Rendering ile 3D Görüntüyü Sonlandırmak: Genel Bakış

Oluşturma işlemi, bilgisayar grafik geliştirme döngüsünde önemli bir rol oynar.

Gelişen Film gibi

Rendering, 3 boyutlu üretimin en teknik açıdan karmaşık yönüdür, ama aslında bir benzetme bağlamında oldukça kolay anlaşılabilir: Bir film fotoğrafçısının fotoğraflarını görüntülenmeden önce geliştirmesi ve basması gibi, bilgisayar grafikleri profesyonelleri de benzer zorunluluk.

Bir sanatçı bir 3B sahnede çalışırken, manipüle ettiği modeller aslında üç boyutlu uzayda noktaların ve yüzeylerin (daha özel olarak, köşeler ve poligonlar) matematiksel temsilidir.

Terim terimi, bir matematiksel yaklaşımdan sahneyi sonlandırılmış bir 2B görüntüye çevirmek için bir 3D yazılım paketinin render motoru tarafından gerçekleştirilen hesaplamaları ifade eder. Süreç boyunca, tüm sahnenin uzaysal, dokusal ve aydınlatma bilgileri, düzleştirilmiş görüntüdeki her pikselin renk değerini belirlemek için birleştirilir.

İki Tip Rendering

İki ana işleme türü vardır, bunların ana farkı, görüntülerin hesaplandığı ve sonlandırıldığı hızdır.

1. Gerçek Zamanlı Renderleme: Gerçek zamanlı oluşturma, oyunların ve etkileşimli grafiklerde en göze çarpan şekilde kullanılır; burada resimler, 3D bilgiden inanılmaz derecede hızlı bir şekilde hesaplanmalıdır. Bir oyuncunun oyun ortamı ile nasıl etkileşimde bulunacağını tam olarak tahmin edememek mümkün olmadığından, eylemler ortaya çıktıkça görüntüler “gerçek zamanlı” olarak gösterilmelidir.
2. Hız Önemlidir: Hareketin sıvı görünmesi için, ekrana saniyede en az 18 ila 20 kare görüntülenmesi gerekir. Bundan daha az herhangi bir şey ve eylem dalgalı görünecektir.
3. Metodlar: Gerçek zamanlı görüntüleme, özel grafik donanımı tarafından ve mümkün olduğunca fazla bilgi derlenerek büyük ölçüde geliştirildi. Bir oyun ortamının aydınlatma bilgisinin büyük bir kısmı, işlem hızını iyileştirmek için önceden hesaplanmış ve doğrudan çevre doku dosyalarına "fırınlanmıştır".
4. Çevrimdışı veya Önceden Oluşturma: Çevrimdışı oluşturma, hızın bir sorundan daha az olduğu durumlarda kullanılır; hesaplamalar tipik olarak özel grafik donanımı yerine çok çekirdekli CPU'lar kullanılarak gerçekleştirilir. Çevrimdışı görselleştirme, görsel karmaşıklık ve fotogerçekçiliğin çok daha yüksek bir standartta tutulduğu animasyon ve efekt çalışmalarında en sık görülür. Her bir çerçevede neyin ortaya çıkacağına dair tahmin edilemezlik söz konusu olduğundan, büyük stüdyoların bireysel çerçevelere 90 saate kadar zaman ayırdığı bilinmektedir.

1. fotogerçekçilik: Çevrimdışı oluşturma, açık uçlu bir zaman diliminde gerçekleştiğinden, gerçek zamanlı oluşturma işleminden daha yüksek fotorealizm seviyeleri elde edilebilir. Karakterler, ortamlar ve ilişkili dokular ve ışıklar genellikle daha yüksek poligon sayılarına ve 4k (veya daha yüksek) çözünürlük doku dosyalarına izin verilir.

Rendering Teknikleri

Çoğu oluşturma için kullanılan üç büyük hesaplama tekniği vardır. Her birinin kendine özgü avantaj ve dezavantajları vardır, bu da bazı durumlarda her üç uygulanabilir seçeneği de yerine getirir.

• Scanline (veya rasterleştirme): Scanline rendering, hız bir gereklilik olduğunda kullanılır; bu, gerçek zamanlı oluşturma ve etkileşimli grafikler için tercih edilen tekniktir. Bir görüntü pikselini piksel oluşturmak yerine, tarama işleyicileri çokgen temelinde çokgen hesaplar. Önceden ayarlanmış (fırınlanmış) aydınlatma ile birlikte kullanılan Scanline teknikleri saniyede 60 kare hıza veya yüksek kaliteli bir grafik kartına daha iyi ulaşabilir.
• Işın izleme: Raytracing'de, sahnedeki her piksel için, kameradan en yakın 3D nesnesine bir veya daha fazla ışık ışını izlenir. Işık ışını daha sonra 3B sahnesindeki malzemelere bağlı olarak yansıma veya kırılma içerebilen belirli sayıda "sıçrama" dan geçirilir. Her pikselin rengi, ışık ışınlarının izlenen yolundaki nesnelerle etkileşime dayanarak algoritmik olarak hesaplanır. Raytracing, scanline'dan daha fazla fotorealizm yeteneğine sahiptir, fakat katlanarak daha yavaştır.
• radiosity: Raytracing'in aksine, radyoaktiflik, kameradan bağımsız olarak hesaplanır ve piksel-pikselden ziyade yüzeye yöneliktir. Radyonun temel işlevi, dolaylı aydınlatmayı (sıçrayan dağınık ışık) hesaplayarak yüzey rengini daha doğru bir şekilde simüle etmektir. Radyosite, tipik olarak, yumuşak renkli nesnelerden gelen ışığın, yakındaki yüzeylere "kanayan" yumuşak yumuşak gölgeler ve renk kanamasıyla karakterize edilir.

Pratikte, radyonite ve raytracing, etkileyici bir fotogerçekçilik seviyesine ulaşmak için her sistemin avantajlarını kullanarak, birbirleriyle bağlantılı olarak sıklıkla kullanılır.

Rendering Yazılımı

Oluşturma, inanılmaz derecede sofistike hesaplamalara dayanıyor olsa da, günümüz yazılımı, bir sanatçıya altta yatan matematikle uğraşmak zorunda kalmaması için kolay anlaşılır parametreleri sağlar. Her büyük 3D yazılım paketinde bir render motoru bulunur ve bunların çoğunda çarpıcı fotogerçeklik düzeylerine ulaşmayı mümkün kılan malzeme ve aydınlatma paketleri bulunur.

En yaygın iki render motoru:

• Zihinsel Ray: Autodesk Maya ile paketlenmiştir. Zihinsel Ray inanılmaz derecede çok yönlüdür, nispeten hızlıdır ve muhtemelen yeraltı saçılımına ihtiyaç duyan karakter görüntüleri için en yetkin hale getiricidir. Zihinsel ışın, raytracing ve "global illumination" (radiosity) kombinasyonunu kullanır.
• V-Ray: Genellikle, 3DS Max ile birlikte kullanılan V-Ray'ı görürsünüz - birlikte, mimari görselleştirme ve çevre oluşturma için çift kesinlikle rakipsizdir.VRay'ın rakiplerine göre avantajları, aydınlatma araçları ve kemer-viz için geniş materyal kütüphanesidir.

Rendering teknik bir konudur, ancak genel tekniklerin bazılarına daha derinlemesine bakmaya başladığınızda oldukça ilginç olabilir.