Рендер видео что это
Основы рендеринга и экспорта
Общие сведения о рендеринге и экспорте
Что такое рендеринг?
Рендеринг — это создание кадров фильма из композиции. Рендеринг кадра подразумевает создание совмещенного двухмерного изображения с использованием всех слоев, установок и другой информации, содержащейся в композиции и задающей модель изображения. Рендеринг фильма подразумевает покадровый ренндеринг всех кадров, составляющих фильм. Дополнительные сведения о том, как выполняется рендеринг каждого кадра см. в разделе Порядок рендеринга и свертывания трансформаций.
Как правило, термин рендеринг применяется только к конечному результату. Однако процессы создания предпросмотров для панелей «Видеоряд», «Слой» и «Композиция» также являются разновидностями рендеринга. Предпросмотр можно при необходимости сохранить в формате фильма и использовать в качестве конечного результата монтажа. (См. раздел Предварительный просмотр видео и аудио.)
После завершения рендеринга композиции для окончательного вывода она обрабатывается одним или несколькими модулями вывода, которые кодируют кадры в один или несколько выходных файлов. Процесс кодирования визуализированных кадров в выходной файл представляет собой разновидность экспорта.
Примечание.
В After Effects предусмотрены различные параметры, позволяющие ускорить процесс рендеринга. Ускорение на базе графического процессора обеспечивает повышение производительности при рендеринге эффектов. В раскрывающемся списке «Рендеринг и эффекты видео» в диалоговом окне «Настройки проекта» имеются следующие варианты рендерига эффектов на базе графического процессора:
Примечание. Рендеринг эффектов с ускорением за счет графического процессора в проекте с 8 битами на канал может выполняться с незначительными отклонениями в точности цветопередачи по сравнению с рендерингом при использовании ускорения только за счет центрального процессора. Для получения более точных результатов настройте для проекта 16 или 32 бита на канал.
После завершения работы над композицией ее можно экспортировать в виде видеофайла. Существуют два различных метода экспорта в видеофайл. Пользователь может выбрать метод в соответствии со своими потребностями.
Экспорт в видеофайл может потребоваться по следующим причинам.
Требуется фильм высокого качества (с использованием или без использования альфа-каналов) или набор изображений, который будет помещен в набор Premiere Pro или использован в другом приложении для редактирования видео, композиции или обработки 3D-графики.
Чтобы создать файл фильма в высоком качестве, выполните рендеринг с использованием очереди рендеринга. См. раздел Рендеринг и экспорт с помощью панели «Очередь рендеринга».
Необходим сжатый файл фильма для размещения в интернете или для записи на диск DVD или Blu-ray.
Для создания фильма высокого качества, сжатого для размещения в Интернете или для записи на диск DVD или Blu-ray, сжатие видеоряда можно осуществить с помощью Adobe Media Encoder. См. раздел Adobe Media Encoder.
Некоторые виды экспорта не предусматривают рендеринг и предназначены для промежуточных стадий рабочего процесса, а не для окончательного вывода. Например, проект можно экспортировать как проект Adobe Premiere Pro, выбрав «Файл» >«Экспорт» > «Проект Adobe Premiere Pro». Данные проекта сохраняются без применения рендеринга. Как правило, рендеринг данных, переданных с помощью Dynamic Link, не осуществляется.
Фильм можно записать в одном выходном файле, содержащем все визуализированные кадры, или же его можно сформировать как набор неподвижных изображений (как это было бы при создании вывода для записи на пленку).
Для формирования вывода можно преобразовать композиции с использованием очереди рендеринга After Effects или добавить композиции в очередь Adobe Media Encoder с настройками рендеринга, выбранными на панели «Очередь рендеринга».
Для способа, включающего использование панели «Очередь рендеринга», After Effects использует встроенную версию Adobe Media Encoder для кодирования большинства форматов фильмов в панели «Очередь рендеринга». При выполнении рендеринга и экспорта с помощью панели «Очередь рендеринга» встроенная версия Adobe Media Encoder вызывается автоматически. Adobe Media Encoder в этом случае отображается только в форме диалоговых окон настройки экспорта, в которых можно задавать некоторые параметры кодирования и вывода. (См. раздел Параметры кодирования и сжатия фильмов.)
