فرآیند رندر نقش حیاتی در چرخه توسعه گرافیک کامپیوتر بازی می کند. ما در اینجا عمق بیشتری نخواهیم گذاشت، اما هیچ بحثی از خط لوله CG بدون ذکر ابزارها و روشهای ارائه تصویر سه بعدی کامل نخواهد بود.
مانند فیلم در حال توسعه
رندر از نظر فنی پیچیده تر از تولید 3D است، اما در حقیقت یک قیاس کاملا می تواند کاملا درک شود: خیلی شبیه یک عکاس فیلم باید عکس های خود را قبل از اینکه بتواند نمایش داده شود، عکس های خود را منتشر کرده و چاپ می کند، متخصصان گرافیک کامپیوتری مشابه ضرورت
هنگامی که یک هنرمند در یک صحنه 3D کار می کند ، مدل هایی که او دستکاری می کند، در واقع نمایشی ریاضی از نقاط و سطوح (به طور خاص، رأس ها و چند ضلعی ها) در فضای سه بعدی است.
اصطلاح رندر به محاسبات انجام شده توسط یک موتور رندر بسته نرم افزاری 3D برای ترجمه صحنه از یک تقریب ریاضی به یک تصویر 2 بعدی نهایی اشاره دارد. در طول فرایند، اطلاعات مکانی، بافت و روشنایی تمام صحنه برای تعیین ارزش رنگ هر پیکسل در تصویر صاف ترکیب می شوند.
دو نوع رندر
دو نوع مختلف رندر وجود دارد، تفاوت اصلی آنها سرعت در محاسبه تصاویر و نهایی شدن آنها است.
- رندر در زمان واقعی : رندر در زمان واقعی به وضوح در گرافیک بازی و گرافیک تعاملی مورد استفاده قرار می گیرد، که در آن تصاویر باید از اطلاعات 3D با سرعت فوق العاده سریع محاسبه شوند.
- تعامل: از آنجا که غیرممکن است پیش بینی دقیقا همانطور که یک بازیکن با محیط بازی ارتباط برقرار کند، تصاویر را باید در زمان واقعی به عنوان عملی باز کند.
- مسائل سرعت: برای اینکه حرکت به نظر می رسد مایع، حداقل 18-20 فریم در ثانیه باید به صفحه نمایش داده شود. هر چیزی کمتر از این و اقدام به نظر می رسد choppy.
- روش ها: رندر در زمان واقعی با سخت افزار گرافیکی اختصاص یافته (GPU) و با پیش اطلاعات کامپایل کردن اطلاعات به اندازه کافی بهبود می یابد. مقدار زیادی از اطلاعات روشنایی محیط بازی، قبل از محاسبه و "پخته" به طور مستقیم به فایل های بافت محیط زیست برای بهبود سرعت رندر.
- آفلاین یا قبل از رندرینگ: رندر کردن آفلاین در مواردی که سرعت کمتر از یک مسئله است، استفاده می شود، با محاسبات معمولا با استفاده از پردازنده های چند هسته ای به جای سخت افزار گرافیکی اختصاصی انجام می شود.
- پیش بینی پذیری: رندر آفلاین اغلب در انیمیشن و جلوه های ویژه دیده می شود که پیچیدگی های تصویری و فتوتراپی به استاندارد بسیار بالاتر می رسد. از آنجاییکه در هر فریم ظاهری غیر قابل پیش بینی نیست، استودیوهای بزرگ شناخته شده اند تا تا 90 ساعت زمان رندر را به فریم های فرد اختصاص دهند.
- عکسبرداری: از آنجا که رندر آفلاین در یک فریم open-frame اتفاق می افتد، سطوح بالاتر فتوگرافی می تواند از رندر در زمان واقعی بدست آید. شخصیت ها، محیط ها و بافت ها و چراغ های مربوط به آنها معمولا اجازه می دهد که تعداد زیادی از چند ضلعی ها و 4K (یا بالاتر) بافت های رزولوشن با رزولوشن بالا باشد.
