El proceso de renderizado desempeña un papel crucial en el ciclo de desarrollo de gráficos de computadora.
Al igual que el desarrollo de la película
La representación es el aspecto más complejo técnicamente de la producción en 3D, pero en realidad se puede entender con bastante facilidad en el contexto de una analogía: al igual que un fotógrafo de cine debe desarrollar e imprimir sus fotos antes de que puedan ser mostradas, los profesionales de gráficos de computación tienen una carga similar. necesidad.
Cuando un artista trabaja en una escena 3D, los modelos que manipula son en realidad una representación matemática de puntos y superficies (más específicamente, vértices y polígonos) en el espacio tridimensional.
El término representación se refiere a los cálculos realizados por el motor de procesamiento de un paquete de software 3D para traducir la escena desde una aproximación matemática a una imagen 2D finalizada. Durante el proceso, la información espacial, de textura y de iluminación de toda la escena se combinan para determinar el valor de color de cada píxel en la imagen aplanada.
Dos tipos de representación
Hay dos tipos principales de representación, cuya principal diferencia es la velocidad a la que se calculan y finalizan las imágenes.
- Procesamiento en tiempo real: La representación en tiempo real se utiliza principalmente en juegos y gráficos interactivos, donde las imágenes deben calcularse a partir de información 3D a un ritmo increíblemente rápido. Debido a que es imposible predecir exactamente cómo un jugador interactuará con el entorno del juego, las imágenes deben representarse en "tiempo real" a medida que se desarrolla la acción.
- La velocidad importa: Para que el movimiento aparezca fluido, se debe procesar un mínimo de 18 a 20 cuadros por segundo en la pantalla. Cualquier cosa menos que esto y la acción aparecerá entrecortada.
- Los métodos: La representación en tiempo real se mejora drásticamente mediante un hardware de gráficos dedicado y compila la mayor cantidad de información posible. Una gran parte de la información de iluminación del entorno de un juego se calcula previamente y se "integra" directamente en los archivos de textura del entorno para mejorar la velocidad de reproducción.
- Desconectado o Pre-Rendering: La renderización fuera de línea se usa en situaciones donde la velocidad es un problema menor, con cálculos que normalmente se realizan utilizando CPU de varios núcleos en lugar de hardware de gráficos dedicado. La reproducción sin conexión se ve con mayor frecuencia en trabajos de animación y efectos donde la complejidad visual y el fotorrealismo se mantienen a un nivel mucho más alto. Dado que no hay imprevisibilidad en cuanto a lo que aparecerá en cada fotograma, se sabe que los estudios grandes dedican hasta 90 horas de tiempo de renderizado a fotogramas individuales.
- Fotorrealismo Debido a que la renderización fuera de línea ocurre dentro de un marco de tiempo abierto, se pueden alcanzar niveles más altos de fotorrealismo que con la renderización en tiempo real. Los caracteres, los entornos y sus texturas y luces asociadas suelen tener un mayor conteo de polígonos y archivos de textura de resolución 4k (o superior).
Técnicas de representación
Hay tres técnicas computacionales principales utilizadas para la mayoría de las renderizaciones. Cada uno tiene su propio conjunto de ventajas y desventajas, lo que hace que las tres opciones sean viables en ciertas situaciones.
- Scanline (o rasterización): La representación de Scanline se utiliza cuando la velocidad es una necesidad, lo que la convierte en la técnica de elección para la representación en tiempo real y los gráficos interactivos. En lugar de representar una imagen píxel por píxel, los procesadores de línea de exploración se basan en un polígono por polígono. Las técnicas de Scanline utilizadas junto con la iluminación precomputada (horneada) pueden alcanzar velocidades de 60 cuadros por segundo o más en una tarjeta gráfica de gama alta.
- Trazado de rayos: En el trazado de rayos, para cada píxel en la escena, uno o más rayos de luz se rastrean desde la cámara hasta el objeto 3D más cercano. Luego, el rayo de luz pasa a través de un número establecido de "rebotes", que puede incluir reflexión o refracción dependiendo de los materiales en la escena 3D. El color de cada píxel se calcula de forma algorítmica en función de la interacción del rayo de luz con los objetos en su trazado trazado. El trazado de rayos es capaz de un fotorrealismo mayor que la línea de escaneo, pero es exponencialmente más lento.
- Radiosidad: A diferencia del trazado de rayos, la radiosidad se calcula independientemente de la cámara y está orientada a la superficie en lugar de píxel a píxel. La función principal de la radiosidad es simular con mayor precisión el color de la superficie teniendo en cuenta la iluminación indirecta (luz difusa rebotada). La radiosidad se caracteriza típicamente por sombras suaves graduadas y sangrado de color, donde la luz de los objetos de colores brillantes "sangra" en las superficies cercanas.
En la práctica, la radiosidad y el trazado de rayos a menudo se usan en conjunto, utilizando las ventajas de cada sistema para lograr niveles impresionantes de fotorrealismo.
Software de renderizado
Aunque la representación se basa en cálculos increíblemente sofisticados, el software de hoy proporciona parámetros fáciles de entender que hacen que un artista nunca tenga que lidiar con las matemáticas subyacentes. Se incluye un motor de renderizado con cada paquete de software 3D importante, y la mayoría de ellos incluye paquetes de material e iluminación que hacen posible alcanzar niveles impresionantes de fotorrealismo.
Los dos motores de render más comunes:
- Rayo mental: Empaquetado con Autodesk Maya. Mental Ray es increíblemente versátil, relativamente rápido y, probablemente, el renderizador más competente para imágenes de personajes que necesitan dispersión en el subsuelo. El rayo mental utiliza una combinación de trazado de rayos y "iluminación global" (radiosidad).
- V-Ray: Por lo general, se ve que V-Ray se usa junto con 3DS Max. Juntos, el par no tiene rival para la visualización de la arquitectura y el entorno.Las principales ventajas de VRay sobre su competidor son sus herramientas de iluminación y su extensa biblioteca de materiales para archivis.
El renderizado es un tema técnico, pero puede ser bastante interesante cuando realmente comienzas a profundizar en algunas de las técnicas comunes.
