar pikselga aylantiriladi. U uchburchak yaqinidagi narsalar haqida hech narsa bilmaydi.

Bu shuni anglatadiki, u haqiqiy dunyoda sodir bo'ladigan barcha jismoniy jarayonlarni hisobga olishga qodir emas. Ushbu jarayonlar tasvirga bevosita ta'sir qiladi. Ko'zgular, ko'zgular, soyalar, er osti tarqalishi va boshqalar! Bularsiz biz vakuumda faqat plastik modellarni ko'ramiz ...
Va o'yinchilar grafikani xohlashadi! O'yinchilarga fotorealizm kerak!

Va grafik dasturchilar fotorealizmga yaqinlashish uchun turli xil texnikalarni ixtiro qilishlari kerak. Buning uchun shader dasturlari turli xil yorug'lik, aks ettirish, soya va er osti tarqalishi ma'lumotlari oldindan hisoblangan teksturalardan foydalanadi.

Ray tracing, aksincha, bu ma'lumotlarni hisoblash imkonini beradi, lekin ish vaqtida amalga oshirib bo'lmaydigan ko'proq hisoblash vaqti evaziga. Keling, bu usul nima ekanligini ko'rib chiqaylik.

Ray kuzatuvi nurlarni kuzatish)

To'lqin-zarracha dualligi haqida eslaysizmi? Sizga mohiyatni eslatib o'taman: yorug'lik ham to'lqinlar, ham zarralar oqimi - fotonlar sifatida ishlaydi. Shunday qilib, tracing (inglizcha "iz" dan yo'lni kuzatish uchun), bu taxminan aytganda, yorug'lik nurlarining simulyatsiyasi. Ammo sahnadagi har bir yorug'lik nurini kuzatish amaliy emas va qabul qilib bo'lmaydigan darajada uzoq vaqt talab etadi.

Biz o'zimizni nisbatan kichik raqam bilan cheklaymiz va nurlarni kerakli yo'nalishlarda kuzatamiz.
Bizga qanday yo'nalishlar kerak? Olingan tasvirda piksellar qanday ranglarga ega bo'lishini aniqlashimiz kerak. Ya'ni, biz nurlar sonini bilamiz, bu tasvirdagi piksellar soniga teng.

Yo'nalish haqida nima deyish mumkin? Hammasi oddiy, biz nurlarni kuzatish nuqtasiga (virtual kameramiz qanday yo'naltirilgan bo'lsa) mos ravishda kuzatamiz. Nur qaysidir nuqtada sahnadagi ob'ekt bilan uchrashadi (agar u uchrashmasa, demak, masalan, skyboxdan qorong'u piksel yoki osmon pikseli bor).

Ob'ekt bilan uchrashganda, nur tarqalishni to'xtatmaydi, lekin uchta komponentli nurlarga bo'linadi, ularning har biri ikki o'lchovli ekranda piksel rangiga hissa qo'shadi: aks ettirilgan, soyali va singan. Bunday komponentlarning soni kuzatuv chuqurligini aniqlaydi va tasvirning sifati va fotorealizmiga ta'sir qiladi. O'zining kontseptual xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, usul juda fotoreal tasvirlarni olish imkonini beradi, ammo yuqori manba intensivligi tufayli vizualizatsiya jarayoni ancha vaqt talab etadi.

Rassomlar uchun render

Ammo render bu shunchaki dasturiy ta'minotni vizualizatsiya qilish emas! Bundan mohir rassomlar ham foydalanadilar. Xo'sh, rassom nuqtai nazaridan render nima? Dasturchilar bilan bir xil, buni faqat kontseptual rassomlar o'zlari qilishadi. Qo'llaringiz bilan. Mayyadagi video o'yin yoki V-raydagi renderer kabi, rassomlar yorug'lik, er osti tarqalishi, tuman va sirtning yakuniy rangiga ta'sir qiluvchi boshqa omillarni hisobga oladi.

