rendering 3D

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Il rendering è il processo finale di creare l'immagine reale di animazione 2D o dalla scena preparata. Questo può essere paragonato a scattare una foto o di girare la scena dopo che l'installazione è terminata nella vita reale. Diversi differenti, e spesso specializzati, metodi di rendering sono stati sviluppati. Questi spaziano dal rendering wireframe chiaramente non realistico rendering attraverso poligono-based, a tecniche più avanzate, quali: il rendering scanline, ray tracing, o radiosity. Il rendering può richiedere da poche frazioni di secondo a giorni per una singola immagine / frame. In generale, i diversi metodi sono più adatti sia per il rendering foto-realistico, o rendering in tempo reale.

Rendering per i media interattivi, come giochi e simulazioni, viene calcolato e visualizzato in tempo reale, a tassi di circa 20 a 120 fotogrammi al secondo. In rendering in tempo reale, l'obiettivo è quello di mostrare quante più informazioni possibile in quanto l'occhio può elaborare in una frazione di aka secondo (in un fotogramma. Nel caso di 30 animazione frame-per-secondo una cornice racchiude 1/30th di secondo). L'obiettivo primario è quello di conseguire un più alto grado possibile di fotorealismo ad una velocità accettabile resa minima (di solito 24 fotogrammi al secondo, come quello è il minimo che l'occhio umano ha bisogno di vedere con successo per creare l'illusione del movimento). In effetti, sfruttamenti può essere applicato nel modo in cui occhio 'vede' il mondo, e di conseguenza l'immagine finale presentato non è necessariamente quella del mondo reale, ma uno abbastanza vicino per l'occhio umano a tollerare. Il rendering software potrebbe simulare tali effetti visivi come lens flares, profondità di campo o di motion blur. Questi sono tentativi di simulare i fenomeni visivi derivanti dalle caratteristiche ottiche delle telecamere e dell'occhio umano. Questi effetti possono dare un elemento di realismo ad una scena, anche se l'effetto è semplicemente un artefatto simulato di una macchina fotografica. Questo è il metodo di base utilizzati nei giochi, mondi interattivi e VRML. Il rapido aumento della potenza di elaborazione del computer ha permesso un grado sempre maggiore di realismo, anche per il rendering in tempo reale, comprese le tecniche come il rendering HDR. rendering in tempo reale è spesso poligonale e aiutato dalla GPU del computer.

Animazioni per i media non interattivi, come i lungometraggi cinematografici e video, sono resi molto più lentamente. Rendering non in tempo reale consente di far leva sul limitata potenza di elaborazione al fine di ottenere maggiore qualità dell'immagine. tempi di rendering per i singoli fotogrammi possono variare da pochi secondi a diversi giorni per scene complesse. Fotogrammi resi sono memorizzati su un disco rigido poi può essere trasferito ad altri media come pellicola cinematografica o disco ottico. Questi frame vengono poi visualizzate in sequenza a frame rate elevato, tipicamente 24, 25, o 30 fotogrammi al secondo, per ottenere l'illusione del movimento. Quando l'obiettivo è quello di foto-realismo, tecniche come ray tracing e radiosity sono impiegati. Questo è il metodo di base impiegato in media digitali e delle opere artistiche. Le tecniche sono state sviluppate al fine di simulare altri effetti presenti in natura, come l'interazione della luce con varie forme di materia. Esempi di tali tecniche includono sistemi di particelle (che può simulare la pioggia, fumo o fuoco), il campionamento volumetrico (per simulare la nebbia, polvere e altri effetti spaziali atmosferica), sostanze caustiche (per simulare la luce di messa a fuoco da superfici irregolari di luce rifrangente, come la increspature di luce visto sul fondo di una piscina), e la dispersione nel sottosuolo (per simulare la luce che si riflette all'interno dei volumi di oggetti solidi, come la pelle umana).

Il processo di rendering è computazionalmente costoso, vista la complessa varietà di processi fisici simulati. potenza di elaborazione del computer è cresciuto rapidamente nel corso degli anni, consentendo un grado sempre maggiore di resa realistica. studi cinematografici che producono animazioni generate al computer in genere fanno uso di una render farm per generare le immagini in modo tempestivo. Tuttavia, i costi hardware caduta significa che sia interamente possibile la creazione di piccole quantità di animazioni 3D su un sistema di computer di casa. L'uscita del renderer è spesso usato come solo una piccola parte di una scena completa cinematografica. molti strati di materiale possono essere resi separatamente e integrato nel tiro finale utilizzando un software di compositing.

Riflessione e modelli di ombreggiatura. Modelli di riflessione / diffusione e sfumature vengono utilizzate per descrivere l'aspetto di una superficie. Anche se questi problemi possono sembrare tutti i problemi da soli, sono studiati quasi esclusivamente nel contesto di rendering. computer grafica 3D moderna si basano molto su un modello di riflessione di Phong semplificato chiamato modello di riflessione (da non confondere con Phong shading). In rifrazione della luce, un concetto importante è l'indice di rifrazione. Nella maggior parte delle implementazioni di programmazione 3D, il termine per questo valore è "indice di rifrazione", normalmente abbreviato "IOR". L'ombreggiatura può essere suddiviso in due temi ortogonali, che sono spesso studiati in modo indipendente: Riflessione / Scattering - Come la luce interagisce con la superficie in un dato punto Shading - Come variano le proprietà del materiale su tutta la superficie.

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