Правила пользования: прежде чем приступить к работе на ферме, необходимо подробно ознакомиться с правилами пользования фермой. Узнайте, как предоставлять кредит в тех случаях, когда возможно возмещение. Необходима круглосуточная служба поддержки для решения всех спорных или неоднозначных вопросов по каждому эксплойту.
Что такое рендеринг? И что такое рендер? Словарь разработчиков компьютерных игр!
Продолжая рассказывать о компьютерной графике как для разработчиков, так и для художников, я хотел бы поговорить о том, что такое рендеринг. Предмет не так сложен, как кажется, под кожей подробное и доступное описание!
Он начал писать статью на основе извести для разработчиков игр. Затем он поспешил написать статью о тенях, не сказав, что такое рендеринг. Таким образом, эта статья является предварительным введением к представлению теней и отправной точкой для базы данных.
Что такое рендеринг? (для программистов)
Таким образом, Википедия дает следующие определения Рендерер (rendering — «визуализация») — термин в компьютерной графике. Он описывает процесс получения изображения в модели с помощью компьютерной программы.
Очень хорошее определение, продолжайте его. Производительность есть производительность. Художники и разработчики компьютерной графики и 3D термин рендеринг означает создание плоского изображения — цифрового растрового изображения из трехмерной сцены. Другими словами, «Что такое производительность?». Это неофициальный ответ на вопрос. — Мы получаем двухмерное изображение (на экране или в файле, неважно). Компьютерная программа, которая производит рендеринг, называется рендерером.
Рендер
Термин «рендеринг» в этом случае часто называют эффектом производительности. Однако иногда эту процедуру также называют тем же именем (просто verb — переданный на английском языке, более короткий и удобный). Надпись «Guess renderer or photo?» означает трехмерное изображение или реальную фотографию (которая иногда бывает невидимой, поскольку компьютерная графика настолько развита).
В зависимости от возможностей параллельных вычислений, существуют
- многопоточный рендеринг – вычисления выполняются параллельно в несколько потоков, на нескольких ядрах процессора,
- однопоточный рендеринг – в этом случае вычисления выполняются в одном потоке синхронно.
Существует множество алгоритмов визуализации, все их можно разделить на две группы по принципам получения изображения (трехмерные модели и обнаружение лучей). Оба используются в видеоиграх. Однако обнаружение лучей часто используется для подготовки так называемых карт освещенности, которые предварительно вычисляются во время разработки вместо изображений в реальном времени, а затем предварительно учтенные результаты используются во время работы.
В чем суть метода? Как работают обнаружение лучей и обнаружение световых лучей? Начнем с ржавчины.
Растеризация полигональной модели
Сцена состоит из моделей, находящихся в ней. Затем каждая модель состоит из первичных элементов. Это точки, отрезки, треугольники и другие прототипы, такие как квадраты. Однако, если не поставлены точки, а не отрезки, примитив преобразуется в треугольник.
Растеризатор задачи (программа, выполняющая растеризацию) берет эти примитивные пиксели результирующего изображения. Графический проводник проходит после затенения пика и перед затенением круга (статья «Тени»).
*Возможно, в следующей статье графический конвейер будет проанализирован и описан в комментариях. Если такой анализ необходим, то приятно и полезно знать, сколько людей интересуется всем этим. Для разработчиков игр мы создали отдельную страницу со списком разложенных и будущих вопросов
Для прямых отрезков необходимо взять пиксели на линии, соединяющей две точки. Для треугольников необходимо взять пиксели в треугольнике. Для решения первой задачи используется алгоритм Брезенхема; во втором случае может применяться алгоритм линейного сканирования или управление гравитационными координатами.
Сложные модели персонажей состоят из минимального количества треугольников, и растеризатор создает достаточно точное их изображение. Так зачем же работать с RayTracing? Почему бы не рационализировать это? И вот в чем дело. Растеризатор знает только о пиксельных треугольниках, что является его рутиной. Он ничего не знает об объектах, расположенных рядом с треугольником.
А это значит, что он не может учесть все физические процессы, происходящие в реальном мире. Эти процедуры непосредственно влияют на изображение. Отражения, блики, тени, подповерхностное рассеяние и т.д.! Без этого в пустотах появляются только пластиковые модели … А игроку нужен графий! Игроки хотят фотореализма!
Разработчикам графики приходится изобретать различные техники, чтобы реализовать подход фотореализма. Для этого программы затенения используют текстуры, которые впоследствии рассчитывают различные данные о свете, отражениях, тенях и рассеивании.
Обнаружение лучей позволяет рассчитать эти данные, но они не могут быть сгенерированы во время выполнения. Давайте рассмотрим, как это делается.
Таким образом, Википедия дает следующие определения Рендерер (rendering — «визуализация») — термин в компьютерной графике. Он описывает процесс получения изображения в модели с помощью компьютерной программы.
Рендер
Рендерер в компьютерной графике — процесс получения изображения в модели с помощью компьютерной программы.