Masalan, yuqoridagi rasm shu tarzda bosqichma-bosqich ishlab chiqilgan: Qo'pol eskiz - Chiziq - Rang - Ovoz - Materiallarni ko'rsatish.

Renderlash materiallari teksturani, yorqin nuqtalarni qayta ishlashni o'z ichiga oladi - masalan, metallar ko'pincha qirralarning aniq yoritgichlari bo'lgan juda silliq yuzalardir. Bularning barchasiga qo'shimcha ravishda, rassomlar vektor grafikalarini rasterlashtirishga duch kelishadi, bu taxminan 3D modelni rasterlash bilan bir xil.

Vektorli grafiklarni rasterlashtirish

Mohiyat taxminan bir xil, 2D egri ma'lumotlari mavjud, bu ob'ektlarni belgilaydigan konturlar. Bizda yakuniy rastr tasviri bor va rasterizator egri chiziqli ma'lumotlarni pikselga aylantiradi. Shundan so'ng, sifatni yo'qotmasdan tasvirni o'lchashning iloji yo'q.

Davom eting

• - murakkab va qo'rqinchli shaderlarni oddiy tushuntirish
• — Unity3d-da maxsus effektlarni yaratish bo'yicha zarrachalarning foydali sharhi va video darsliklar to'plami

Keyingi so'z

Ushbu maqolada, umid qilamanki, siz juda ko'p harflarni o'rgandingiz, render nima ekanligini, qanday tasvir turlari mavjudligi haqida tasavvurga ega bo'ldingiz. Agar sizda biron bir savol bo'lsa, ularni sharhlarda so'rang, men albatta javob beraman. Men har qanday noaniqlik va xatolar haqida tushuntirishlar va ko'rsatmalar uchun minnatdor bo'lardim.

Muharrir tanlovi

Renderlash nima va bu jarayon qanday xususiyatlarga ega?

Kompyuter grafikasi- inson o'zaro aloqada bo'lgan deyarli har qanday soha va muhitning muhim qismi.

Shahar muhitining barcha ob'ektlari, binolarni, uy-ro'zg'or buyumlarini loyihalash va ularni loyihalash va amalga oshirish bosqichida rassomlar tomonidan maxsus dasturlarda chizilgan uch o'lchovli kompyuter modeli shaklida amalga oshirildi.

Modelni chizish bir necha bosqichda sodir bo'ladi, yakuniy bosqichlardan biri ko'rsatish - bu nima va u qanday amalga oshirilganligi ushbu materialda tasvirlangan.

Ta'rif

Renderlash (yoki u ham deyiladi, renderlash) ma'lum uch o'lchovli uch o'lchovli kompyuter modelini qayta ishlash va chizishdagi yakuniy jarayonlardan biridir.

Texnik jihatdan, bu bir nechta ikki o'lchamli tasvirlardan uch o'lchamli tasvirni yaratish, "yopishtirish" yoki moslashtirish jarayonidir. Sifat yoki tafsilotga qarab, ikki o'lchovli tasvirlar bir nechta yoki ko'p bo'lishi mumkin.

Bundan tashqari, ba'zida modelni "yig'ish" jarayonida ushbu bosqichda ba'zi uch o'lchamli elementlardan foydalanish mumkin.

Bu jarayon ancha murakkab va uzoq davom etadi. U kompyuter tomonidan ham, (kamroq darajada) rassomning o'zi tomonidan amalga oshiriladigan turli xil hisob-kitoblarga asoslanadi.

Muhim! Uni amalga oshirishga imkon beruvchi dasturlar uch o'lchamli grafikalar bilan ishlashga mo'ljallangan, ya'ni ular ancha kuchli va katta apparat resurslari va katta hajmdagi operativ xotirani talab qiladi.

Ular kompyuterning uskunasiga sezilarli yuk beradi.

Qo'llash doirasi

Ushbu kontseptsiya qaysi sohalarda qo'llaniladi va bunday jarayonni amalga oshirish kerakmi?

