Skip to content

CG Pipeline’da 3D Rendering Nedir?

7 de Mayıs de 2021

Oluşturma süreci, bilgisayar grafiği geliştirme döngüsünde çok önemli bir rol oynar. Rendering, 3B prodüksiyonun teknik olarak en karmaşık yönüdür, ancak aslında bir benzetme bağlamında oldukça kolay anlaşılabilir: Tıpkı bir film fotoğrafçısının, fotoğraflarını gösterilmeden önce geliştirmesi ve basması gerektiği gibi, bilgisayar grafik uzmanları da benzer bir yük altındadır. gereklilik. Bir sanatçı 3B bir sahne üzerinde çalışırken, manipüle ettiği modeller aslında üç boyutlu uzaydaki noktaların ve yüzeylerin (daha spesifik olarak, köşeler ve çokgenler) matematiksel bir temsilidir. Oluşturma terimi, sahneyi matematiksel bir yaklaşımdan sonlandırılmış bir 3B görüntüye çevirmek için bir 3B yazılım paketinin oluşturma motoru tarafından gerçekleştirilen hesaplamaları ifade eder. İşlem sırasında, düzleştirilmiş görüntüdeki her pikselin renk değerini belirlemek için tüm sahnenin uzamsal, dokusal ve ışıklandırma bilgileri birleştirilir.

İki Tür Rendering

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

  1. Gerçek Zamanlı İşleme: Gerçek zamanlı işleme, en belirgin şekilde oyunlarda ve görüntülerin inanılmaz derecede hızlı bir şekilde 3D bilgilerden hesaplanması gereken etkileşimli grafiklerde kullanılır. Bir oyuncunun oyun ortamıyla nasıl etkileşime gireceğini tam olarak tahmin etmek imkansız olduğundan, eylem ilerledikçe görüntüler “gerçek zamanlı” olarak işlenmelidir.
  2. Hız Önemlidir: Hareketin akıcı görünmesi için ekrana saniyede en az 18 ila 20 kare oluşturulması gerekir. Bundan daha azı ve eylem dalgalı görünecektir.
  3. Metodlar: Gerçek zamanlı işleme, özel grafik donanımı ve olabildiğince fazla bilgiyi önceden derleyerek büyük ölçüde geliştirildi. Bir oyun ortamının ışıklandırma bilgilerinin büyük bir kısmı önceden hesaplanır ve işleme hızını artırmak için doğrudan ortamın doku dosyalarına “pişirilir”.
  4. Çevrimdışı veya Ön Oluşturma: Çevrimdışı işleme, hızın daha az sorun olduğu durumlarda kullanılır ve hesaplamalar genellikle özel grafik donanımı yerine çok çekirdekli CPU’lar kullanılarak gerçekleştirilir. Çevrimdışı işleme, görsel karmaşıklığın ve fotogerçekçiliğin çok daha yüksek bir standartta tutulduğu animasyon ve efektlerde en sık görülür. Her karede neyin görüneceğine dair bir öngörülemezlik olmadığından, büyük stüdyoların tek tek karelere 90 saate kadar render süresi ayırdığı bilinmektedir.
  5. Fotogerçekçilik: Çevrimdışı işleme açık uçlu bir zaman çerçevesi içinde gerçekleştiğinden, gerçek zamanlı oluşturmadan daha yüksek düzeyde foto gerçekçilik elde edilebilir. Karakterler, ortamlar ve bunlarla ilişkili dokular ve ışıklara genellikle daha yüksek çokgen sayılarına ve 4k (veya daha yüksek) çözünürlüklü doku dosyalarına izin verilir.

Rendering Teknikleri

Çoğu işleme için kullanılan üç ana hesaplama tekniği vardır. Her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır ve bu, belirli durumlarda her üç seçeneği de uygulanabilir kılar.

  • Scanline (veya rasterleştirme): Scanline oluşturma, hız bir zorunluluk olduğunda kullanılır, bu da onu gerçek zamanlı işleme ve etkileşimli grafikler için tercih edilen teknik yapar. Bir görüntüyü piksel piksel oluşturmak yerine, tarama çizgisi oluşturucuları çokgeni çokgen temelinde hesaplar. Önceden hesaplanmış (pişmiş) aydınlatma ile birlikte kullanılan Scanline teknikleri, yüksek kaliteli bir grafik kartında saniyede 60 kare veya daha iyi hızlara ulaşabilir.
  • Işın izleme: Işın izlemede, sahnedeki her piksel için, kameradan en yakın 3B nesneye bir veya daha fazla ışık ışını izlenir. Işık ışını daha sonra, 3B sahnedeki malzemelere bağlı olarak yansıma veya kırılmayı içerebilen belirli sayıda “sıçrama” dan geçirilir. Her pikselin rengi, ışık ışınının izlenen yolundaki nesnelerle etkileşimine dayalı olarak algoritmik olarak hesaplanır. Raytracing, tarama çizgisinden daha fazla fotogerçekçilik yeteneğine sahiptir, ancak katlanarak daha yavaştır.
  • Radyolar: Işın izlemeden farklı olarak, radyozite kameradan bağımsız olarak hesaplanır ve piksel piksel yerine yüzeye yöneliktir. Radyositenin birincil işlevi, dolaylı aydınlatmayı (sıçrayan dağınık ışık) hesaba katarak yüzey rengini daha doğru bir şekilde simüle etmektir. Radyozite tipik olarak, parlak renkli nesnelerden gelen ışığın yakındaki yüzeylere “aktığı” yumuşak dereceli gölgeler ve renk akması ile karakterize edilir.

Pratikte, etkileyici seviyelerde fotogerçekçilik elde etmek için her sistemin avantajlarını kullanarak, radyasyon ve ışın izleme genellikle birbirleriyle bağlantılı olarak kullanılır.

Oluşturma Yazılımı

Render, inanılmaz derecede karmaşık hesaplamalara dayanmasına rağmen, bugünün yazılımı, onu bir sanatçının asla temel matematikle uğraşmasına gerek kalmaması için anlaşılması kolay parametreler sağlar. Her büyük 3B yazılım paketine bir işleme motoru dahildir ve bunların çoğu çarpıcı seviyelerde fotogerçekçilik elde etmeyi mümkün kılan malzeme ve aydınlatma paketleri içerir.

En Yaygın İki İşleme Motoru

  • Zihinsel Işın: Autodesk Maya ile paketlenmiştir. Mental Ray, inanılmaz derecede çok yönlü, nispeten hızlı ve yüzey altı saçılması gereken karakter görüntüleri için muhtemelen en yetkin oluşturucudur. Zihinsel ışın, ışın izleme ve “küresel aydınlatma” (ışınım) kombinasyonunu kullanır.
  • V-Ray: Tipik olarak V-Ray’in 3DS Max ile birlikte kullanıldığını görürsünüz – bu ikili mimari görselleştirme ve ortam işleme için kesinlikle rakipsizdir. VRay’in rakibine göre başlıca avantajları aydınlatma araçları ve arch-viz için kapsamlı malzeme kitaplığıdır.

Rendering teknik bir konudur, ancak yaygın tekniklerden bazılarına gerçekten daha derinlemesine bakmaya başladığınızda oldukça ilginç olabilir.