Що таке візуалізації (rendering), та які особливості має цей процес

Комп’ютерна графіка – важлива частина майже будь-якої сфери і оточення, з якими взаємодіє людина.

Всі об’єкти міського середовища, дизайн приміщень, предметів побуту, програм та комп’ютерних ігор на стадії їх проектування і впровадження виконувалися у вигляді об’ємної комп’ютерної моделі, яку малюють в спеціальних програмах художники.

Малювання моделі відбувається у кілька етапів, одним із заключних з них є рендеринг – що це таке і як він здійснюється, розказано в даному матеріалі.

Зміст:

Визначення

Рендеринг (або як його ще називають, рендер) – один із заключних процесів в обробці та відображенні певної об’ємної тривимірної комп’ютерної моделі.

Технічно він представляє з себе процес «склеювання» або зіставлення, створення тривимірного зображення з деякої кількості двомірних зображень. Залежно від якісності або детализированности, двох мірних зображень може бути як декілька, так і дуже багато.

Також іноді на цьому етапі в процесі «збирання» моделі можуть застосовуватися і деякі тривимірні елементи.

Процес цей досить складний і тривалий. Він ґрунтується на різних підрахунках, виконуваних комп’ютером як у спеціальних програмах, так і самим художником (в меншій мірі).

Вони надають значну навантаження на «залізо» вашого комп’ютера.

Сфера застосування

У яких же сферах застосовне дане поняття і необхідно проведення такого процесу?

Цей процес необхідний у всіх сферах, в яких задіюється складання об’ємних тривимірних моделей, і взагалі комп’ютерна графіка, а це майже всі сфери життя, з якими може взаємодіяти сучасна людина.

Комп’ютерне проектування застосовується в:

При цьому, даний процес, по своїй суті, є завершальним.

Він може бути останнім чи передостаннім при проектуванні моделі.

Зазначимо, що рендерингом часто називають і сам процес складання моделі, а його результат – готову комп’ютерну тривимірну модель.

Технологія

Дану процедуру можна назвати однією з найскладніших при роботі з тривимірними зображеннями та об’єктами в комп’ютерній графіці.

Тобто, колірні, світлові та інші дані про тривимірної моделі попіксельно переробляються таким чином, що б вона могла бути відображена як двомірна картинка на екрані комп’ютера.

Тобто, з допомогою низки обчислень система визначає, як саме повинен бути пофарбований кожен піксель кожного двомірного зображення для того, що в результаті, на екрані комп’ютера користувача, це виглядало як тривимірна модель.

Види

Залежно від особливостей технології та роботи виділяються два основних типи такого процесу – це візуалізація в реальному часі і попередній.

Далі розповідається про те, чим вони відрізняються і які особливості мають.

У реальному часі

Такий типу має широке розповсюдження, переважно, в комп’ютерних іграх.

В умовах гри зображення повинно максимально швидко прораховуватися і вибудовуватися, наприклад, при русі користувача на локації.

І хоча це не відбувається «з нуля» і є деякі початкові об’ємні заготовки, все одно, саме із-за цієї особливості комп’ютерні ігри такого типу надають дуже велике навантаження на апаратну частину комп’ютера.

У режимі реального часу такий движок в іграх працює тому, що вгадати характер дій, напрямок руху гравця і т. д. неможливо (хоча є опрацьовані найбільш ймовірні сценарії).

З цієї причини движку доводиться обробляти картинку зі швидкістю 25 кадрів в секунду, так як вже при зниженні швидкості до 20 кадрів в секунду, користувач буде відчувати дискомфорт, так як картинка стане сіпатися і гальмувати.

З цієї причини для плавного візуалізації необхідні, в першу чергу, карта текстур і деякі допустимі спрощення графіки.

Такі заходи допомагають знизити навантаження як на движок, так і на апаратну частину комп’ютера, що в підсумку призводить до того, що гра легше запускається, простіше і швидше працює.

Саме від якості оптимізації движка фонового багато в чому залежить те, наскільки стабільно працює гра, і наскільки реалістично виглядає все, що відбувається.

Попередній

Такий тип використовується в ситуаціях, коли інтерактивність не важлива.

Наприклад, саме такий тип широко використовується в кіноіндустрії, при проектуванні будь-якої моделі обмеженого функціоналу, наприклад, призначеної тільки для того, щоб її оглядати за допомогою ПК.

Тобто, це спрощений підхід, який можливий також, наприклад, в дизайні – тобто в ситуаціях, коли дії користувача не потрібно вгадувати, так як вони обмежені і прораховані наперед (і з урахуванням цього рендеринг може бути виконаний заздалегідь).

Навантаження в такому випадку при перегляді моделі доводиться не на движок програми, а на центральний процесор ПК. При цьому якість і швидкість побудови зображення залежать від кількості ядер, стану комп’ютера, його продуктивності і ЦП.