Встроенная версия Adobe Media Encoder, используемая для управления параметрами экспорта в модулях вывода After Effects, не поддерживает всех возможностей полного автономного приложения Adobe Media Encoder.
Рендеринг и экспорт с помощью панели «Очередь рендеринга»
Основной способ рендеринга и экспорта фильма из программы After Effects — использование панели «Очередь рендеринга».
При помещении композиции на панель «Очередь рендеринга» она становится элементом рендеринга. В очередь рендеринга можно добавлять множество элементов рендеринга и After Effects может проводить рендеринг нескольких элементов в пакетном режиме без вмешательства оператора. При нажатии кнопки «Рендеринг» в правом верхнем углу панели «Очередь рендеринга» начинается процесс рендеринга всех элементов с состоянием «В очереди» и вывод видеоряда в том порядке, в котором расположены элементы очереди на панели «Очередь рендеринга».
Для экспорта фильма в несколько форматов нет необходимости проводить рендеринг несколько раз с теми же самыми настройками. Можно экспортировать несколько версий одного и того же визуализированного фильма с добавлением модулей вывода к элементу рендеринга на панели «Очередь рендеринга».
При работе с несколькими элементами рендеринга бывает полезным добавлять комментарии в столбец «Комментарий» на панели «Очередь рендеринга». Если столбец комментариев не отображается, щелкните заголовок столбца правой кнопкой мыши (Windows) или левой кнопкой мыши, удерживая нажатой клавишу CONTROL (Mac OS), и выберите «Столбцы» > «Комментарий».
Управление элементами рендеринга
На панели «Очередь рендеринга» можно одновременно управлять несколькими элементами рендеринга, каждый из которых имеет свои настройки и модули вывода.
Настройки рендеринга определяют следующие характеристики:
Параметры модуля вывода, применяемые после настроек рендеринга, определяют характеристики обработки после рендеринга, такие как:
Можно создавать шаблоны, которые содержат часто используемые настройки рендеринга и модулей вывода.
С помощью панели «Очередь рендеринга» можно выполнять рендеринг одной и той же композиции в различные форматы с различными настройками, причем эти действия инициируются однократным нажатием кнопки «Рендеринг», например:
Можно осуществлять вывод в последовательность неподвижных изображений, например, последовательность Cineon, которую затем можно преобразовать в фильм для показа в кинотеатре.
Можно создавать выходные файлы с помощью алгоритмов сжатия без потерь (или в формате без сжатия) в контейнер QuickTime с передачей в нелинейную систему редактирования (NLE) для редактирования видео.
Можно выбирать, дублировать и изменять порядок рендеринга элементов с помощью множества комбинаций клавиш, которые используются для работы со слоями и другими элементами. См. раздел Общее (сочетания клавиш).
Чтобы после рендеринга перенести выходной видеоряд из After Effects в формат фильма или видео, необходимо иметь оборудование для переноса фильма или видео или же доступ к службе, которая предлагает такие услуги.
Как рендерить видео в Adobe Premiere Pro
Для многих новичков – работа с Adobe Premiere Pro – выглядит хуже китайского языка. Изначально пользователи не знают ничего, вплоть до терминов некоторых действий. Для этого и существуем мы. В сегодняшней статье – мы расскажем вам о такой функции, как рендеринг, а также покажем на примере, как этой функцией пользоваться.
Рендеринг видео – что это такое
Рендеринг – это процесс обработки видео, при помощи компьютерной программы (в нашем случае – Adobe Premiere Pro), обозначающий процесс получения изображения по модели.
Ранее, в нашей статье об экспорте видео – мы немного затронули тему рендеринга, однако там мы не останавливались на подробностях, говоря обо всем в общих чертах. Поэтому сегодня – мы расскажем вам все тоже самое, только теперь объясним, как, что и для чего нужно применять.
Как рендерить видео
Напомним вам, что для этих настроек – вам нужно выбрать пункт «файл», в левом верхнем углу. Там вы найдете пункт «экспорт» и вам нужен будет пункт «медиаконтент», который вы сможете выбрать, во всплывшей табличке.