Bu jarayon uch o'lchovli uch o'lchovli modellarni va umuman kompyuter grafikasini yaratishni o'z ichiga olgan barcha sohalarda zarur va bu zamonaviy inson o'zaro aloqada bo'lishi mumkin bo'lgan hayotning deyarli barcha sohalari.

Kompyuter yordamida dizayn quyidagi hollarda qo'llaniladi:

• Bino va inshootlarni loyihalash;
• Landshaft arxitekturasi;
• Shahar atrof-muhitini loyihalash;
• Ichki dizayn;
• Ishlab chiqarilgan deyarli har bir moddiy narsa bir vaqtlar kompyuter modeli edi;
• Video O'yinlar;
• Film ishlab chiqarish va boshqalar.

Shu bilan birga, bu jarayon o'z mohiyatiga ko'ra yakuniy hisoblanadi.

Modelni loyihalashda u oxirgi yoki oxirgi bo'lishi mumkin.

E'tibor bering, ko'rsatish ko'pincha modelni yaratish jarayoni emas, balki uning natijasi - tayyor uch o'lchovli kompyuter modeli deb ataladi.

Texnologiya

Ushbu protsedurani kompyuter grafikasida uch o'lchovli tasvirlar va ob'ektlar bilan ishlashda eng qiyinlaridan biri deb atash mumkin.

Ushbu bosqich dastur dvigateli tomonidan amalga oshiriladigan murakkab texnik hisob-kitoblar bilan birga keladi - bu bosqichda sahna va ob'ekt haqidagi matematik ma'lumotlar yakuniy ikki o'lchovli tasvirga tarjima qilinadi.

Ya'ni, uch o'lchamli model haqidagi rang, yorug'lik va boshqa ma'lumotlar kompyuter ekranida ikki o'lchovli rasm sifatida ko'rsatilishi mumkin bo'lgan tarzda piksel pikselga qayta ishlanadi.

Ya'ni, bir qator hisob-kitoblar orqali tizim har bir ikki o'lchovli tasvirning har bir pikseli qanday rangga bo'yalgan bo'lishi kerakligini aniq belgilaydi, natijada u foydalanuvchining kompyuter ekranida uch o'lchovli modelga o'xshaydi.

Turlari

Texnologiya va ishning xususiyatlariga qarab, bunday jarayonning ikkita asosiy turi mavjud - real vaqt rejimida ko'rsatish va dastlabki ko'rsatish.

Haqiqiy vaqtda

Bu tur, asosan, kompyuter o'yinlarida keng tarqalgan.

O'yin sharoitida tasvirni iloji boricha tezroq hisoblash va joylashtirish kerak, masalan, foydalanuvchi biror joy bo'ylab harakatlanayotganda.

Garchi bu "noldan" sodir bo'lmasa va ba'zi bir boshlang'ich hajmli tayyorgarliklar mavjud bo'lsa ham, aynan shu xususiyat tufayli ushbu turdagi kompyuter o'yinlari kompyuter uskunasiga juda katta yuk beradi.

Agar bu holatda nosozlik bo'lsa, rasm o'zgarishi va buzilishi, yuklanmagan piksellar paydo bo'lishi mumkin va foydalanuvchi (belgi) har qanday harakatni amalga oshirganda, rasm aslida to'liq yoki qisman o'zgarmasligi mumkin.

Haqiqiy vaqtda bunday vosita o'yinlarda ishlaydi, chunki harakatlarning tabiatini, o'yinchining harakat yo'nalishini va hokazolarni oldindan aytib bo'lmaydi (garchi ishlab chiqilgan eng ehtimol stsenariylar mavjud bo'lsa ham).

Shu sababli, dvigatel tasvirni soniyasiga 25 kadr tezlikda qayta ishlashga majbur., chunki tezlik sekundiga 20 kadrgacha kamaytirilganda ham foydalanuvchi noqulaylikni his qiladi, chunki rasm burishib, sekinlasha boshlaydi.

