O proceso de representación desempeña un papel crucial no ciclo de desenvolvemento de gráficos por computadora . Non entraremos en demasiada profundidade aquí, pero ningún debate sobre o gasoducto CG sería completo sen, polo menos, mencionar as ferramentas e métodos para renderizar imaxes en 3D.
Como o cine en desenvolvemento
A renderización é o aspecto máis tecnicamente complexo da produción en 3D, pero en realidade pode entenderse con bastante facilidade no contexto dunha analoxía: como un fotógrafo de cine debe desenvolver e imprimir as súas fotos antes de que poidan ser exhibidas, os profesionais de computación gráfica están cargados de forma similar necesidade.
Cando un artista está a traballar nunha escena 3D , os modelos que manipula son en realidade unha representación matemática de puntos e superficies (máis específicamente, vértices e polígonos) no espazo tridimensional.
A representación do termo refírese aos cálculos realizados polo motor renderizado do paquete de software 3D para traducir a escena desde unha aproximación matemática a unha imaxe 2D finalizada. Durante o proceso, a información espacial, textural e de iluminación de toda a escena combínanse para determinar o valor de cor de cada píxel na imaxe achatada.
Dous tipos de representación
Hai dous tipos principais de representación, a súa principal diferenza é a velocidade á que se computan e finalizan as imaxes.
- Representación en tempo real : A representación en tempo real úsase de forma máis destacada nos xogos e os gráficos interactivos, onde as imaxes deben computarse a partir da información 3D a un ritmo incrible rápido.
- Interactividade: Porque é imposible predecir exactamente como un xogador interactúa co entorno do xogo, as imaxes deben presentarse en "tempo real" a medida que a acción se desenvolve.
- Asuntos de velocidade: para que o movemento apareza fluído, debe renderse un mínimo de 18 a 20 cadros por segundo á pantalla. Calquera cousa menos que isto e acción aparecerá agarrado.
- Os métodos: renderización en tempo real mellóranse drasticamente mediante hardware de gráficos dedicados (GPUs) e precompilando a maior información posible. Unha gran cantidade de información de iluminación do entorno do xogo está precomputada e "cociñada" directamente nos ficheiros de textura do ambiente para mellorar a velocidade de renderización.
- Offline ou renderización previa: a representación fóra de liña úsase en situacións onde a velocidade é menos dun problema, con cálculos típicos realizados con CPU multi-core en vez de hardware de gráficos dedicados.
- Predictabilidade: a representación fóra de liña vese máis frecuentemente na animación e no traballo de efectos onde a complexidade visual eo fotorrealismo se manteñen a un nivel moito máis alto. Dado que non hai imprevisibilidade en canto ao que aparecerá en cada cadro, se sabe que os grandes estudos dedican ata 90 horas a render o tempo a cadros individuais.
- Fotorrealismo: porque a representación fóra de liña ten lugar dentro dun marco de tempo aberto, pódense conseguir maiores niveis de fotorealismo que con representación en tempo real. Os caracteres, os ambientes e as súas texturas e luces asociadas normalmente permiten contas de polígono máis altos e ficheiros de textura de resolución 4k (ou superior).
Técnicas de renderización
Existen tres técnicas computacionais principais utilizadas para a maioría das renderizacións. Cada un ten o seu propio conxunto de vantaxes e desvantaxes, facendo as tres opcións viables en determinadas situacións.
- Scanline (ou rasterization): a representación de Scanline úsase cando a velocidade é unha necesidade, o que o fai a técnica de elección para representación en tempo real e gráficos interactivos. En vez de representar unha imaxe de píxel por píxeles, os renderizadores de escaneo computaranse nun polígono por polígono. As técnicas de Scanline empregadas en combinación coa iluminación preconfeccionada (forno) poden alcanzar velocidades de 60 fotogramas por segundo ou mellor nunha tarxeta gráfica de gama alta.
- Raytracing: no raytracing, por cada píxel da escena, un (ou máis) raio (s) de luz son seguidos desde a cámara ata o obxecto 3D máis próximo. O raio de luz pasa a través dun conxunto de "saltos", que poden incluír reflexións ou refraccións en función dos materiais da escena 3D. A cor de cada píxel calcúlase algoritmicamente en función da interacción do raio con obxectos no seu camiño trazado. Raytracing é capaz de maior fotorrealismo que o scanline pero é exponencialmente máis lento.
- Radiosidade: a diferenza do rayatracing, a radiosidade calcúlase independentemente da cámara e está orientada cara á superficie e non por píxeles por píxeles. A función principal da radiosidade é simular con máis precisión a cor da superficie ao representar a iluminación indirecta (luz difusa rebotada). A radiosidade normalmente caracterízase por suaves sombras graduadas e sangrado de cor, onde a luz de obxectos de cores brillantes "sangra" ás superficies próximas.
- Na práctica, a radiosidade eo rayatracemento adoitan usarse en conxunto cos outros, utilizando as vantaxes de cada sistema para lograr impresionantes niveis de fotorrealismo.
Software de renderización
Aínda que o renderizado baséase en cálculos increíblemente sofisticados, o software de hoxe proporciona parámetros fáciles de entender que o fan así que un artista nunca ten que tratar coas matemáticas subxacentes. Un motor de renderización inclúese con todas as principais suxestións de software 3D e a maioría inclúen paquetes de material e iluminación que permiten acadar niveis impresionantes de fotorrealismo.
Os dous motores de renderización máis comúns:
- Mental Ray - Empaquetado con Autodesk Maya. Mental Ray é increíblemente versátil, relativamente rápido, e probablemente o procesador máis competente para imaxes de personaxes que precisan dispersión subsuperficial. O raio mental usa unha combinación de rayado e "iluminación global" (radiosidade).
- V-Ray : adoita ver o V-Ray usado en conxunto con 3DS Max-together o par é absolutamente inigualable para a visualización arquitectónica e a representación do medio. As principais vantaxes de VRay sobre o seu competidor son as súas ferramentas de iluminación e ampla biblioteca de materiais para archiviz.
A renderización é un tema técnico, pero pode ser bastante interesante cando realmente empezas a dar un ollo máis profundo a algunhas das técnicas comúns.