Итак, изначально вам нужно будет выбрать формат. Ранее – мы уже говорили вам, что выбирать нужно H.264, но не останавливались на подробностях.
На самом же деле – вы можете выбрать любой формат (Quick Time или Blue Ray), если у вас не возникает проблем с ними. Т.е., если у вас достаточно мощный и современный компьютер. Однако с H.264 – работать проще и удобнее. Именно поэтому, практически всегда ставьте именно его. Да, кстати, если вам нужно будет экспортировать картинку из видео или музыку – вы сможете сделать это, выбрав соответствующие MPEG3 или JPEG (и им подобные, но об этом – как-то в другой раз).
Настройки рендера
Разрешение
Ниже – вы сможете перейти непосредственно к настройкам рендера, и первое, что вы там увидите – это разрешение. В принципе, в большинстве случаев хватит и 1920х1080, но опять же, если вам позволяет мощность компьютера – вы можете выставить и более крутое разрешение в 2К или 4К.
Собственно говоря – 1920х1080 – подойдет для большинства роликов. Большее же разрешение нужно в случае, когда вы монтируете какие-то скоростные экшн-ролики, например – игровые.
Частота кадров
Тут – все просто. Если вы записали собственное видео на камеру – то вам с головой хватит частоты кадров в количестве 30 единиц. Можно выставить и больше, но если честно – это лишние хлопоты.
А вот если вы монтируете какой-нибудь игровой ролик, то да, вам лучше всего выбрать 60 fps, чтобы действия в игре показывались максимально плавно и гладко, что отразится на качестве, а значит и на вашей популярности у заказчика или в сети.
Порядок полей и пропорции
Это следующие 2 строчки, которые вам нужно будет настроить. В порядке полей – выставляйте прогрессивную развертку, а в пропорциях – квадратные пиксели 1.0.
Остальные настройки – оставляйте по дефолту. Единственное – в конце поставьте галочку у «рендеринга при максимальной глубине». Это нужно в случаях, когда в видео у вас есть какие-либо увеличения объектов. Данная функция позволит вам сохранить качество ролика, а значит смотреть его будет намного приятнее.
Битрейт
Битрейт – это невероятно важный показатель, от которого также зависит качество.
Собственно говоря – мы могли бы долго объяснять вам, какой битрейт, для какого видео, в каком fps ставить, но мы поступим проще. На YouTube – есть специальная справка, показывающая, что и для какого видео нужно делать и мы ее вам покажем.
Как видите – у вас есть максимально подробная информация о том, какого качества видео у вас получится в том или ином случае. Чтобы было понятнее – цифры второго столбца предназначены для роликов в 30 fps, а третьего столбца – в 60 fps.
Качество визуализации
Это последний пункт, к которому мы сегодня обратимся. Мы уже говорили, что эту галочку нужно ставить, но не говорили зачем. Чтобы не утруждать вас учить занудные термины – скажем просто, что эта функция в значительной степени увеличит качество вашего ролика.
Вот, собственно, и все. Теперь вы знаете, как рендерить видео в Adobe Premier Pro. Вам останется только кликнуть на название ролика и экспортировать его в нужную папку вашего ПК.
Что такое рендер-фермы и рендер-станции — для чего они нужны
Содержание
Содержание
За несколько последних лет возрастает потребность пользователей в визуальном контенте. Это не только графика для игр или фильмов, а еще и разнообразные архитектурные, дизайнерские проекты, анимация для бизнес-идей и многое другое. Причем визуализация постоянно усложняется и для процесса рендеринга требуется немалое количество ресурсов. Вот здесь-то и приходит на помощь рендер-ферма или рендер-станция.
Что такое рендеринг
Рендеринг — это процесс, который не смогут обойти стороной те, кто работает с двухмерной или трехмерной графикой, анимацией. В переводе с английского рендеринг означает «визуализация». В ходе рендеринга происходит преобразование трехмерной сцены в статическое изображение (рендер) или же в последовательность кадров. Скажем проще: созданный в специальной программе набросок изображения превращается непосредственно в само изображение со своими цветами, тенями, освещением и т.п. А еще проще и банальнее – это процесс получения изображения с помощью специальной компьютерной программы.