Bularning barchasida optimallashtirish jarayoni juda muhim rol o'ynaydi, ya'ni ishlab chiquvchilar dvigatelga yukni kamaytirish va o'yin davomida uning ish faoliyatini oshirish uchun ko'radigan choralar.

Shu sababli, silliq ko'rsatish, birinchi navbatda, tekstura xaritasini va ba'zi maqbul grafik soddalashtirishlarni talab qiladi.

Bunday chora-tadbirlar dvigatelga ham, kompyuter uskunasiga ham yukni kamaytirishga yordam beradi., bu oxir-oqibatda o'yinni boshlash osonroq, sodda va tezroq bo'lishiga olib keladi.

Bu ko'rsatish mexanizmini optimallashtirish sifati o'yin qanchalik barqaror ekanligini va sodir bo'layotgan hamma narsa qanchalik real ko'rinishini aniqlaydi.

Dastlabki

Ushbu tur interaktivlik muhim bo'lmagan holatlarda qo'llaniladi.

Masalan, ushbu tur kino sanoatida keng qo'llaniladi, masalan, faqat shaxsiy kompyuter yordamida ko'rish uchun mo'ljallangan, cheklangan funktsional har qanday modelni loyihalashda.

Ya'ni, bu soddalashtirilgan yondashuv bo'lib, bu, masalan, dizaynda, ya'ni foydalanuvchining harakatlarini taxmin qilishning hojati bo'lmagan holatlarda ham mumkin, chunki ular cheklangan va oldindan hisoblangan (va bu bilan aql, renderlash oldindan amalga oshirilishi mumkin).

Bunday holda, modelni ko'rishda yuk dastur dvigateliga emas, balki shaxsiy kompyuterning markaziy protsessoriga tushadi. Shu bilan birga, tasvirni yaratish sifati va tezligi yadrolar soniga, kompyuterning holatiga, uning ishlashiga va protsessorga bog'liq.

Renderlash

Natijada, sahnani yorituvchi barcha yorug'lik nurlarini modellashtirishdan ko'ra samaraliroq bo'lgan to'rtta guruh usullari ishlab chiqildi:

• Rasterlashtirish(inglizcha) rasterlashtirish ) qatorlarni skanerlash usuli bilan birga (ing. skanerlash liniyasini ko'rsatish). Renderlash kuzatuvchiga nisbatan perspektivaning ta'sirini hisobga olmagan holda sahna ob'ektlarini ekranga proyeksiya qilish orqali amalga oshiriladi.
• Ray quyish (raycasting) (inglizcha) nurli quyish). Voqea ma'lum bir nuqtadan kuzatilgan deb hisoblanadi. Kuzatish nuqtasidan nurlar sahnadagi ob'ektlarga yo'naltiriladi, ular yordamida ikki o'lchovli ekrandagi piksel rangi aniqlanadi. Bunday holda, nurlar sahnada yoki uning fonida biron bir ob'ektga etib borgach, tarqalishni to'xtatadi (orqaga tortish usulidan farqli o'laroq). Optik effektlarni qo'shish uchun juda oddiy usullardan foydalanish mumkin. Perspektiv effekt tabiiy ravishda otilgan nurlar pikselning ekrandagi holatiga va kameraning maksimal ko'rish burchagiga qarab burchak ostida ishga tushirilganda erishiladi.
• Ray kuzatuvi(inglizcha) nurlarni kuzatish ) nurlarni tashlash usuliga o'xshaydi. Kuzatish nuqtasidan nurlar sahnadagi ob'ektlarga yo'naltiriladi, ular yordamida ikki o'lchovli ekrandagi piksel rangi aniqlanadi. Biroq, shu bilan birga, nur tarqalishini to'xtatmaydi, balki uchta komponentga bo'linadi, nurlar, ularning har biri ikki o'lchovli ekranda piksel rangiga hissa qo'shadi: aks ettirilgan, soya va singan. Bunday qismlarga bo'linishlar soni kuzatuv chuqurligini aniqlaydi va tasvirning sifati va fotorealizmiga ta'sir qiladi. O'zining kontseptual xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, usul juda fotoreal tasvirlarni olish imkonini beradi, lekin ayni paytda u juda ko'p resurs talab qiladi va vizualizatsiya jarayoni sezilarli vaqtni oladi.
• Yo'lni kuzatish(inglizcha) yo'lni kuzatish ) nurlarning tarqalishini kuzatishning shunga o'xshash printsipini o'z ichiga oladi, ammo bu usul yorug'lik tarqalishining fizik qonunlariga eng yaqin hisoblanadi. Bu, shuningdek, eng ko'p resurs talab qiladi.

