Rendu, Infographie, fandom alimenté par Wikia
Il est l'un des principaux sous-thèmes de l'infographie 3D. et en pratique toujours connecté aux autres. Dans le « pipeline graphique » c'est la dernière étape importante, donnant l'apparence finale aux modèles et animation. Avec la sophistication croissante des graphiques informatiques depuis partir des années 1970, il est devenu un sujet plus distinct.
Il a des usages: ordinateur et les jeux vidéo. simulateurs, des films ou la télévision effets spéciaux, et la visualisation de conception, chacun utilisant un équilibre différent des caractéristiques et des techniques. En tant que produit, une grande variété de équarrisseurs sont disponibles. certains sont intégrés dans de plus grands logiciels de modélisation et d'animation, certains sont autonomes, certains sont gratuits des projets open source. A l'intérieur, un moteur de rendu est un programme soigneusement conçu, basé sur un mélange sélectif des disciplines liées à: la physique de la lumière. perception visuelle. les mathématiques et le développement de logiciels.
Modifier Usage
Lorsque la pré-image (généralement croquis wireframe) est terminée, le rendu est utilisé, ce qui ajoute des textures bitmap ou des textures procédurales. lumières, bump mapping. et la position par rapport à d'autres objets. Le résultat est une image terminée le voit consommateur ou spectateur prévu.
Pour les animations de films, plusieurs images (images) doivent être rendus, et cousus ensemble dans un programme capable de faire une animation de ce genre. La plupart des programmes d'édition d'images 3D peuvent le faire.
Caractéristiques Modifier
Une image rendue peut être comprise en termes d'un certain nombre de caractéristiques visibles. la recherche et le développement de rendu a été en grande partie motivée par la recherche de moyens pour simuler ces efficacement. Certains sont directement liés à des algorithmes et des techniques particulières, tandis que d'autres sont produits ensemble.
- ombrage - comment la couleur et la luminosité d'une surface varie en fonction de l'éclairage
- texture-mapping - un procédé d'application à des surfaces détail
- bump mapping - une méthode de simulation de bosselage à petite échelle sur des surfaces
- la formation de buée / milieu participant - comment la lumière obscurcit lors du passage à travers l'atmosphère ou de l'air non-clear
- ombres - l'effet d'obstruer la lumière
- ombres douces - causées par l'obscurité à faire varier les sources de lumière partiellement obscurci
- réflexion - comme un miroir ou d'une réflexion très brillante
- transparence - transmission nette de la lumière par des objets solides
- translucidité - transmission de la lumière très diffuse à travers des objets solides
- réfraction - flexion de la lumière associée à la transparence
- éclairage indirect - les surfaces éclairées par la lumière réfléchie sur d'autres surfaces, plutôt que directement à partir d'une source de lumière
- caustiques (une forme d'éclairage indirect) - réflexion de la lumière hors d'un objet brillant, ou la focalisation de la lumière à travers un objet transparent, pour produire des hautes lumières sur un autre objet
- profondeur de champ - objets apparaissent flous ou hors de mise au point lorsque trop loin devant ou derrière l'objet au point
- le flou de mouvement - objets apparaissent flous en raison du mouvement à grande vitesse ou le mouvement de la caméra
- morphing photoréaliste - photoshopping rendus 3D pour paraître plus semblable à la vie
- rendu non-photoréaliste - rendu des scènes dans un style artistique, destiné à ressembler à une peinture ou un dessin
Tracing chaque rayon de lumière dans une scène serait peu pratique et prendrait des quantités gigantesques de temps. traçage Même une partie assez grande pour produire une image prend une quantité excessive de temps si l'échantillonnage n'est pas intelligemment limitée.
Par conséquent, quatre familles en vrac des techniques de modélisation de transport léger plus efficaces ont vu le jour: rastérisation. y compris le rendu scanline. considère que les objets de la scène et les projets visant à former une image, sans installation pour la génération d'un point de vue effet de perspective; ray coulée considère la scène observée à partir d'un point de vue spécifique, le calcul de l'image observée sur la base seulement sur la géométrie et très lois de l'optique de base de l'intensité de la réflexion, et peut-être en utilisant des techniques Monte Carlo pour réduire les artefacts; radiosité utilise les mathématiques d'éléments finis pour simuler la propagation de la lumière diffuse à partir des surfaces; et le traçage des rayons est similaire à la coulée de rayons, mais utilise la simulation optique plus avancée, et utilise habituellement des techniques de Monte Carlo, pour obtenir des résultats plus réalistes, à une vitesse qui est souvent des ordres de grandeur plus lente.
La plupart des logiciels avancés combine deux ou plusieurs des techniques pour obtenir des résultats suffisamment bon à un coût raisonnable.
rendu Scanline et rastérisation Modifier
Une représentation de haut niveau d'une image contient nécessairement des éléments dans un domaine différent de pixels. Ces éléments sont appelés primitives. Dans un dessin schématique, par exemple, des segments de ligne et courbes peuvent être primitives. Dans une interface utilisateur graphique, les fenêtres et les boutons peuvent être les primitives. Dans le rendu 3D, des triangles et des polygones dans l'espace pourraient être primitives.
