Рендеринг — это термин в компьютерной графике, который обозначает методику формирования изображения по модели при помощи компьютерных программ.
Введение
Рендерингом является процесс формирования окончательного изображения или последовательности из изображений на базе двухмерной или трехмерной информации. Этот процесс осуществляется с применением компьютерных программ и часто может сопровождаться сложными техническими вычислениями, которые должны выполняться вычислительными мощностями компьютера или отдельными его компонентами.
Процесс рендеринга в определенной степени имеет место в различных областях профессиональной деятельности, таких как, киноиндустрия, индустрия видеоигр или же деятельность по созданию видео блогов. Иногда рендеринг выступает как последний или предпоследний этап в реализации проекта, после которого проект может считаться завершенным или же нуждающимся в незначительной доработке. Также необходимо заметить, что часто рендером именуют не собственно процесс рендеринга, а скорее уже законченный этап данного процесса или же его финальный итог.
Рендеринг
Само слово Рендер (Рендеринг) является англицизмом, который наиболее часто ассоциируется в русском языке со словом «Визуализация». Наиболее часто под рендером подразумевается рендеринг в 3D графике. Тут следует подчеркнуть, что в реальности в 3D рендере не существует по сути трех измерений, которые пользователи часто могут видеть в кинотеатре, когда наденут специальные очки.
Приставка «3D» в названии скорее представляет метод формирования рендера, который и применяет трехмерные объекты, сформированные при помощи компьютерных программ для 3D моделирования. Это означает, что в результате все равно получается 2D изображение или их очередность (видео), которые формировались на базе трехмерной модели или сцены.
Рендеринг является одним из наиболее сложных в техническом смысле этапов работы с 3D графикой. Для того чтобы объяснить эту операцию простыми словами, можно использовать аналогию с работой фотографов. Для того чтобы фотография обрела изысканность и прелесть, фотограф должен пройти через целый ряд технических этапов, к примеру, таких как проявление фотопленки или печать на принтере. Примерно такие же технические этапы необходимо преодолеть и 3d художникам, которые для формирования результирующего изображения должны пройти этап настройки рендера и сам процесс рендеринга.
Как уже было отмечено выше, рендеринг является одним из наиболее сложных технических этапов, поскольку при рендеринге выполняются сложнейшие математические вычисления, которые реализуются движком рендера. На данном этапе, движок должен выполнить перевод математических данных о сцене в результирующее 2D-изображение. В процессе рендеринга осуществляется преобразование 3d-геометрии, текстур и световых данных сцены в обобщенную информацию о цветовой величине каждого пикселя в 2D изображении. Иными словами, движок на базе присутствующих у него данных, должен просчитать то, каким цветом необходимо окрасить каждый пиксель изображения для получения комплексного, красивого и законченного изображения.
В глобальном смысле, существуют два главных типа рендеринга, основными различиями которых может считаться скорость, с которой просчитывается и реализуется изображение, а также качественные показатели изображения, а именно, это:
- Тип рендеринга, реализуемого в реальном масштабе времени.
- Тип предварительного рендера.
Рендеринг в реальном масштабе времени обычно широко применяется при формировании игровой и интерактивной графики, в которой изображение необходимо просчитать на самой высокой скорости и выводить его в законченном виде на экран дисплея практически сразу.
Так как основным фактором в данном типе рендеринга является его интерактивность со стороны пользователей, то изображение должно быть просчитано без каких-либо задержек и фактически в реальном масштабе времени, поскольку нереально точно предвидеть поведение игрока и то, как он будет осуществлять взаимодействие с игровой или интерактивной сценой. Для того чтобы интерактивная сцена или игра функционировала плавно без рывков и замедлений, 3D движку нужно выполнять рендеринг изображения со скоростью не менее двадцати (а то и двадцати пяти) кадров в секунду. Если скорость рендера окажется ниже двадцати кадров в секунду, то пользователь станет ощущать дискомфорт от сцены, из-за видимых рывков и замедленных движений.
Существенную роль в формировании плавного рендера в играх и интерактивных сценах может сыграть процесс оптимизации. Для того, чтоб добиться желаемой скорости рендера, проектировщики используют различные способы для снижения нагрузки на рендер движок, с целью уменьшить необходимое количество расчетных операций. Сюда может входить понижение качества 3D моделей и текстур, а также запись определенной световой и рельефной информации в заранее подготовленные текстурные карты. Также необходимо заметить, что главная часть нагрузки при расчете рендера в реальном масштабе времени возлагается на специальное графическое оборудование (например, видеокарту GPU), что может снизить нагрузку на центральный процессор и высвободить его вычислительные мощности для решения иных задач.
К услугам предварительного рендера прибегают в том случае, если скорость не является главным приоритетом, и нет необходимости в интерактивности. Этот тип рендера применяется наиболее часто в сфере киноиндустрии, в работе с анимацией и сложными визуальными эффектами, а также там, где требуется наличие фотореализма и очень высокого качества изображения. В отличие от Рендера в реальном масштабе времени, в котором главная нагрузка приходится на графические видеокарты(GPU), в предварительном рендере основная нагрузка приходится на центральный процессор, а скорость рендера определяется количеством ядер и производительностью процессора.