Murakkab dasturiy ta'minot odatda hisoblash resurslarining maqbul narxida yuqori sifatli va fotoreal tasvirlarni ishlab chiqarish uchun bir nechta usullarni birlashtiradi.

Matematik asoslash

Renderlash mexanizmini amalga oshirish har doim jismoniy modelga asoslanadi. Amalga oshirilgan hisob-kitoblar u yoki bu jismoniy yoki mavhum modelga tegishli. Asosiy g'oyalarni tushunish oson, lekin qo'llash qiyin. Odatda, yakuniy oqlangan yechim yoki algoritm murakkabroq va turli xil texnikalarning kombinatsiyasini o'z ichiga oladi.

Asosiy tenglama

Renderlash modellarining nazariy asosining kaliti render tenglamasidir. Bu yakuniy tasvirni idrok etish bilan bog'liq bo'lmagan ko'rsatish qismining eng to'liq rasmiy tavsifidir. Barcha modellar ushbu tenglamaning qandaydir taxminiy yechimini ifodalaydi.

Norasmiy talqin quyidagicha: ma'lum bir nuqtadan ma'lum bir yo'nalishda chiqadigan yorug'lik nurlanishining miqdori (L o) o'z nurlanishi va aks ettirilgan nurlanishdir. Ko'zda tutilgan nurlanish - kiruvchi nurlanishning barcha yo'nalishlaridagi yig'indisi (L i), ma'lum bir burchakdan aks ettirish koeffitsientiga ko'paytiriladi. Bitta tenglamada kiruvchi yorug'likni chiquvchi yorug'lik bilan bir nuqtada birlashtirgan holda, ushbu tenglama ma'lum bir tizimdagi butun yorug'lik oqimining tavsifini tashkil qiladi.

Render dasturlari - rendererlar (vizualizatorlar)

• 3Bahramand
• AQSIS
• BMRT (Blue Moon Rendering Tools) (to'xtatilgan)
• BusyRay
• Entropiya (to'xtatilgan)
• Fryrender
• Gelato (NVIDIA, aqliy nurni sotib olish tufayli ishlab chiqish to'xtatildi)
• Holomatix Renditio (interaktiv nur izlovchi)
• Giper tasvir
• Keyshot
• Mantra renderer
• Meridian
• Pixie
• RenderDotC
• RenderMan (PhotoRealistic RenderMan, Pixarning RenderMan yoki PRMan)
• Oktanli render
• Arion Renderer

Haqiqiy (yoki real) vaqtda ishlaydigan rendererlar.

• VrayRT
• Shaderlight
• Vitrina
• Ijro
• Braziliya IR
• Artlantis Render

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

Xususiyatlarni taqqoslash jadvalini ko'rsatish

Shuningdek qarang

• Z-bufer va Z-buferlashdan foydalanadigan algoritmlar
• Rassom algoritmi
• Reyes kabi qatorli skanerlash algoritmlari
• Global yoritish algoritmlari
• Emissivlik
• Rasm sifatida matn

