Renderen er et digitalt bilde som er et resultat av handlingen til et spesifikt dataprogram hvis formål er å generere det med den maksimale flerdimensjonale " fotorealismen " som er mulig, fra en modell av en tredimensjonal scene eller scenario tolket fra hver av dens perspektiver..
Modellen utsettes for ulike prosesser, kalt 3D-gjengivelse , som appellerer til fotografiske teknikker og anvendelse av simuleringer av lysfordeling, geometriske optiske baner av lysbaner og deres oppførsel i henhold til teksturering av materialer for å skape en rekke effekter og illusjoner for å å gjøre det likt en spesifikk "realistisk" situasjon.
Gjengivelsesprosessen fokuserer på automatisk konvertering av wireframe -modeller for å oppnå flate bilder med fotorealistiske tredimensjonale effekter.
Gjengivelse er den siste prosessen med å lage selve 2D-bildet eller animasjonen av den forberedte scenen. Dette kan sammenlignes med å ta et bilde eller ta en scene etter at oppsettet er ferdig i det virkelige liv. Det er utviklet flere forskjellige og ofte spesialiserte gjengivelsesmetoder. Disse spenner fra ikke-realistiske wireframe-gjengivelser gjennom polygonbasert gjengivelse, til mer avanserte teknikker som: skanningslinjegjengivelse, strålesporing eller radiositet. Gjengivelsen kan ta fra: brøkdeler av sekunder til dager for ett enkelt bilde/bilde . Generelt er de forskjellige metodene mer egnet for fotorealistisk gjengivelse eller sanntidsgjengivelse.
Gjengivelse av interaktive medier, som spill og simuleringer, beregnes og vises i sanntid, med hastigheter på omtrent 20 til 120 bilder per sekund. I sanntidsgjengivelse er målet å vise så mye informasjon som mulig, siden øyet kan behandle den på en brøkdel av et sekund (her i ett bilde.) I tilfellet med 30 bilder per sekund animasjon spenner ett bilde 30 sekunder). Hovedmålet er å oppnå en så høy grad av fotorealisme som mulig ved en minimum akseptabel gjengivelseshastighet (typisk 24 bilder per sekund, da dette er minimumet det menneskelige øyet trenger for å lykkes med å skape en illusjon av bevegelse). Faktisk kan utnyttelser brukes på måten øyet "oppfatter" verden på, og som et resultat er det endelige bildet som presenteres ikke nødvendigvis det av den virkelige verden, men et nært nok til at det menneskelige øyet kan tolerere. Gjengivelsesprogramvare kan simulere visuelle effekter som linselys , dybdeskarphet eller bevegelsesuskarphet. Dette er forsøk på å simulere visuelle fenomener som er et resultat av de optiske egenskapene til kameraer og det menneskelige øyet. Disse effektene kan gi et element av realisme til en scene, selv om effekten bare er en simulert artefakt fra et kamera. Dette er den grunnleggende metoden som brukes i spill, interaktive verdener og VRML. Den raske økningen i datakraft har muliggjort en gradvis større grad av realisme selv for sanntidsgjengivelse, inkludert teknikker som HDR-gjengivelse. Sanntidsgjengivelse er vanligvis polygonal og hjulpet av datamaskinens GPU.
Animasjoner for ikke-interaktive medier, som filmer og video, gjengis mye langsommere. Gjengivelse uten sanntid lar deg dra fordel av begrenset prosessorkraft for høyere bildekvalitet. Behandlingstiden for individuelle bilder kan variere fra noen få sekunder til flere dager for komplekse scener. Gjengitte rammer lagres på en harddisk og kan deretter overføres til andre medier som film eller optiske plater. Disse bildene vises deretter sekvensielt med høye bildefrekvenser, typisk 24, 25 eller 30 bilder per sekund, for å oppnå en illusjon av bevegelse.
Når målet er fotorealisme, brukes teknikker som strålesporing eller radiositet. Dette er den grunnleggende metoden som brukes i digitale medier og kunstneriske verk. Teknikker er utviklet for å simulere andre naturlige effekter, som samspillet mellom lys og ulike former for materie. Eksempler på disse teknikkene inkluderer partikkelsystemer (som kan simulere regn, røyk eller brann), volumetrisk prøvetaking (for å simulere tåke, støv og andre atmosfæriske effekter i rommet), kaustics (for å simulere fokusering av lys ved uregelmessige brytende overflater). lys, krusninger av lys sett på bunnen av et svømmebasseng) og spredning under overflaten (for å simulere lys som reflekteres i volumene til faste gjenstander som menneskehud).
[ 1 ] er beregningsmessig dyrt, gitt den komplekse variasjonen av fysiske prosesser som simuleres. Datamaskinens prosessorkraft har økt raskt gjennom årene, noe som muliggjør en gradvis høyere grad av realistisk gjengivelse. Filmstudioer som produserer datagenererte animasjoner bruker ofte en renderfarm for å generere bilder i tide. Fallende maskinvarekostnader betyr imidlertid at det er fullt mulig å lage små mengder 3D-animasjon på et hjemmedatasystem. Gjengivelsen brukes ofte som bare en liten del av en fullstendig filmscene. Mange lag med materiale kan behandles separat og integreres i det endelige bildet ved hjelp av komposittprogram.
Populære overflateskyggealgoritmer i 3D-datagrafikk inkluderer:
Refleksjon eller spredning Det er forholdet mellom den innkommende og utgående belysningen på et gitt punkt. Spredningsbeskrivelsene er vanligvis gitt i form av en toveis spredningsfordelingsfunksjon eller BSDF
Skyggelegging Refererer til hvordan ulike typer spredning er fordelt over overflaten (dvs. hvilken spredningsfunksjon brukes på). Beskrivelser av denne typen uttrykkes vanligvis med et program som kalles en shader. Et enkelt eksempel på skyggelegging er teksturkartlegging, som bruker et bilde for å spesifisere den diffuse fargen på hvert punkt på en overflate, noe som gir den mer tydelige detaljer.
Noen skyggeteknikker inkluderer:
Transport beskriver hvordan belysningen i en scene beveger seg fra et sted til et annet. Sikt er en viktig komponent i lett transport.
Skyggelagte tredimensjonale objekter må flates ut slik at visningsenheten - det vil si en monitor - kan vise det i kun to dimensjoner, denne prosessen kalles 3D-projeksjon. Dette gjøres ved hjelp av projeksjon og, for de fleste bruksområder, perspektivprojeksjon. Grunntanken bak perspektivprojeksjon er at objekter som er lenger unna blir mindre i forhold til de som er nærmere øyet. Programmene produserer perspektiv ved å multiplisere en dilatasjonskonstant hevet til kraften til det negative av avstanden fra observatøren. En utvidelseskonstant på én betyr ikke noe perspektiv. Høye dilatasjonskonstanter kan forårsake en "fiskeøye"-effekt der bildeforvrengning begynner å oppstå. Ortografisk projeksjon brukes først og fremst i CAD- eller CAM-applikasjoner der vitenskapelig modellering krever nøyaktige målinger og bevaring av den tredje dimensjonen.
[ 1 ]