Rasterization existe sous deux formes principales, non seulement lorsque l'on a rendu une face entière (primitive), mais quand les sommets d'une face sont tous rendus et ensuite les pixels sur la face qui se trouvent entre les sommets rendus en utilisant un simple mélange de la couleur de chaque sommet de la ensuite, cette version de pixellisation a dépassé l'ancienne méthode car elle permet aux graphiques de circuler sans textures compliquées (une image pixellisée lorsqu'il est utilisé par le visage visage a tendance à avoir un bloc très comme effet si ne sont pas couverts dans des textures complexes, les visages ne sont pas lisse, car il n'y a pas la douceur progressive d'un pixel à l'autre,) ce Meens que vous pouvez utiliser le plus de carte graphique fonctions taxage d'ombrage et de réaliser encore de meilleures performances parce que vous avez libéré l'espace o la carte car les textures complexes ne sont pas nécessaires. Parfois, les gens utiliseront une méthode de pixellisation sur certains visages et l'autre méthode sur d'autres en fonction de l'angle auquel ce visage rencontre d'autres visages jointes, ce qui peut augmenter la vitesse et ne pas prendre trop d'images des effets d'ensemble.
Modifier casting Ray
Ou illumination tracée à partir d'un algorithme de radiosité pourrait être utilisé. Ou une combinaison de ceux-ci.
Modifier radiosité
Radiosité est une méthode qui tente de simuler la manière dont la lumière réfléchie, au lieu de simplement réfléchissant à une autre surface, illumine également la zone qui l'entoure. Ce produit plus ombrage réaliste et semble mieux saisir la « ambiance » d'une scène d'intérieur, un exemple classique utilisé est de la façon dont l'étreinte de 'ombre les coins des chambres.
La base optique de la simulation est celle de la lumière diffusée à partir d'un point donné sur une surface donnée est réfléchie dans un large éventail de directions et éclaire la zone qui l'entoure.
Dans la simulation de radiosité avancée, la lumière récursif, s rebond 'algorithmes d'éléments finis et-vient entre les surfaces du modèle, jusqu'à ce qu'une limite de récursion est atteinte. La coloration d'une surface de cette manière influence la coloration d'une surface voisine, et vice versa. Les valeurs d'éclairement à travers le modèle résultant (parfois y compris pour les espaces vides) sont stockées et utilisées comme entrées supplémentaires lors de l'exécution de calculs dans un rayon de coulée ou d'un modèle de tracé de rayons.
Pour cette raison, radiosité est devenu le premier rendu en temps réel méthode, et a été utilisé pour début à la fin de créer un grand nombre de bien connu récente de longs métrages d'animation films dessins animés 3D.
Modifier le traçage Ray
Dans une finale, le rendu de la qualité de la production d'une œuvre tracé de rayons, les rayons multiples sont généralement abattus pour chaque pixel, et tracées non seulement au premier objet d'intersection, mais plutôt, à travers un certain nombre de séquentiel « rebondit », en utilisant les lois connues de la optiques tels que « l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion » et des lois plus avancées qui traitent de la réfraction et la rugosité de surface.
Une fois que le rayon soit rencontre une source de lumière, ou plus probablement, une fois un jeu de limitation nombre de rebonds a été évalué, puis l'éclairage de la surface à ce dernier point est évaluée en utilisant des techniques décrites ci-dessus, ainsi que les variations le long du chemin à travers les différents rebonds évalués à estimer une valeur observée du point de vue. Tout cela est répété pour chaque échantillon, pour chaque pixel.
En tant que méthode de la force brute, raytracing a été trop lent à prendre en compte pour en temps réel, et jusqu'à récemment, trop même lent à considérer pour des courts-métrages de tout degré de qualité, bien qu'il ait été utilisé pour des séquences d'effets spéciaux, et dans la publicité, où partie courte de haute qualité (peut-être même photoréaliste) des images est nécessaire.
Toutefois, des efforts à l'optimisation afin de réduire le nombre de calculs nécessaires dans les parties d'une œuvre où le détail est peu élevé ou ne dépend pas des caractéristiques du raytracing, a conduit à une possibilité réaliste d'utilisation plus large de ray tracing. Il y a maintenant un équipement de traçage des rayons accélération matérielle, au moins en phase de prototype, et quelques démos de jeux qui montrent l'utilisation de logiciels en temps réel ou le traçage de rayons matériel.
optimisation Modifier
Optimisations utilisés par un artiste quand une scène est en cours d'élaboration Modifier
Optimisations communes pour le rendu temps réel Modifier
Pour en temps réel, il convient de simplifier une ou plusieurs approximations communes et syntoniser les paramètres exacts du paysage en question, qui est également accordée aux paramètres convenus pour tirer le meilleur "pour son argent.