Как работает рендеринг и что для него необходимо
Рендеринг — это довольно трудоемкий и сложный процесс, в ходе которого происходит множество математических вычислений. Проходит просчет и определение теней, текстур, отражения и многого другого.
Разработчики специальных программ для 3D-моделирования и рендеринга позаботились о том, чтобы пользователи не утруждали себя многочисленными просчетами и работали с привычными для них настройками.
Естественно, что для рендеринга требуется один или несколько компьютеров, программы для 3D-моделирования и визуализации (с соответствующими плагинами), программы для работы с графикой. Чаще всего рендер-движки уже встраиваются в графические программы, например, в такие как 3ds Max, Maya. Помимо этого, есть самостоятельные профессиональные системы для рендера, например, V-ray, Mental ray, Corona Renderer. Такие программы часто именуют рендерером.
Если говорить о значимости «начинки» компьютера для рендеринга, то здесь мы встретим подразделение на CPU Rendering и GPU Rendering. Первый вариант при просчете использует ресурсы процессора и оперативной памяти, а в случае с GPU, основная задача по визуализации ложится на видеокарту (графический процессор). Чему именно будет отдано предпочтение, зависит от используемой системы рендеринга.
Время просчета будет зависеть от массы факторов. Сюда входят сложность сцены, прозрачность или отражающие свойства материалов, текстуры, тени и освещенность, высокополигональность моделей и вычислительная мощь оборудования. Также есть зависимость и от того, какой метод использует система рендеринга.
Сколько же времени может занять рендеринг? В зависимости от всего вышеперечисленного от нескольких секунд до нескольких часов и даже дней.
Возьмем простой калькулятор на рендер-ферме и попробуем рассчитать стоимость и приблизительное время, выбрав примерные настройки. Результаты видны на трех скринах, причем выделено время просчета на домашнем компьютере и на ферме.
Что такое рендер-ферма
Рендер-ферма — это множество компьютеров, объединенных в единую вычислительную сеть. Такие сети или системы обычно именуют узлами. В зависимости от фермы, число таких узлов может доходить до нескольких тысяч.
Ферма как правило бывает двух типов: собственная (частная) и облачная (коммерческая). Первая создается под нужды какой-либо фирмы занимающейся, например, выпуском фильмов. Или же когда у отдельного дизайнера, фрилансера имеется несколько компьютеров с соответствующим программным обеспечением, и он использует их для рендеринга.
Облачные фермы предлагают услуги всем желающим пользователям. Данные фермы имеют на вооружении десятки серверов, необходимое оборудование, обслуживающий персонал. По сути это сложные профессиональные системы, располагающие мощнейшими, современными ресурсами для процедуры рендеринга.
Стоят профессиональные фермы довольно дорого. В стоимость входит не только цена на оборудование, софт, но и его обслуживание, охлаждение и т.п.
Что такое рендер-станция
Если ферма представляет собой несколько компьютеров объединенных в узлы, то рендер-станция (графическая станция) является отдельной машиной, предназначенной для работы с графикой, видео, дизайном. Такие станции базируются на различных платформах и комплектуются мощным «железом», которое чаще всего создается именно для работы с графикой. В пример можно привести профессиональную (и доступную рядовому пользователю) графическую карту Nvidia Quadro.
Как работают коммерческие рендер-фермы
Загруженные на фермы сцены могут рассчитываться на нескольких десятках и сотен рендер-узлах, что максимально сокращает время визуализации. Благодаря этому, несколько дней рендеринга возможно сократить до нескольких часов. Чтобы объяснить еще проще принцип работы ферм, сравним их с видеомонтажом.
Представьте, что у вас есть масса памятных видеокадров, которые вы хотели бы объединить в единый фильм с музыкальными вставками и по возможности, со спецэффектами. Чтобы это сделать, нужен компьютер, программное обеспечение и умение делать монтаж. Если же у вас что-либо из этого отсутствует, то вы естественно отдадите свои видеозаписи профессионалу, который за определенную сумму сделает для вас фильм. Тоже самое можно сказать и о рендере.
