Համակարգչային գրաֆիկայի զարգացման փուլում ցուցադրման գործընթացը կարեւոր դեր է խաղում: Այստեղ մենք չենք մտնելու շատ խորություն, բայց CG խողովակաշարի մասին ոչ մի քննարկում չի լինի ամբողջական, առանց գոնե նշելով 3D պատկերների ցուցադրման գործիքներն ու մեթոդները:
Ինչպես զարգացնել ֆիլմը
Rendering- ը 3D արտադրության ամենաառաջին տեխնիկապես բարդ ուղղությունն է, բայց այն կարելի է իրականում շատ հեշտությամբ հասկանալ նմանության համատեքստում. Շատ նման է կինոֆիլմերի լուսանկարիչը, նախքան այն կարող է դրսեւորվել, նկարահանել լուսանկարները, համակարգչային գրաֆիկայի մասնագետները բեռ են դառնում նման անհրաժեշտություն:
Երբ նկարիչը աշխատում է 3D տեսարանով , նա մանիպուլացնում է այն մոդելները, որոնք իրականում մակերեւույթների եւ մակերեսների մաթեմատիկական ներկայացում են (ավելի կոնկրետ, ուղղահայաց եւ բազմաբեւեռ) եռաչափ տարածքում:
Տերմինը մատնանշում է 3D ծրագրային փաթեթի մատուցման շարժիչի կողմից կատարված հաշվարկները `տեսարանը տեղափոխելու համար մաթեմատիկական մոտեցումից մինչեւ վերջնական 2D պատկեր: Ընթացքում ամբողջ տեսարանի տարածական, տեքստիլային եւ լուսավորող տվյալները համակցված են, որոշելու յուրաքանչյուր պիքսելի գունային արժեքը հարթեցված պատկերում:
Երկու տեսակի ձեւավորում
Գոյություն ունեն երկու հիմնական տեսակներ, դրանց գլխավոր տարբերությունը `արագությունը, որի պատկերները հաշվարկվում եւ ավարտվում են:
- Real-Time Rendering: Real-Time Rendering- ը առավել ակնհայտորեն օգտագործվում է խաղային եւ ինտերակտիվ գրաֆիկայի մեջ, որտեղ պատկերները պետք է հաշվարկվեն 3D տեղեկատվությունից աներեւակայելի արագ տեմպերով:
- Ինտերակտիվություն. Քանի որ անհնար է կանխատեսել, թե ինչպես խաղացողը կհամագործակցի խաղային միջավայրի հետ, պատկերները պետք է ցուցադրվեն «իրական ժամանակում», քանի որ գործողությունը տեղի է ունենում:
- Արագության հարցերը. Հեղուկի առաջ շարժվելու համար էկրանին պետք է ցուցադրվի առնվազն 18 - 20 շրջանակ: Ցանկացած պակաս, քան այս եւ գործողությունը, կտրված է:
- Մեթոդներ. Իրական ժամանակի մատուցումը կտրուկ բարելավվել է նվիրված գրաֆիկական ապարատով (GPUs), ինչպես նաեւ հնարավորինս շատ տեղեկատվության նախնական հավաքագրմամբ: Շատ մեծ խաղային միջավայրի լուսավորման տեղեկատվությունը նախնական հաշվարկվում է եւ «թխում» է ուղղակի շրջակա միջավայրի հյուսվածքների ֆայլերի բարելավման մատուցման արագությունը:
- Անցանց կամ նախնական վերավաճառք. Օֆլայն մատուցումը օգտագործվում է այն իրավիճակներում, երբ արագությունը ավելի քիչ է, քան հաշվարկները, որոնք սովորաբար կատարվում են բազմաֆունկցիոնալ CPU- ներով, այլ ոչ թե նվիրված գրաֆիկական ապարատով:
- Ակնհայտություն. Անցանց ռեժիմը առավել հաճախ երեւում է անիմացիոն եւ ազդեցության աշխատանքներում, որտեղ տեսողական բարդությունը եւ ֆոտոռեալիզմը շատ ավելի բարձր չափանիշ են: Քանի որ չկա անկանխատեսելիություն, թե ինչի վրա կհայտնվի յուրաքանչյուր շրջանակ, մեծ ստուդիաները հայտնի են մինչեւ 90 ժամվա ընթացքում նվիրաբերելու անհատական շրջանակներ:
- Ֆոտորալիզմ. Քանի որ անցանց ռեժիմը տեղի է ունենում բաց ընթացիկ ժամանակահատվածում, ֆոտոռալիզմի ավելի բարձր մակարդակ կարելի է հասնել, քան իրական ժամանակի մատուցումը: Անձնավորություններ, միջավայրեր եւ դրանց հետ կապված հյուսվածքները եւ լույսերը սովորաբար թույլ են տալիս բարձր պոլիգոն հաշվում եւ 4K (կամ ավելի) բանաձեւի հյուսվածքային ֆայլեր:
Rendering տեխնիկան