تکنیک های رندر
سه تکنیک محاسباتی عمده برای اکثر رندرها وجود دارد. هر کدام از مزایا و معایب خاص خود را دارد، و تمام گزینه های قابل قبول را در شرایط خاص ایجاد می کند.
- Scanline (یا تکه تکه شدن): رندر Scanline زمانی استفاده می شود که سرعت یک ضرورت باشد، که این تکنیک را انتخاب می کند برای رندر کردن زمان واقعی و گرافیک تعاملی. به جای ارائه تصویر پیکسل به پیکسل، رندرهای Scanline بر اساس چند ضلعی بر روی یک چند ضلعی محاسبه می شوند. تکنیک های Scanline مورد استفاده در ارتباط با نورپردازی پیش ساخته (پخت) می توانند سرعت 60 فریم در ثانیه یا بهتر از کارت گرافیک بالا را به دست آورند.
- Raytracing: در raytracing ، برای هر پیکسل در صحنه، یک (یا بیشتر) پرتو (های) نور از دوربین به نزدیکترین شی 3D نشان داده می شود. پرتو نور پس از عبور از یک تعداد مجموعه ای از "پرش"، که می تواند انعکاس یا انکسار را بسته به مواد در صحنه 3D قرار دهد. رنگ هر پیکسل به صورت الگوریتمی بر مبنای تعامل اشعه های نور با اشیا در مسیر ردیابی آن محاسبه می شود. Raytracing توانایی فتوترالیستی بیشتری نسبت به Scanline دارد، اما به طور ماهرانه ای کندتر است.
- حساسیت: بر خلاف raytracing ، radiosity مستقل از دوربین محاسبه می شود و سطح آن به جای پیکسل به پیکسل است. تابع اولیه radiosity به دقت شبیه سازی رنگ سطحی با حسابداری برای نور غیر مستقیم (نور منتشر شده) است. Radiosity به طور معمول توسط سایه فارغ التحصیل نرم و خونریزی رنگی، که در آن نور از اشیاء روشن رنگ "خونریزی" به سطوح نزدیک است.
- در عمل، radiosity و raytracing اغلب در ارتباط با یکدیگر استفاده می شود، با استفاده از مزایای هر سیستم برای دستیابی به سطوح قابل توجه فتوگرافی.
نرم افزار رندر
اگر چه رندر به محاسبات فوق العاده پیچیده مبتنی است، نرم افزار امروزه آسان است که پارامترهای درک شود که باعث می شود تا هنرمند هرگز نتواند با ریاضیات پایه برخورد کند. یک موتور رندر با هر مجموعه نرم افزاری سه بعدی گنجانده شده است و اکثر آنها شامل بسته های مواد و نورپردازی می شود که امکان دستیابی به سطوح خیره کننده فتوگرافی را فراهم می آورد.
دو رایج ترین موتورهای رندر:
- ریاضی ذهنی - بسته بندی شده با Autodesk مایا. ریاضی ذهنی فوق العاده همه کاره، نسبتا سریع و احتمالا صحیح ترین رندر برای تصاویر شخصیتی است که نیاز به پراکندگی زیرسطحی دارند. پرتو روان از ترکیبی از raytracing و "روشنایی جهانی" (radiosity) استفاده می کند.
- V-Ray - به طور معمول V-Ray مورد استفاده در ارتباط با 3DS Max-together جفت کاملا بی نظیر برای تجسم معماری و رندر محیط است. مزایای اصلی VRay بر رقیبش ابزارهای نورپردازی و کتابخانه مواد گسترده ای است که از آن استفاده می کنند.
رندر یک موضوع فنی است، اما هنگامی که شما واقعا شروع به نگاه دقیق تر به برخی از تکنیک های رایج می کنید، می توانید بسیار جالب باشد.