Работа рендер-фирм строится практически по одинаковому сценарию. Пользователь проходит процесс регистрации, пополняет счет (многие фермы предлагают попробовать бесплатно) и приступает к процессу. Для этого необходимо загрузить 3D-сцены на ферму, задать желаемые настройки и запустить процесс.
Важным моментом является загрузка с сайта программы или плагина, который встраивается в используемую пользователем программу (например, 3ds Max). Его задача — проверить все сцены и экспортировать их в ферму, сохраняя заданные пользователем настройки. Стоит отметить, что все фермы поддерживают наиболее часто используемые программы, приложения и плагины.
Рендерить на ферме или у себя дома?
На этот вопрос должен ответить сам пользователь, который делает статичные изображения, анимацию, спецэффекты и многое другое. Чтобы выполнять рендеринг дома необходим мощный компьютер, в котором главную роль будут играть процессор (архитектура, количество ядер, кэш) и количество оперативной памяти. Можно сказать, чем мощнее будет сборка, тем лучше для процесса.
В домашней ферме также используют несколько компьютеров, объединив их в локальную сеть. Также многое зависит от объемов работы. При больших объемах и сложных проектах, пользователю может не хватить одной или нескольких машин и в любом случае придется собирать свою ферму или же обратиться за помощью к коммерческой ферме. В сравнении с этим у рендер-ферм есть несколько существенных преимуществ.
1. Простота и поддержка. Пользоваться фермами довольно легко, к тому же на каждой из них пользователь сможет обратиться в службу поддержки.
2. Экономия средств и времени. В первом случае пользователь, которому нужен рендеринг, заплатит только за процесс на ферме и будет избавлен от закупки «железа» для собственной фермы и ее обслуживания. Ну и конечно же экономия времени, которое так необходимо, когда, например, у фрилансера масса заказов. Не стоит забывать о том, что дома на последних часах и минутах может отключиться электричество и все многочасовые труды пропадут.
Особенности рендеринга на рендер-ферме
Остановимся на некоторых особенностях, которые желательно знать и помнить всем посетителям ферм.
Онлайн-калькулятор.
Он есть на каждой ферме и с его помощью пользователь сможет рассчитать и оценить время и стоимость рендеринга. Однако, все это примерно и условно, так как до сих пор нет четкого и реального метода оценки времени рендеринга.
Совместимость ПО
Прежде чем приступить к работе, необходимо определить совместимость ПО, на котором был сделан проект и ПО имеющегося на ферме. Хотя, выше уже указывалось на то, что многие фермы имеют все последние версии ПО, плагины и загружают для пользователя свои плагины для проверки проекта. Несмотря на это, нужно быть внимательным, так как в некоторых ситуациях потраченные деньги фермы могут не вернуть.
Хранение данных
Фермы осуществляют хранение проектов и всех данных, однако через какой-то промежуток времени они могут быть удалены. Через какой промежуток именно, нужно узнавать на самой ферме.
Правила пользования
Прежде чем начинать работу на той или иной ферме, необходимо детально ознакомиться с правилами пользования фермой. Узнать каким образом она предоставляет кредиты, можно ли вернуть деньги и т.п. Для разрешения всех спорных или непонятных вопросов на каждой из ферм должна работать служба поддержки в режиме 24/7.
Что такое рендер или рендеринг
Что такое рендер ( render / rendering )?
Сфера применения
Рендеринг сцен используется в: компьютерных видеоиграх, симуляторах, фильмах, рекламных роликах, телевизионных спецэффектах и архитектурной 3D визуализации. Каждая сфера деятельности использует различный баланс функций и методов просчета. Рассмотрим пару примеров применения рендеринга более детально:
В этой рекламе производитель заменил настоящую пачку чипсов на 3d модель с последующим рендером. Это позволило сэкономить много времени при производстве рекламного ролика на разные рынки сбыта. Поскольку пачка чипсов для разных стран будет выглядеть по-разному, нет необходимости снимать сотни дублей с разными вариантами пачки. Достаточно одного ролика, а пачку теперь можно сделать любую.