Eng muhim nashrlarning xronologiyasi

• 1968 Ray quyish(Appel, A. (1968). Qattiq jismlarning mashina ko'rinishini soyalashning ba'zi usullari. Bahorgi qo'shma kompyuter konferentsiyasi materiallari 32 , 37-49.)
• 1970 Skanerlash liniyasi algoritmi(Bouknight, W. J. (1970). Uch o'lchovli yarim tonna kompyuter grafikasi taqdimotlarini yaratish tartibi. ACM kommunikatsiyalari)
• 1971 Gouraud soyasi Gouraud, H. (1971) Egri sirtlarni kompyuterda ko'rsatish. Kompyuterlarda IEEE operatsiyalari 20 (6), 623-629.)
• 1974 Teksturani xaritalash nomzodlik dissertatsiyasi, Yuta universiteti.)
• 1974 Z-bufer(Catmull, E. (1974). Egri sirtlarni kompyuterda ko'rsatish uchun bo'linish algoritmi. nomzodlik dissertatsiyasi)
• 1975 Telefon soyasi(Phong, B-T. (1975). Kompyuterda yaratilgan rasmlar uchun yoritish. ACM kommunikatsiyalari 18 (6), 311-316.)
• 1976 Atrof-muhitni xaritalash(Blinn, J.F., Newell, M.E. (1976). Kompyuterda yaratilgan tasvirlardagi tekstura va aks ettirish. ACM kommunikatsiyalari 19 , 542-546.)
• 1977 Soya hajmlari(Crow, F.C. (1977). Kompyuter grafikasi uchun soyali algoritmlar. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1977 yil) 11 (2), 242-248.)
• 1978 Soya buferi(Williams, L. (1978). Egri-bugri yuzalarga egri soyalarni quyish. 12 (3), 270-274.)
• 1978 Bump xaritalash Blinn, J.F. (1978). Ajinlangan yuzalarni simulyatsiya qilish. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1978 yil) 12 (3), 286-292.)
• 1980 BSP daraxtlari(Fuchs, H. Kedem, Z.M. Naylor, B.F. (1980). Aprior daraxt tuzilmalari tomonidan ko'rinadigan sirt hosil qilishda. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1980 materiallari) 14 (3), 124-133.)
• 1980 Ray kuzatuvi(Whitted, T. (1980). Soyali displey uchun takomillashtirilgan yoritish modeli. ACM kommunikatsiyalari 23 (6), 343-349.)
• 1981 Kuk shader(Kuk, R.L. Torrance, K.E. (1981). Kompyuter grafikasi uchun aks ettiruvchi model. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1981 yil) 15 (3), 307-316.)
• 1983 Mipmaps(Williams, L. (1983). Piramidal parametrlar. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1983 yil) 17 (3), 1-11.)
• 1984 Oktree nurlarini kuzatish(Glassner, A. S. (1984). Tez nurlarni kuzatish uchun kosmik bo'linma. 4 (10), 15-22.)
• 1984 Alfa kompozitsiyasi(Porter, T. Daff, T. (1984). Raqamli tasvirlarni kompozitsiyalash. 18 (3), 253-259.)
• 1984 Tarqalgan nurlarni kuzatish(Kuk, R.L. Porter, T. Carpenter, L. (1984). Tarqalgan nurlanish. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1984 yil) 18 (3), 137-145.)
• 1984 Radiozlik(Goral, C. Torrance, K.E. Greenberg, D.P. Battaile, B. (1984). Diffuz yuzalar orasidagi yorug'likning o'zaro ta'sirini modellashtirish. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1984 yil) 18 (3), 213-222.)
• 1985 Hemi-kub radiosi(Cohen, M.F. Greenberg, D.P. (1985). Yarim-kub: murakkab muhitlar uchun radiositali yechim. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1985 yil) 19 (3), 31-40.)
• 1986 Yorug'lik manbasini kuzatish(Arvo, J. (1986). Orqaga nurlanish. SIGGRAPH 1986 Rey Tracing kursidagi ishlanmalar)
• 1986 Renderlash tenglamasi(Kajiya, J.T. (1986). Renderlash tenglamasi. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1986 yil) 20 (4), 143-150.)
• 1987 Reyes algoritmi(Kuk, R.L. Carpenter, L. Catmull, E. (1987). The Reyes image rendering arxitekturasi. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1987 yil) 21 (4), 95-102.)
• 1991 Ierarxik radiatsiya(Hanrahan, P. Salzman, D. Aupperle, L. (1991). Tezkor ierarxik radiositivlik algoritmi. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1991 yil) 25 (4), 197-206.)
• 1993 Ohangni xaritalash(Tumblin, J. Rushmeier, H. E. (1993). Haqiqiy kompyuterda yaratilgan tasvirlar uchun ohangni qayta ishlab chiqarish. IEEE kompyuter grafikasi va ilovalari 13 (6), 42-48.)
• 1993 Er osti sochilishi Hanrahan, P. Krueger, W. (1993) Er osti sochilishi tufayli qatlamli sirtlardan aks etish. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1993 yil) 27 (), 165-174.)
• 1995 Foton xaritalash(Jensen, H.J. Christensen, N.J. (1995). Murakkab ob'ektlarni ikki tomonlama Monte-Karlo nurlari bilan kuzatishda foton xaritalari. Kompyuterlar va grafika 19 (2), 215-224.)
• 1997 Metropolis engil transporti(Veach, E. Guibas, L. (1997). Metropolis yengil transporti. Kompyuter grafikasi (SIGGRAPH 1997 yil) 16 65-76.)

Renderlash 3D vizualizatsiya natijasida olingan sahnalarni qayta ishlashning yakuniy bosqichidir. Bu jarayonning ikkita asosiy bosqichi mavjud - real vaqt, asosan kompyuter o'yinlarida qo'llaniladi va oldindan ko'rsatish. Aynan u biznesda qo'llanilishini topdi. Birinchi holda, hisob-kitoblarning tezligi katta ahamiyatga ega, agar bu shart bajarilsa, tasvirlarning sifati yuqori bo'lib qoladi. Oldindan ko'rsatishda, ustuvorlik - chizmaning realizmi.

Oldindan ko'rsatish

Ushbu turdagi renderni amalga oshirish uchun maxsus dasturiy ta'minot qo'llaniladi. Qayta ishlash muddati uning murakkabligiga bog'liq. Jarayon yorug'lik va u yaratgan soyalarni qo'llash, rang qo'shish va boshqa effektlardan iborat. Modelerlarning asosiy vazifasi natijaning nihoyatda haqiqat bo'lishini ta'minlashdir, buning uchun fizikaning eng murakkab bo'limlaridan biri - optikani yo'naltirish kerak. To'g'ri bajarilgan renderlash interyerni 3D modellashtirishda ayniqsa muhimdir - siz xonaning tabiiy va sun'iy yorug'likda qanday ko'rinishini aniq hisoblashingiz, mebelning soyalarini va boshqa nuanslarni tanlashingiz kerak. Volumetrik dizaynda yakuniy ishlov berishning asosiy usullari:

Resurs xarajatlarini kamaytiradigan va kerakli sifatni ta'minlaydigan bir nechta usullarning kombinatsiyasidan foydalanish odatiy holdir.

Renderlash xususiyatlari

Dastlabki eskizni mukammallikka etkazish uchun ko'p vaqt kerak bo'ladi - kompyuterda murakkab tasvirlarni qayta ishlash vaqti bir necha soatga yetishi mumkin. Ushbu davrda quyidagilar sodir bo'ladi:

• rang berish;
• kichik elementlarning detallari;
• yorug'lik effektlarini ishlab chiqish - oqimlarni, soyalarni va boshqalarni aks ettirish;
• iqlim sharoitlarini ko'rsatish;
• realizmni oshirish uchun boshqa tafsilotlarni amalga oshirish.

Qayta ishlashning murakkabligi 3D vizualizatsiya narxining shakllanishiga ta'sir qiladi, qancha vaqt talab qilinsa, loyihadagi ish shunchalik qimmatga tushadi. Iloji bo'lsa, modelerlar renderlash jarayonini soddalashtiradilar, masalan, individual momentlarni hisoblash yoki uning sifatini buzmasdan ko'rsatish vaqtini qisqartirish uchun boshqa vositalardan foydalanish.