Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
3D-рендеринг — це 3D-процес комп'ютерної графіки, який автоматично перетворює 3D-моделі каркасів в 2D-зображення з 3D-фотореалістичними ефектами або без фотореалістичної візуалізації на комп'ютері.
Методи рендерингу
Рендеринг — це остаточний процес створення фактичного 2D-зображення або анімації з підготовленої сцени. Це можна порівняти з фотографією або зйомкою сцени після завершення її установки у реальному житті. Розроблено кілька різних, зазвичай спеціалізованих, методів рендеринга. Вони варіюються від чітко нереалістичного рендеринга каркасів за допомогою полігонального рендеринга, до більш просунутих методів, таких як: рендеринг Scanline, трасування променів та інші. Рендеринг може займати від частки секунди, до доби для одного зображення/кадра. Загалом, різні методи краще підходять для фотореалістичного рендеринга або рендеринга у реальному часі.
В режимі реального часу
Рендеринг для інтерактивних медіа, таких як ігри та симуляції, обчислюється і відображається в реальному часі зі швидкістю приблизно від 20 до 120 кадрів в секунду. У режимі рендеринга в реальному часі мета полягає в тому, щоб показати якомога більше інформації, яку око зможе обробити за частку секунди. Основна мета — досягти у максимально можливій мірі фотореалізму при прийнятій мінімальній швидкості рендеринга (зазвичай 24 кадру в секунду, оскільки це мінімум, який людське око повинно бачити, щоб успішно створити ілюзію руху). Програмне забезпечення візуалізації може імітувати такі візуальні ефекти, як відблиски лінз, глибина різкості або розмитість зображення. Це спроби імітувати візуальні явища, пов'язані з оптичними характеристиками камер і людського ока. Ці ефекти можуть надати елементу сцени реалізму, навіть якщо ефект є всього лише імітованим артефактом камери. Це основний метод, який використовується в іграх, інтерактивних сценах та VRML. Швидке збільшення обчислювальної потужності комп'ютера дозволило прогресивно підвищити ступінь реалізму, навіть в режимі реального часу, включаючи такі методи, як HDR-рендеринг. У режимі реального часу рендеринг часто буває багатокутним і підтримується графічним процесором комп'ютера.
Не в режимі реального часу
Анімації для неінтерактивних типів медіа, таких як художні фільми і відео, робляться набагато повільніше. Позареалізаційний рендеринг дозволяє використовувати обмежену обчислювальну потужність для отримання більш високої якості зображення. Час відображення окремих кадрів може варіюватися від декількох секунд до декількох днів для складних сцен. Візуалізовані кадри зберігаються на жорсткому диску, а потім можуть переноситися на інші носії, такі як кінофільми або оптичний диск. Потім ці кадри відображаються послідовно з високою частотою кадрів, зазвичай 24, 25 або 30 кадрів в секунду, щоб домогтися ілюзії руху.
Коли метою є фотореалізм, використовуються такі методи, як трасування променів або освітлення. Це основний метод, який використовується в цифрових медіа та художніх роботах. Були розроблені методи для моделювання інших природних ефектів, таких як взаємодія світла з різними формами матерії. Приклади таких методів включають системи частинок (які можуть імітувати дощ, дим або вогонь), [en] (для імітації туману, пилу), каустики (для імітації фокусування світла нерівними світлозаломлюючими поверхнями), і розсіювання під поверхнею (для імітації світла, що відбивається всередині твердих предметів, таких як шкіра людини).
Процес рендерингу є дорогим з точки зору витрат, з огляду на складну різноманітність імітованих фізичних процесів. Потужність обчислювальної техніки швидко зростала з роками, що дозволяє поступово підвищувати ступінь реалістичного рендерингу. Кіностудії, що роблять анімацію, що генерується комп'ютером, як правило, використовують рендер-ферми для своєчасного створення зображень. Однак зниження вартості апаратного забезпечення означає, що цілком можливо створити невелику 3D-анімацію в домашній комп'ютерній системі. Вихідний результат рендерингу часто використовується як тільки одна невелика частина завершеної сцени рухомого зображення.
Моделі відображення і затінення
Моделі відображення/розсіювання і затінення використовуються для опису зовнішнього вигляду поверхні. Хоча ці проблеми можуть здатися проблемами самі по собі, вони вивчаються майже виключно в контексті рендерингу. Сучасна тривимірна комп'ютерна графіка значною мірою покладається на спрощену модель відображення під назвою модель віддзеркалення Фонга (не слід плутати з затінюванням по Фонгу). При ламанні світла важливим поняттям є показник заломлення. У більшості реалізацій 3D-програмування термін для цього значення — «показник заломлення». Затінення може бути розбите на два різні методи, які часто вивчаються незалежно:
- Затінення поверхні — як світло поширюється по поверхні (зазвичай використовується для рендерингу сканлайн для 3D-візуалізації в режимі реального часу в відеоіграх).
- Відображення/розсіювання — як світло взаємодіє з поверхнею в даній точці (зазвичай використовується для рендерингу трасування променів для фотореалістичного і художнього 3D-рендеринга не у режимі реального часу).
Алгоритми затінення поверхні
Популярні алгоритми затінення поверхні в 3D комп'ютерній графіці включають:
- Плоске затінення: метод, який затінює кожен багатокутник об'єкта на основі «нормалей» полігонів, положення та інтенсивності джерела світла.
- Затемнення по Гуро: винайдений А. Гуро в 1971 році, швидкий і ресурсозберігаючий метод вершинного штрихування, який використовується для імітації гладко затінених поверхонь.
- Затемнення по Фонгу: винайдений Буйєм Туонгом Фонгом, використовується для імітації дзеркальних відблисків і гладких затінених поверхонь.
Відображення
Відображення або розсіювання — це взаємозв'язок між вхідним і вихідним освітленням в даній точці. Опис розсіювання зазвичай дається в термінах [en] або BSDF.
Затінення
Затінення адресується тому, як різні типи розсіювання розподілені по поверхні (тобто яка функція розсіювання там застосовується). Описи такого роду зазвичай виражаються за допомогою програми, званої шейдером. (Зверніть увагу, що є деяка плутанина, тому що слово «шейдер» іноді використовується для програм, що описують локальні геометричні варіації.) Простим прикладом затінення є відображення текстури, яке використовує зображення для вказівки дифузного кольору в кожній точці поверхні, надаючи йому більш явну деталізацію. Деякі методи затінення включають в себе:
- Метод рельєфного текстурування: винайдений [en], метод нормальних пертурбацій, який використовується для моделювання зморшкуватих поверхонь.
- Сел-шейдинг: метод, який використовується для імітації зовнішнього вигляду мальованої анімації.
Теорія перенесення світла
[en] описує, як освітлення в сцені переміщається з одного місця в інше. Видимість — важлива складова теорії переносу світла.
Проєкція
3D-проєкція — процес, коли затінені тривимірні об'єкти повинні бути сплющені так, щоб дисплейний пристрій, а саме монітор, міг відображати його тільки в двох вимірах. Це робиться з використанням проєкції і, в більшості випадків, перспективної проєкції. Основна ідея перспективної проєкції полягає в тому, що об'єкти, що знаходяться далі, стають менше по відношенню до тих, які ближче до ока. Ортографічна проєкція використовується в основному в CAD або CAM додатках, де наукове моделювання вимагає точних вимірювань і збереження третього виміру.
Див. також
Посилання
- How Stuff Works — 3D Graphics [ 15 лютого 2011 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
3D rendering ce 3D proces komp yuternoyi grafiki yakij avtomatichno peretvoryuye 3D modeli karkasiv v 2D zobrazhennya z 3D fotorealistichnimi efektami abo bez fotorealistichnoyi vizualizaciyi na komp yuteri Metodi renderinguFotorealistichnij 3D rendering 6 en z vikoristannyam renderingu z osvitlennyam DOF i procedurnih materialiv Rendering ce ostatochnij proces stvorennya faktichnogo 2D zobrazhennya abo animaciyi z pidgotovlenoyi sceni Ce mozhna porivnyati z fotografiyeyu abo zjomkoyu sceni pislya zavershennya yiyi ustanovki u realnomu zhitti Rozrobleno kilka riznih zazvichaj specializovanih metodiv renderinga Voni variyuyutsya vid chitko nerealistichnogo renderinga karkasiv za dopomogoyu poligonalnogo renderinga do bilsh prosunutih metodiv takih yak rendering Scanline trasuvannya promeniv ta inshi Rendering mozhe zajmati vid chastki sekundi do dobi dlya odnogo zobrazhennya kadra Zagalom rizni metodi krashe pidhodyat dlya fotorealistichnogo renderinga abo renderinga u realnomu chasi V rezhimi realnogo chasuSkrinshot z Second Life yak priklad staroyi onlajn igri yaka vidobrazhaye frejmi v realnomu chasi Rendering dlya interaktivnih media takih yak igri ta simulyaciyi obchislyuyetsya i vidobrazhayetsya v realnomu chasi zi shvidkistyu priblizno vid 20 do 120 kadriv v sekundu U rezhimi renderinga v realnomu chasi meta polyagaye v tomu shob pokazati yakomoga bilshe informaciyi yaku oko zmozhe obrobiti za chastku sekundi Osnovna meta dosyagti u maksimalno mozhlivij miri fotorealizmu pri prijnyatij minimalnij shvidkosti renderinga zazvichaj 24 kadru v sekundu oskilki ce minimum yakij lyudske oko povinno bachiti shob uspishno stvoriti ilyuziyu ruhu Programne zabezpechennya vizualizaciyi mozhe imituvati taki vizualni efekti yak vidbliski linz glibina rizkosti abo rozmitist zobrazhennya Ce sprobi imituvati vizualni yavisha pov yazani z optichnimi harakteristikami kamer i lyudskogo oka Ci efekti mozhut nadati elementu sceni realizmu navit yaksho efekt ye vsogo lishe imitovanim artefaktom kameri Ce osnovnij metod yakij vikoristovuyetsya v igrah interaktivnih scenah ta VRML Shvidke zbilshennya obchislyuvalnoyi potuzhnosti komp yutera dozvolilo progresivno pidvishiti stupin realizmu navit v rezhimi realnogo chasu vklyuchayuchi taki metodi yak HDR rendering U rezhimi realnogo chasu rendering chasto buvaye bagatokutnim i pidtrimuyetsya grafichnim procesorom komp yutera Ne v rezhimi realnogo chasuPriklad zobrazhennya stvorenogo za dopomogoyu trasuvannya promeniv yake zazvichaj zajmaye sekundi abo hvilini dlya renderingu Komp yuterno zgenerovane zobrazhennya stvorene en Animaciyi dlya neinteraktivnih tipiv media takih yak hudozhni filmi i video roblyatsya nabagato povilnishe Pozarealizacijnij rendering dozvolyaye vikoristovuvati obmezhenu obchislyuvalnu potuzhnist dlya otrimannya bilsh visokoyi yakosti zobrazhennya Chas vidobrazhennya okremih kadriv mozhe variyuvatisya vid dekilkoh sekund do dekilkoh dniv dlya skladnih scen Vizualizovani kadri zberigayutsya na zhorstkomu disku a potim mozhut perenositisya na inshi nosiyi taki yak kinofilmi abo optichnij disk Potim ci kadri vidobrazhayutsya poslidovno z visokoyu chastotoyu kadriv zazvichaj 24 25 abo 30 kadriv v sekundu shob domogtisya ilyuziyi ruhu Koli metoyu ye fotorealizm vikoristovuyutsya taki metodi yak trasuvannya promeniv abo osvitlennya Ce osnovnij metod yakij vikoristovuyetsya v cifrovih media ta hudozhnih robotah Buli rozrobleni metodi dlya modelyuvannya inshih prirodnih efektiv takih yak vzayemodiya svitla z riznimi formami materiyi Prikladi takih metodiv vklyuchayut sistemi chastinok yaki mozhut imituvati dosh dim abo vogon en dlya imitaciyi tumanu pilu kaustiki dlya imitaciyi fokusuvannya svitla nerivnimi svitlozalomlyuyuchimi poverhnyami i rozsiyuvannya pid poverhneyu dlya imitaciyi svitla sho vidbivayetsya vseredini tverdih predmetiv takih yak shkira lyudini Proces renderingu ye dorogim z tochki zoru vitrat z oglyadu na skladnu riznomanitnist imitovanih fizichnih procesiv Potuzhnist obchislyuvalnoyi tehniki shvidko zrostala z rokami sho dozvolyaye postupovo pidvishuvati stupin realistichnogo renderingu Kinostudiyi sho roblyat animaciyu sho generuyetsya komp yuterom yak pravilo vikoristovuyut render fermi dlya svoyechasnogo stvorennya zobrazhen Odnak znizhennya vartosti aparatnogo zabezpechennya oznachaye sho cilkom mozhlivo stvoriti neveliku 3D animaciyu v domashnij komp yuternij sistemi Vihidnij rezultat renderingu chasto vikoristovuyetsya yak tilki odna nevelika chastina zavershenoyi sceni ruhomogo zobrazhennya Modeli vidobrazhennya i zatinennyaModeli vidobrazhennya rozsiyuvannya i zatinennya