Теперь на телеэкране реальным можно сделать все и всех. Нет необходимости в макетах, манекенах, париках, гриме. 3d модель с последующим рендерингом экономит время и средства необходимые на производство спец-эффектов.
Рендер студии Viarde, сделанный для одной из мебельных фабрик. Производителям мебели, света, техники т.п., больше нет необходимости оплачивать дорогостоящие фото студии, чтобы наилучшим образом представить свои продукты. За несколько дней и с намного меньшей стоимостью это сделают студии занимающиеся 3d визуализацией.
Системы рендеринга
Системы рендеринга которые используются 3D редакторами для просчета (отрисовки) визуализации бывают встроенные в программу или внешние подключаемые (устанавливаться отдельно). Чаще внешние системы рендеринга имеют лучше качество визуализации чем встроенные, потому что они разрабатываться не зависимо от 3D редактора, и команда разработчиков работает только над усовершенствованием своего продукта не отвлекаясь на работу с 3D редактором. У команд разрабатывающих внешние рендеры больше времени и возможностей на то, чтобы сделать свой продукт лучшим на рынке. Но из-за этого чаще всего, в отличие от встроенных рендер систем за них придется заплатить дополнительно.
Внутри рендеринг представляет собой тщательно разработанную программу, основанную на выборочной смеси дисциплин, связанных с: физикой света, визуальным восприятием, математикой и разработкой программного обеспечения.
В случае 3D-графики рендеринг может выполняться медленно, как в режиме предварительного рендеринга (pre-rendering), так и в режиме реального времени (real time rendering).
Рендеринг в реальном времени: выдающаяся техника рендеринга, используемая в интерактивной графике и играх, где изображения должны создаваться в быстром темпе. Поскольку взаимодействие с пользователем в таких средах является высоким, требуется создание изображения в реальном времени. Выделенное графическое оборудование и предварительная компиляция доступной информации повысили производительность рендеринга в реальном времени.
Рендеринг в архитектурной 3D визуализации
На сегодняшний день самыми популярными и качественными системами для архитектурной 3d визуализации являются Vray и Corona Renderer. Обе системы принадлежат одному разработчику Chaos Group (Болгария).
Vray появился еще в 2000 году и хорошо себя зарекомендовал во многих сферах визуализации благодаря своей гибкости и широкому набору инструментов для включения в рабочий процесс различных студий, будь то анимационные или архитектурные компании.
Основные достоинства V-Ray:
1. Поддерживает сетевой рендер несколькими компьютерами.
2. Очень широкий спектр настроек для разных задач связанных с трехмерной графикой.
3. Огромный набор материалов.
4. Поддерживает большой набор пассов для композинга картинки или видео.
Главное достоинство Corona Renderer это очень реалистичная визуализация при простых настройках системы. Она отлично подойдет для новичков, перед которыми стоят простые задачи.
Скорость рендера
Рендер системы при работе как все остальные программы установленные на компьютер требует для просчета изображения определенные ресурсы вашего ПК. В основном требуется мощность процессора и количество оперативной памяти. Такие рендер системы называются CPU Rendering. Есть еще GPU Rendering, это рендер системы просчитывающие изображения с помощью видеокарты ( процессора ). Например Vray имеет возможность рендерить и CPU и GPU.
Время рендеринга зависит от некоторых основных факторов: сложности сцены, количества источников света, наличия высокополигональных моделей, прозрачных или отражающих материалов.
Поэтому рендеринг требует больших мощностей. Обычный офисный ПК не подойдет для этой задачи. Если вы собираетесь рендерить, вам нужна особая сборка компьютера, что бы этот процесс проходил быстро. Все рендер системы имеют разные настройки, где-то больше где, то меньше. Их можно менять что бы получить картинку быстрее, но при этом придется экономить на ее качестве.
Лучший способ для того чтобы, сократить время просчета картинки это использовать сетевой рендеринг или готовую рендер ферму в интернете. Можно распределить рендер между разными компьютерами через локальную сеть или интернет. Для этого все компьютеры участвующие в процессе должны иметь такую же программу для рендеринга, такой же 3д редактор и такие же плагины, как и основной компьютер с которого запускается рендер.