Modifier l'échantillonnage et le filtrage
Un problème que tout système de rendu doit traiter, quelle que soit l'approche qu'il faut, est le problème de l'échantillonnage. Essentiellement, le processus de rendu essaye de représenter une fonction continue de l'espace de l'image à couleurs en utilisant un nombre fini de pixels. En conséquence du théorème de Nyquist. la fréquence de balayage doit être le taux de points deux fois, qui est proportionnelle à la résolution de l'image. En termes plus simples, cela exprime l'idée qu'une image ne peut pas afficher des détails plus petits que d'un pixel.
Si un algorithme de rendu naïf est utilisé, les hautes fréquences dans la fonction d'image causeront aliasing laid d'être présent dans l'image finale. Aliasing se manifeste typiquement des bords dentelés ou des objets où la grille de pixels est visible. Pour supprimer aliasing, tous les algorithmes de rendu (si elles sont pour produire des images de bonne mine) doivent filtrer la fonction d'image pour éliminer les hautes fréquences, un processus appelé anticrénelage.
Voir aussi Modifier
Le rendu des films se fait souvent sur un réseau d'ordinateurs connectés étroitement appelés une ferme de rendu.
L'état actuel de l'art en 3-D image description pour la création de film est le langage de description de scène RenderMan chez Pixar conçu. (Comparer avec fileformats plus simples 3D tels que VRML ou API telles que OpenGL et DirectX sur mesure pour des accélérateurs matériels 3D).
Type de film logiciel de rendu comprend:
Modifier noyau académique
La mise en œuvre d'un réalisme a toujours rendu un élément de base de la simulation physique ou l'émulation - certains calculs qui ressemble à un vrai ou résumés processus physique.
Le terme « base physique » indique l'utilisation de modèles physiques et des approximations qui sont plus générales et largement acceptée en dehors rendu. Un ensemble particulier de techniques connexes sont devenus progressivement mis en place dans la communauté de rendu.
Les concepts de base sont modérément simple, mais intraitable pour calculer; et un seul algorithme élégant ou approche a été difficile à atteindre pour les équarrisseurs à usage plus général. Afin de répondre aux exigences de robustesse, de précision, et l'aspect pratique, une mise en œuvre sera une combinaison complexe de différentes techniques.
la recherche de rendu concerne à la fois l'adaptation des modèles scientifiques et leur application efficace.
L'équation de rendu Modifier
C'est le concept académique / théorique clé dans le rendu. Elle sert expression la plus abstraite et formelle de l'aspect non-perception du rendu. Tous les algorithmes plus complets peuvent être considérés comme des solutions à des formulations particulières de cette équation.
Signification: à une position particulière et de la direction, la lumière sortante (Lo) est la somme de la lumière émise (Le) et la lumière réfléchie. La lumière réfléchie étant la somme de la lumière incidente (Li) à partir de toutes les directions, multiplié par la réflexion de surface et de l'angle d'arrivée. En connectant la lumière vers l'extérieur de la lumière vers l'intérieur, par l'intermédiaire d'un point d'interaction, cette équation représente l'ensemble de « transport de la lumière » - tout le mouvement de la lumière - dans une scène.
La fonction de distribution Réflectance Bidirectionnelle Modifier
La fonction de distribution de réflectance bidirectionelle (BRDF) exprime un modèle simple d'interaction de la lumière avec une surface comme suit:
interaction de la lumière est souvent approchée par les modèles encore plus simples: la réflexion diffuse et la réflexion spéculaire, bien que les deux peuvent être BRDF.
Optique géométrique Modifier
Le rendu est pratiquement exclusivement concerne l'aspect physique des particules de lumière - connu sous l'optique géométrique. Le traitement de la lumière, à son niveau de base, sous forme de particules rebondissent est autour d'une simplification, mais appropriée: les aspects ondulatoires de la lumière sont négligeables dans la plupart des scènes, et sont beaucoup plus difficiles à simuler. phénomènes d'aspect d'onde notables incluent la diffraction - comme on le voit dans les couleurs des CD et des DVD - et la polarisation - comme on le voit dans les écrans LCD. Les deux types d'effets, le cas échéant, sont faites par un ajustement axé apparence du modèle de réflexion.
Modifier la perception visuelle
Bien qu'il reçoit moins d'attention, une compréhension de la perception visuelle humaine est précieuse pour le rendu. Ceci est principalement parce que l'image affiche et la perception humaine ont une distribution restreinte. Un générateur peut simuler une gamme presque infinie de luminosité lumière et la couleur, mais affiche en cours - écran de cinéma, écran d'ordinateur, etc. - ne peut pas gérer tant, et quelque chose doit être mis au rebut ou comprimé. La perception humaine a aussi des limites, et donc n'a pas besoin d'être donné des images à grande gamme pour créer le réalisme. Cela peut aider à résoudre le problème des images de montage en écrans, et, en outre, suggérer ce que les raccourcis peuvent être utilisés dans la simulation de rendu, étant donné que certaines subtilités ne seront pas perceptibles. Ce sujet est lié tone mapping.