Здесь модель — это описание объекта или явления на четко определенном языке или в структуре данных. Такое описание может включать геометрические данные, положение точки наблюдателя, информацию об освещенности, степени присутствия материи, интенсивности природного мира и т.д.
Примером визуализации является радиолокационное изображение космического аппарата, представляющее данные, полученные в результате сканирования в пространстве пространственного тела в области электромагнитного излучения, невидимого для человеческого глаза.
Часто под выполнением компьютерной графики (художественной и технической) понимают создание плоских изображений (картинок) на основе разработанной трехмерной сцены. Фотографии — это цифровые растровые изображения. Синонимом в данном контексте является визуализация.
Визуализация — один из важнейших разделов графики, который тесно связан с остальными. Обычно программные пакеты для 3D-моделирования и мультипликации также включают в себя функции производительности. Существуют отдельные программные продукты, которые выполняют производительность.
В зависимости от цели, пререндеринг различают как довольно медленный процесс визуализации, используемый в основном в видеопроизводстве, и как визуализацию в реальном времени, используемую в компьютерных играх. В последнем случае часто используются 3D-ускорители.
Содержание
На сегодняшний день разработано несколько алгоритмов производительности. Существующее программное обеспечение может создавать конечное изображение с помощью различных алгоритмов.
Обнаружение лучей в сцене нецелесообразно и занимает неприемлемо много времени. Если не применять приближение (дискретизацию), то даже обнаружение небольшого количества лучей, достаточного для получения изображения, занимает слишком много времени.
В результате были разработаны четыре группы методов, которые являются более эффективными, чем моделирование всех лучей, освещающих сцену.
- Растеризация (англ. rasterization ) и метод сканирования строк (англ. scanline rendering ). Визуализация производится проецированием объектов сцены на экран без рассмотрения эффекта перспективы относительно наблюдателя.
- Метод бросания лучей (англ. ray casting ). Сцена рассматривается, как наблюдаемая из определённой точки. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пикселя на двумерном экране. При этом лучи прекращают своё распространение (в отличие от метода обратного трассирования), когда достигают любого объекта сцены либо её фона. Возможно используются какие-то очень простые техники добавления оптических эффектов или внесения эффекта перспективы.
- Глобальное освещение (англ. global illumination , radiosity ). Использует математику конечных элементов, чтобы симулировать диффузное распространение света от поверхностей и при этом достигать эффектов «мягкости» освещения.
- Трассировка лучей (англ. ray tracing ) похожа на метод бросания лучей. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пиксела на двумерном экране. Но при этом луч не прекращает своё распространение, а разделяется на три компоненты, луча, каждый из которых вносит свой вклад в цвет пиксела на двумерном экране: отражённый, теневой и преломленный. Количество таких разделений на компоненты определяет глубину трассирования и влияет на качество и фотореалистичность изображения. Благодаря своим концептуальным особенностям, метод позволяет получить очень фотореалистичные изображения, но при этом он очень ресурсоёмкий и процесс визуализации занимает значительные периоды времени.
Современное программное обеспечение обычно сочетает в себе различные техники для получения достаточно качественных, фотореалистичных изображений при приемлемых затратах вычислительных ресурсов.
Математическое обоснование
Реализации машин для обработки изображений всегда основаны на физических моделях. Выполняемые вычисления связаны либо с естественными, либо с абстрактными моделями. Основную идею легко понять, но ее реализация сложна. Обычно окончательное сложное решение или алгоритм является более сложным и включает в себя комбинацию различных методов.
Основное уравнение
Ключом к теоретической основе модели производительности является уравнение производительности. Это наиболее полное формальное описание исполнительской части и не имеет ничего общего с восприятием конечного изображения. Все модели представляют собой приблизительные решения этого уравнения.
Неформальная интерпретация выглядит следующим образом. Количество излучаемого света (Lo), исходящее из определенной точки в определенном направлении, является естественным и отраженным излучением. Отраженное излучение — это сумма всех направлений входящего излучения (LI), умноженное на коэффициент отражения от определенного угла. При объединении входного и выходного света в определенных точках уравнения, уравнение становится описанием общего потока излучения конкретной системы.
Основным приоритетом этого метода является скорость, а не качество. Он используется для отображения графики в реальном времени в компьютерных играх и других приложениях.
Что такое рендер-станция и рендер-фермы?
Станция рендеринга — это метод (ПК), используемый для работы с программами 3D-моделирования, рендерами и графическими процессорами. Машины оснащены мощными процессорами и графическими картами, обеспечивающими высокую скорость вычислений. Он подходит для фотографов, дизайнеров, архитекторов и всех, кто специализируется на графике и видео.
Ферма производительности — это совокупность компьютеров, объединенных в единую компьютерную сеть. Такие сети или системы принято называть узлами. На некоторых фермах количество таких узлов может достигать тысячи. На селекционной ферме мощность и вычислительные возможности большого количества машин могут быть объединены одновременно для достижения максимальной производительности.
