Rendering banyak digunakan oleh desainer dan perusahaan: kita akan melihat apa itu, apa jenis dan teknik visualisasinya

Selama bertahun-tahun, rendering telah dianggap sebagai teman terbaik teknisi dan perusahaan karena telah menjadi alat komunikasi mendasar. Ini membantu klien memahami pilihan desain, tetapi juga merupakan alat untuk analisis dan kontrol dari pekerjaan yang dihasilkan.

Apa itu rendering 3D?

Dengan istilah rendering 3D didefinisikan proses yang memungkinkan memperoleh gambar digital yang diambil dari model tiga dimensi, melalui perangkat lunak khusus. Gambar-gambar ini dimaksudkan untuk mensimulasikan lingkungan, material, lampu, objek proyek, dan model 3D secara fotorealistik.

Render 3D adalah gambar yang dihasilkan komputer yang mengikuti pemodelan tiga dimensi berdasarkan data proyek; model geometris yang dibuat ditutupi dengan gambar (tekstur) dan warna yang benar-benar sama dengan bahan aslinya dan kemudian disinari dengan sumber cahaya yang mereproduksi cahaya alami atau buatan.

Jika parameter dimodifikasi meniru yang alami (sinar matahari efektif), tekstur HD, bingkai nyata, dll., maka rendering dapat didefinisikan sebagai fotorealistik.

Jenis Render

Ada 2 jenis utama rendering. Perbedaannya terletak pada kecepatan penghitungan dan penyelesaian gambar.

Rendering 3D Waktu Nyata

Render real-time lebih disukai dalam game dan grafik interaktif, karena kebutuhan untuk menghitung gambar dari data 3D dengan kecepatan yang sangat cepat. Oleh karena itu akan ada perangkat keras grafis khusus, untuk memastikan pemrosesan gambar yang cepat.

Rendering offline

Render offline digunakan dalam situasi di mana kecepatan rendering yang tinggi tidak diperlukan. Efek bekerja di mana kompleksitas visual dan fotorealisme berada pada tingkat yang sangat tinggi. Tidak ada ketidakpastian, tidak seperti waktu nyata.

Render 3D: teknik visualisasi

Sumbu Z

Ini adalah salah satu algoritma paling sederhana untuk menentukan permukaan yang terlihat. Ini menggunakan dua struktur data, buffer-z (area memori yang menjaga setiap piksel koordinat z terdekat dengan pengamat) dan buffer-bingkai (yang berisi data warna relatif terhadap piksel yang terkandung dalam buffer-z). ). Untuk setiap piksel, nilai z terbesar diingat (dengan asumsi bahwa sumbu z bergerak dari layar ke mata pengamat) dan pada setiap langkah nilai yang terkandung dalam buffer-z diperbarui hanya jika titik yang diperiksa memiliki koordinat z lebih besar dari itu buffer z saat ini. Teknik ini diterapkan pada satu poligon pada satu waktu. Saat memindai satu poligon, informasi tentang poligon lainnya tidak tersedia.

Garis pindai

Ini adalah salah satu metode tertua. Ini menggabungkan algoritme untuk menentukan permukaan yang terlihat dengan yang untuk menentukan bayangan yang dilaporkan. Algoritme yang bekerja pada garis pindai adalah presisi gambar dan disebut demikian karena untuk setiap garis pindai mereka menentukan rentang (interval) piksel yang terlihat. Ini berbeda dari z-buffer karena bekerja dengan satu baris pemindaian pada satu waktu.

Ray Casting

Ini adalah mekanisme presisi gambar yang memungkinkan pendeteksian permukaan yang terlihat. Seluruh proses mengacu pada pusat proyeksi dan layar dalam posisi sewenang-wenang yang dianggap sebagai kotak biasa. Elemen-elemen tersebut sesuai dengan dimensi piksel dari resolusi yang diinginkan. Sinar cahaya imajiner ditelusuri dari pusat pengamatan menuju objek yang ada di tempat kejadian, satu untuk setiap sel dari jendela yang sama.

Ide dasar dari ray casting adalah untuk membagi sinar mata, satu per piksel, dan menemukan objek terdekat yang menghalangi jalan (perlu memikirkan gambar kotak, di mana setiap kotak sesuai dengan piksel) . Keuntungan penting yang ditawarkan ray casting dibandingkan algoritma scanline yang lebih lama adalah kemampuannya untuk menangani permukaan padat atau non-planar, seperti kerucut dan bola. Oleh karena itu, jika sinar mengenai permukaan, ray casting dapat mendesainnya. Dimungkinkan juga untuk membuat objek yang rumit, menggunakan teknik pemodelan yang solid.

Ray Tracing

Ini turun langsung dari ray casting tetapi model pencahayaan tertentu diterapkan padanya yang memperhitungkan fenomena fisik cahaya, seperti refleksi dan refraksi, yang memungkinkan hasil fotorealistik yang mengejutkan untuk dicapai. Hal ini didasarkan pada pengamatan bahwa, dari semua sinar cahaya yang meninggalkan pegas, hanya sinar yang, setelah menyentuh objek, mencapai pengamat yang berkontribusi pada bayangan. Sinar cahaya dapat mencapai pengamat baik secara langsung atau melalui interaksi dengan permukaan lain. Secara alami, tidak mungkin mengikuti jalur sembarang sinar; namun, jika kita membalikkan jalur sinar, dan mempertimbangkan hanya sinar yang dimulai dari posisi pengamat, kita dapat menentukan sinar yang berkontribusi pada gambar. Ini adalah ide dasar dari metode ray-tracing, yang mensimulasikan perjalanan lengkap radiasi cahaya untuk mencapai pengamat.

Popularitas yang diperoleh dengan ray tracing didasarkan pada simulasi cahaya yang realistis dibandingkan dengan model rendering lainnya (misalnya, rendering scanline atau ray casting). Efek seperti pantulan dan bayangan, yang sulit disimulasikan dengan metode lain, adalah hasil alami dari algoritma. Implementasi yang relatif sederhana menghasilkan hasil yang mengesankan, ray tracing sering mewakili titik masuk ke studi pemrograman grafis.

Radiositas

Ini adalah metode presisi gambar lain yang memberikan keuntungan lebih besar pada kualitas foto-realistis dari gambar, karena metode ini juga memperhitungkan fenomena fisik antar-refleksi antar objek. Faktanya, ketika suatu permukaan memiliki komponen cahaya reflektif, itu tidak hanya muncul di gambar kita, tetapi juga menerangi permukaan di dekatnya.

Cahaya yang dipancarkan membawa data tentang objek yang telah menghasilkannya, khususnya warna. Jadi bayangannya "kurang hitam" dan warna objek terdekat yang cukup terang dapat dirasakan, sebuah fenomena yang sering disebut sebagai "tumpahan warna". Algoritme radiositas, sebagai fase pertama, memisahkan dan menguraikan permukaan menjadi komponen yang lebih kecil dan kemudian mendistribusikan energi cahaya langsung; sebagai fase kedua, ia menghitung energi yang disebarkan, ditransmisikan, dan dipantulkan dengan asumsi bahwa permukaan memantulkan cahaya dengan cara yang sama. Selain itu, ia menghitung permukaan yang mencerminkan energi paling banyak dan mendistribusikannya kembali.