История и основы вычислительных процессов рендеринга
Самое современное программное обеспечение сочетает в себе два или более методов просчета света для получения достаточно хороших результатов при разумных затратах времени.
Scanline rendering и растеризация
Высокоуровневое представление изображения обязательно содержит элементы, отличные от пикселей. Эти элементы называются примитивами. Например, на схематическом рисунке отрезки и кривые могут быть примитивами. В графическом пользовательском интерфейсе окна и кнопки могут быть примитивами. В 3D-рендеринге треугольники и многоугольники в пространстве могут быть примитивами.
Если pixel-by-pixel подход к визуализации нецелесообразен или слишком медленен для какой-либо задачи, тогда primitive-by-primitive подход к визуализации может оказаться полезным. Здесь каждый просматривает каждый из примитивов, определяет, на какие пиксели изображения он влияет, и соответственно модифицирует эти пиксели. Это называется растеризацией, и это метод рендеринга, используемый всеми современными видеокартами.
Растеризация часто быстрее, чем pixel-by-pixel рендеринг. Во-первых, большие области изображения могут быть пустыми от примитивов; Растеризация будет игнорировать эти области, но рендеринг pixel-by-pixel должен проходить через них. Во-вторых, растеризация может улучшить когерентность кэша и уменьшить избыточную работу, используя тот факт, что пиксели, занятые одним примитивом, имеют тенденцию быть смежными в изображении. По этим причинам растеризация обычно является подходящим выбором, когда требуется интерактивный рендеринг; однако, pixel-by-pixel подход часто позволяет получать изображения более высокого качества и является более универсальным, поскольку он не зависит от такого количества предположений об изображении, как растеризация.
Ray casting
Ray casting в основном используется для моделирования в реальном времени, такого как те, которые используются в трехмерных компьютерных играх и мультипликационных анимациях, где детали не важны или где более эффективно вручную подделывать детали, чтобы получить лучшую производительность на этапе вычислений. Обычно это тот случай, когда нужно анимировать большое количество кадров. Результаты имеют характерный «плоский» внешний вид, когда никакие дополнительные приемы не используются, как если бы все объекты на сцене были окрашены матовым покрытием или слегка отшлифованы.
Моделируемая геометрия анализируется попиксельно (pixel-by-pixel), построчно (line by line), с точки зрения наружу, как если бы лучи отбрасывались от точки взгляда. Там, где объект пересекается, значение цвета в точке может быть оценено с использованием нескольких методов. В самом простом случае значение цвета объекта в точке пересечения становится значением этого пикселя. Цвет можно определить по текстурной карте. Более сложный метод заключается в изменении значения цвета с помощью коэффициента освещения, но без расчета отношения к моделируемому источнику света. Чтобы уменьшить артефакты, количество лучей в слегка разных направлениях может быть усреднено.
Может быть дополнительно использовано грубое моделирование оптических свойств: обычно очень простое вычисление луча от объекта к точке зрения. Другой расчет сделан для угла падения световых лучей от источника(ов) света. И из этих и указанных интенсивностей источников света вычисляется значение пикселя. Или можно использовать освещение, построенное по алгоритму radiosity. Или их сочетание.
Radiosity
Оптическая основа симуляции состоит в том, что некоторый рассеянный свет из данной точки на данной поверхности отражается в большом спектре направлений и освещает область вокруг него.
Техника симуляции может варьироваться по сложности. Многие изображения имеют очень приблизительную оценку радиуса, просто слегка освещая всю сцену с помощью фактора, известного как окружение. Однако, когда расширенная оценка Radiosity сочетается с высококачественным алгоритмом Ray tracing, изображения могут демонстрировать убедительный реализм, особенно для интерьерных сцен.
В расширенной симуляции radiosity рекурсивные, конечно-элементные алгоритмы «отражают» свет назад и вперед между поверхностями в модели, пока не будет достигнут некоторый предел рекурсии. Таким образом, окраска одной поверхности влияет на окраску соседней поверхности, и наоборот. Результирующие значения освещенности по всей модели (иногда в том числе для пустых пространств) сохраняются и используются в качестве дополнительных входных данных при выполнении расчетов в модели наведения луча или трассировки лучей.
Из-за итеративного/рекурсивного характера техники сложные объекты особенно медленно подражают. Расширенные расчеты radiosity могут быть зарезервированы для расчета атмосферы комнаты, от света, отражающегося от стен, пола и потолка, без изучения вклада, который сложные объекты вносят в radiosity, или сложные объекты могут быть заменены в вычислении radiosity более простым объекты одинакового размера и текстуры.
Если в сцене наблюдается незначительная перегруппировка объектов radiosity, одни и те же данные radiosity могут повторно использоваться для ряда кадров, что делает radiosity эффективным способом улучшения плоскостности приведения лучей без серьезного влияния на общее время рендеринга на кадр. Из-за этого, radiosity стал ведущим методом рендеринга в реальном времени, и был использован для начала и создания большого количества известных недавних полнометражных анимационных 3D-мультфильмов.
Ray tracing
Ray tracing является продолжением той же технологии, которая была разработана при Scanline и Ray casting. Как и те, он хорошо обрабатывает сложные объекты, и объекты могут быть описаны математически. В отличие от Scanline и Ray casting, Ray tracing почти всегда является методом Монте-Карло, который основан на усреднении числа случайно сгенерированных образцов из модели.
В этом случае сэмплы представляют собой воображаемые лучи света, пересекающие точку обзора от объектов в сцене. Это в первую очередь полезно, когда сложный и точный рендеринг теней, преломление или отражение являются проблемами.
В конечном итоге, при качественном рендеринге работы с трассировкой лучей несколько лучей обычно снимаются для каждого пикселя и прослеживаются не только до первого объекта пересечения, но, скорее, через ряд последовательных «отскоков», используя известные законы оптики, такие как «угол падения равен углу отражения» и более продвинутые законы, касающиеся преломления и шероховатости поверхности.
Как только луч либо сталкивается с источником света, или, более вероятно, после того, как было оценено установленное ограничивающее количество отскоков. Тогда поверхностное освещение в этой конечной точке оценивается с использованием методов, описанных выше, и изменения по пути через различные отскоки оцениваются для оценить значение, наблюдаемое с точки зрения. Это все повторяется для каждого сэмпла, для каждого пикселя.
В некоторых случаях в каждой точке пересечения может быть создано несколько лучей.
Как метод грубой силы, Ray tracing была слишком медленной, чтобы рассматривать ее в режиме реального времени, и до недавнего времени она была слишком медленной, чтобы даже рассматривать короткие фильмы любого уровня качества. Хотя она использовалась для последовательностей спецэффектов и в рекламе, где требуется короткая часть высококачественного (возможно, даже фотореалистичного) материала.
Однако усилия по оптимизации для уменьшения количества вычислений, необходимых для частей работы, где детализация невелика или не зависит от особенностей трассировки лучей, привели к реалистической возможности более широкого использования Ray tracing. В настоящее время существует некоторое оборудование с аппаратной ускоренной трассировкой лучей, по крайней мере, на этапе разработки прототипа, и некоторые демонстрационные версии игр, в которых показано использование программной или аппаратной трассировки лучей в реальном времени.
Пара интересных фактов про рендеринг
Например фильм «Аватар» Джеймса Камерона рендерился на 34 стойках HP с 32 блейдами HP Proliant BL2x220c в каждой 40 000 процессорных ядер и 104 Тб RAM. При такой мощности на один кадр уходило около 50-ти часов.
А известная мультипликационная компания Pixar, которая сделала такие мультфильмы как «Волли» и «Тачки», разработала для своих проектов собственную рендер систему которая называется Pixars RenderMan. Этот рендер направлен на быстрый просчет сложных анимационных эффектов, таких как: вода, облака, шерсть, волосы и другое.
С каждым днем рендер системы используются все больше в разных сферах деятельности. Для фильмов, мультфильмов, архитектуры, рекламы, промышленности, автомобилестроения и многие другое. Так что если вы видите где, то статическое изображение или анимацию, вполне возможно что это результат рендеринга.