vikoristovuyutsya dlya opisu zovnishnogo viglyadu poverhni Hocha ci problemi mozhut zdatisya problemami sami po sobi voni vivchayutsya majzhe viklyuchno v konteksti renderingu Suchasna trivimirna komp yuterna grafika znachnoyu miroyu pokladayetsya na sproshenu model vidobrazhennya pid nazvoyu model viddzerkalennya Fonga ne slid plutati z zatinyuvannyam po Fongu Pri lamanni svitla vazhlivim ponyattyam ye pokaznik zalomlennya U bilshosti realizacij 3D programuvannya termin dlya cogo znachennya pokaznik zalomlennya Zatinennya mozhe buti rozbite na dva rizni metodi yaki chasto vivchayutsya nezalezhno Zatinennya poverhni yak svitlo poshiryuyetsya po poverhni zazvichaj vikoristovuyetsya dlya renderingu skanlajn dlya 3D vizualizaciyi v rezhimi realnogo chasu v videoigrah Vidobrazhennya rozsiyuvannya yak svitlo vzayemodiye z poverhneyu v danij tochci zazvichaj vikoristovuyetsya dlya renderingu trasuvannya promeniv dlya fotorealistichnogo i hudozhnogo 3D renderinga ne u rezhimi realnogo chasu Algoritmi zatinennya poverhni Populyarni algoritmi zatinennya poverhni v 3D komp yuternij grafici vklyuchayut Ploske zatinennya metod yakij zatinyuye kozhen bagatokutnik ob yekta na osnovi normalej poligoniv polozhennya ta intensivnosti dzherela svitla Zatemnennya po Guro vinajdenij A Guro v 1971 roci shvidkij i resursozberigayuchij metod vershinnogo shtrihuvannya yakij vikoristovuyetsya dlya imitaciyi gladko zatinenih poverhon Zatemnennya po Fongu vinajdenij Bujyem Tuongom Fongom vikoristovuyetsya dlya imitaciyi dzerkalnih vidbliskiv i gladkih zatinenih poverhon Vidobrazhennya Chajnik Yuta Vidobrazhennya abo rozsiyuvannya ce vzayemozv yazok mizh vhidnim i vihidnim osvitlennyam v danij tochci Opis rozsiyuvannya zazvichaj dayetsya v terminah en abo BSDF Zatinennya Zatinennya adresuyetsya tomu yak rizni tipi rozsiyuvannya rozpodileni po poverhni tobto yaka funkciya rozsiyuvannya tam zastosovuyetsya Opisi takogo rodu zazvichaj virazhayutsya za dopomogoyu programi zvanoyi shejderom Zvernit uvagu sho ye deyaka plutanina tomu sho slovo shejder inodi vikoristovuyetsya dlya program sho opisuyut lokalni geometrichni variaciyi Prostim prikladom zatinennya ye vidobrazhennya teksturi yake vikoristovuye zobrazhennya dlya vkazivki difuznogo koloru v kozhnij tochci poverhni nadayuchi jomu bilsh yavnu detalizaciyu Deyaki metodi zatinennya vklyuchayut v sebe Metod relyefnogo teksturuvannya vinajdenij en metod normalnih perturbacij yakij vikoristovuyetsya dlya modelyuvannya zmorshkuvatih poverhon Sel shejding metod yakij vikoristovuyetsya dlya imitaciyi zovnishnogo viglyadu malovanoyi animaciyi Teoriya perenesennya svitla en opisuye yak osvitlennya v sceni peremishayetsya z odnogo miscya v inshe Vidimist vazhliva skladova teoriyi perenosu svitla Proyekciya Perspektivna proyekciya 3D proyekciya proces koli zatineni trivimirni ob yekti povinni buti splyusheni tak shob displejnij pristrij a same monitor mig vidobrazhati jogo tilki v dvoh vimirah Ce robitsya z vikoristannyam proyekciyi i v bilshosti vipadkiv perspektivnoyi proyekciyi Osnovna ideya perspektivnoyi proyekciyi polyagaye v tomu sho ob yekti sho znahodyatsya dali stayut menshe po vidnoshennyu do tih yaki blizhche do oka Ortografichna proyekciya vikoristovuyetsya v osnovnomu v CAD abo CAM dodatkah de naukove modelyuvannya vimagaye tochnih vimiryuvan i zberezhennya tretogo vimiru Div takozhArhitekturna vizualizaciya Komp yuternij zir Grafika Grafichnij procesor GPU Pristrij vivedennya Obrobka zobrazhen Algoritm hudozhnika Paralelnij rendering Rendering SIGGRAPHPosilannyaHow Stuff Works 3D Graphics 15 lyutogo 2011 u Wayback Machine