Существует два типа рендерных ферм: частные (частные) и облачные (коммерческие). Первый создан для нужд компании, занимающейся, например, выпуском фильмов, или другого дизайнера или фрилансера, владеющего компьютерами с соответствующим программным обеспечением и использующего их для работы.
Облачные фермы обслуживают всех заинтересованных пользователей. Эти фермы имеют десятки серверов, необходимое оборудование и обслуживающий персонал. По сути, это сложные профессиональные системы, обладающие мощными современными ресурсами для процессов производительности.
Сцены, нагруженные на балку, могут привести к многим десяткам или сотням узлов эффективности, максимально сокращая время работы. В результате несколько часов могут снизить производительность на несколько дней. Работа компаний по оказанию услуг основана по сути на том же сценарии. Пользователь проходит процесс регистрации, пополняет счет (многие фермы предлагают бесплатные пробные версии) и начинает процесс. Для этого необходимо загрузить 3D-сцену в ферму, установить нужные настройки и запустить процесс.
Важным моментом является загрузка программы или плагина, встроенного в программу, которую будет использовать пользователь (например, 3DS Max). Его задача — контролировать все сцены и экспортировать их на ферму, сохраняя при этом настройки, заданные пользователем. Стоит отметить, что все фермы поддерживают наиболее часто используемые программы, приложения и добавки.
Сколько же времени занимает рендеринг?
Время выполнения зависит от ряда факторов. К ним относятся сложность сцены, прозрачность или отражательная способность материалов, текстуры, тени и освещение, высокополигональные модели и пропускная способность материалов. Существует также корреляция с методами, используемыми в системе производительности.
В зависимости от всего вышеперечисленного, время, необходимое для выполнения, может составлять от нескольких секунд до нескольких часов и даже дней. Используйте простой калькулятор в Render Farm, чтобы выбрать примерную конфигурацию и рассчитать стоимость и примерное время. Полученное время работы можно просмотреть как на домашнем компьютере, так и на ферме.
Этот метод визуализации помогает создать конечное статичное изображение или набор кадров, движущееся изображение, из готового 3D-объекта. Здесь запечатлены многие факторы, текстуры, свет, позиции и т.д.
ПО для 3D-рендеринга
3ds max — популярная программа, широко используемая в различных областях. Он может создавать произведения архитектуры, персонажей мультфильмов, сцены из видеоигр и т.д. Поскольку 3DS Max совместим с Autodesk, художники могут использовать максимальную функциональность всего двух программ. Обратите внимание, что программное обеспечение может быть сложным для освоения новичками. С большой библиотекой модификаторов, широким набором инструментов, он прост в освоении, что делает его одним из любимых среди 3D-художников. Программное обеспечение является платным, но студенты могут пользоваться им бесплатно в течение трех лет.
Изображение, полученное Юрием де Менезесом в Max 3DS. Источник.
Дрожжи Еще одна программа рендеринга от разработчиков Autodesk. Пользователи, которые могут оптимизировать все свое рабочее место под индивидуальные потребности — дружественный интерфейс, широкие возможности обработки объектов, красивые реалистичные визуализации 3D-моделей — вот основные «фишки» программного обеспечения. Одно из самых популярных применений Maya — моделирование персонажей для игр, компьютерной графики, анимации и видео.
Работа с полигонами в Maya. Источник.
Lumion.Программа подходит для начинающих, так как имеет простую рабочую среду и позволяет пользователям легко работать с моделями. Пользователи имеют возможность координировать движение, передавать модели, созданные на многих устройствах, и обрабатывать их в любое время и в любом месте. Однако у Lumion есть свои ограничения. Из-за задействования видеокарты во время работы, обработка изображений не позволяет пользователям использовать программное обеспечение, которое требует, чтобы видеокарта была запущена на компьютере.
Архитектурная модель TenOverStudio, визуализированная в Lumion. Источник.
Cinema4D. еще одно популярное программное обеспечение с широким набором функций и относительно простым интерфейсом. Он поддерживает анимацию, моделирование, дизайн, скульптуру, рендеринг и просмотр видео. Программа представлена на русском языке, что особенно важно для неанглоязычных российских пользователей. Эта универсальная программа подходит для большинства работ с трехмерной графикой, за исключением, пожалуй, дизайна интерьеров (поэтому часто используется 3ds Max).
Интерфейс Cinema4D. Источник.
Erasure. Необычное программное обеспечение от компании Pixologic, использующее технологию «скульптурирования», дополненную машинами для создания 3D-изображений. Логика программы похожа на логику ручной лепки из глины или материал может быть добавлен или «вырезан» и сглажен. Zbrush подходит как для опытных, так и для начинающих пользователей. Он может создавать высокодетализированные объекты, содержащие до десятков миллионов полигонов. Этот рендерер также особенно важен для тех, кто создает модели для печати на 3D-принтерах.