Շատ մատուցման համար օգտագործվում են երեք հիմնական հաշվարկային մեթոդներ: Յուրաքանչյուրն ունի իր առանձին առավելություններ եւ թերություններ, որոշակի իրավիճակներում բոլոր երեք կենսունակ տարբերակները:
- Scanline (կամ rasterization). Scanline- ի մատուցումը օգտագործվում է այն ժամանակ, երբ արագությունը անհրաժեշտություն է, ինչը դարձնում է իրական ժամանակի մատուցման եւ ինտերակտիվ գրաֆիկայի ընտրության մեթոդ: Պատկերի պիքսել-պիքսելների փոխանակման փոխարեն, սկավառակային ցուցիչները հաշվարկում են բազմաշերտ է բազմամոնտաժային հիմքով: Նախադպրոցական տպագրության հետ միասին օգտագործվող Scanline- ի տեխնիկան կարող է հասնել 60 վայրկյան արագության կամ ավելի բարձր գրաֆիկական քարտի վրա:
- Raytracing- ի մեջ, վայրկյանում յուրաքանչյուր փիքսելի համար լուսային (կամ ավելի) լույսի (լույսի) ճառագայթները տեսանվում են տեսախցիկից մինչեւ մոտակա 3D օբյեկտը: Լույսի ճառագայթը անցնում է մի շարք «վերադարձի» միջոցով, որը կարող է ներառել արտացոլումը կամ ճառագայթումը `կախված 3D տեսարաններից: Յուրաքանչյուր պիքսելի գույնը հաշվարկվում է ալգորիթմային կերպով, որի վրա հիմնված է լույսի շառավիղի փոխազդեցությունը իր հետագծված ճանապարհին գտնվող օբյեկտների հետ: Ռայթաքինգը կարող է ավելի մեծ ֆոտորալիզմ լինել, քան սկանավորումը, բայց դանդաղորեն դանդաղ է:
- Radiosity: Ի տարբերություն raytracing- ի, ռադիոսայնությունը հաշվարկվում է տեսախցիկից անկախ եւ մակերեսային կողմնորոշված է, այլ ոչ թե փիքսել-պիքսել: Ռադիոլոկացիայի հիմնական գործառույթը ավելի ճշգրիտ կերպով մակերեսային գույն է դարձնում անուղղակի լուսավորության հաշվին (ցրված լույսը): Ճառագայթումը սովորաբար բնութագրվում է փափուկ ստացված ստվերներով եւ գունավոր արյունահոսությամբ, որտեղ պայծառ գունավոր օբյեկտներից լույսը «արյունահոսություն» է առաջացնում մոտակա մակերեսների վրա:
- Գործնականում ռադիոսայնությունը եւ լուսավորությունը հաճախ օգտագործվում են միմյանց հետ համատեղ օգտագործելով յուրաքանչյուր համակարգի առավելությունները ֆոտոռալիզմի տպավորիչ մակարդակներում հասնելու համար:
Rendering Software
Չնայած մատչելի դարձնելով աննկարագրելի բարդ հաշվարկները, այսօրվա ծրագրային ապահովումը հեշտ է հասկանալ պարամետրերը, որոնք դարձնում են այնպիսին, ինչպիսին արվեստագետը երբեք չպետք է զբաղվի հիմքում ընկած մաթեմատիկայի հետ: Ցնցող շարժիչը ներառում է յուրաքանչյուր խոշոր 3D ծրագրակազմի հավաքածու, եւ դրանցից շատերը ներառում են նյութական եւ լուսավորող փաթեթներ, որոնք հնարավորություն են տալիս հասնելու ֆոտոռալիզմի ցնցող մակարդակին:
Երկու ամենատարածված մատուցման շարժիչները.
- Հոգեկան Ray - Փաթեթավորված Autodesk Maya- ի հետ: Հոգեկան Ray- ը աներեւակայելի բազմակողմանի է, համեմատաբար արագ, եւ, հավանաբար, ամենաակտիվ բրենդերը, բնության պատկերների համար, որոնք անհրաժեշտ են ստորերկրյա սփռման: Հոգեկան ճառագայթները օգտագործում են համադրություն եւ «գլոբալ լուսավորություն» (ռադիոսայնություն) համադրություն:
- V-Ray- Դուք սովորաբար տեսնում եք V-Ray- ը, որն օգտագործվում է 3DS Max- ի հետ միասին զույգը բացարձակապես անապահով է ճարտարապետական արտացոլման եւ շրջակա միջավայրի մատուցման համար: VRay- ի գլխավոր մրցակիցը իր մրցակիցն է իր լուսավորման գործիքների եւ լայնածավալ նյութերի գրադարանի համար:
Rendering- ը տեխնիկական առարկա է, բայց կարող է բավական հետաքրքիր լինել, երբ դուք իսկապես սկսում եք ավելի խորը ուսումնասիրել որոշ ընդհանուր մեթոդներ: