Происхождение термина Слово «рендер» (или «рендеринг») пришло, как и многое, связанное с IP-технологиями, из английского языка. Происходит оно от старофранцузского rendre, означающего «делать», «дать», «возвратить», «вернуть». Более глубокие корни этого глагола восходят к древней латыни: re – префикс, означающий «назад», и dare – «давать». Отсюда – один из смыслов современного термина. Рендер – это в том числе процесс воссоздания плоскостного изображения на основе трехмерной модели, содержащей сведения о физических свойствах объекта – его форме, фактуре поверхности, освещенности и так далее.

Рендеринг (англ. rendering - «визуализация») в компьютерной графике - процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы.

Здесь модель - это описание любых объектов или явлений на строго определённом языке или в виде структуры данных. Такое описание может содержать геометрические данные, положение точки наблюдателя, информацию об освещении, степени наличия какого-то вещества, напряжённость физического поля и пр.

Примером визуализации могут служить радарные космические снимки, представляющие в виде изображения данные, полученные посредством радиолокационного сканирования поверхности космического тела, в диапазоне электро-магнитных волн, невидимых человеческим глазом.

Часто в компьютерной графике (художественной и технической) под рендерингом понимают создание плоского изображения (картинки) по разработанной 3D-сцене. Изображение - это цифровое растровое изображение. Синонимом в данном контексте является Визуализация.

Визуализация - один из наиболее важных разделов в компьютерной графике, и на практике он тесным образом связан с остальными. Обычно, программные пакеты трехмерного моделирования и анимации включают в себя также и функцию рендеринга. Существуют отдельные программные продукты, выполняющие рендеринг.

В зависимости от цели, различают пре-рендеринг, как достаточно медленный процесс визуализации, применяющийся в основном при создании видео, и рендеринг в реальном режиме, применяемый в компьютерных играх. Последний часто использует 3D-ускорители.

Особенности рендеринга

На доведение предварительного эскиза до совершенства понадобится много времени – продолжительность обработки сложных изображений компьютером может достигать нескольких часов. За этот период происходит:

  • раскраска
  • детализация мелких элементов
  • проработка световых эффектов – отражения потоков, теней и прочих
  • отображение климатических условий
  • реализация иных деталей, позволяющих повысить реалистичность.

Сложность обработки влияет на формирование цены 3d-визуализации, чем больше потребуется времени, тем дороже обойдется работа над проектом. По возможности моделлеры упрощают процесс рендеринга, к примеру, просчитывают отдельные моменты или используют другие инструменты, позволяющие сократить время визуализации без ухудшения ее качества

Кто занимается рендерингом?

Самая распространенная профессия требующая от вас знания рендеринга это «3D дизайнер». Специалист такого рода может создавать все: от элементарного банера до моделей компьютерных игр.

И, конечно же, 3D дизайнер занимается не только рендерингом, но и всеми предшествующими этапами создания 3D графики, а именно: моделирование, текстурирование, освещение, анимация и только после – визуализация.

Однако, 3D дизайнер не работает с математическими и физическими формулами, описывая их языками программирования. Все это за него делают программы компиляторы (3D Max, Maya, Cinema 4D, Zbrush, Blender и т.д.) и уже написанных библиотек физических свойств (ODE, Newton, PhysX, Bullet и т.п.).

Отдельно среди перечисленных выше программ, позволяющих создавать 3D графику нужно выделить бесплатную программу OGRE 3D – графические движки специально для рендеринга, с помощью которого можно не только создавать «картинки», но и реализовать целую, а главное полноценную компьютерную игру. К примеру «Torchlight» в качестве игрового движка использует именно OGRE.

Ну, а для обработки такого количества и качества графических сцен настольного компьютера будет не достаточно, поэтому в последнее время для рендеринга делают не только программы но и сервисы для обработки их процессов, такие как «рендер ферма». И стоит заметить, что удовольствие это не из дешевых, не смотря на низкие цены рендер фермы цена рендеринга получается довольно внушительной – 3,9 центов / ГГц-час.

Типы рендера: online и пререндеринг

Различают два основных типа рендера в зависимости от скорости, с которой должно происходить получение готового изображения. Первый – рендеринг в реальном времени, необходимый в интерактивной графике, в основном в компьютерных играх. Здесь нужен быстрый рендер, изображение должно выводиться на экран мгновенно, поэтому многое в сцене рассчитывается заранее и сохраняется в ней в виде отдельных данных. К ним относятся текстуры, определяющие внешний вид объектов и освещение.

Программы, используемые для онлайн-рендера, используют в основном ресурсы графической карты и оперативной памяти компьютера и в меньшей степени – процессора. Для рендера сцен, более сложных визуально, а также там, где вопрос скорости не так актуален, когда гораздо важнее качество рендера, используются другие методы и программы для рендеринга. В этом случае используется вся мощь многоядерных процессоров, выставляются самые высокие параметры разрешения текстур, обсчета освещения. Часто применяется и постобработка рендера, позволяющая добиться высокой степени фотореалистичности или нужного художественного эффекта. Методы просчета сцены Выбор способов получения изображения зависит от конкретной задачи и часто от личных предпочтений и опыта визуализатора.

Разрабатываются всё новые системы рендера – или узкоспециализированные, или универсальные. Сегодня в основе самых распространенных программ-рендеров лежат три основных вычислительных метода: Растеризация (Scanline) – метод, при котором изображение создается просчетом не отдельных точек-пикселей, а целых граней-полигонов и крупных участков поверхностей. Текстуры, определяющие свойства объектов, как и свет в сцене, зафиксированы в виде неизменных данных. Получаемое изображение часто не отражает перспективных изменений освещенности, глубины резкости и т. д. Чаще применяется в системах для просчета сцен в играх и в видеопродакшене. Трассировка лучей (Raytracing) – физика сцены просчитывается на основе лучей, исходящих из объектива виртуальной камеры и анализа взаимодействия каждого луча с объектами, с которыми он встречается в сцене. В зависимости от количества и качества таких «отскоков» имитируется отражение или преломление света, его цвет, насыщенность и т. д. Качество получаемой картинки по сравнению с растеризацией значительно выше, но за её реалистичность приходится платить повышенным расходом ресурсов. Расчет отраженного света (Radiosity) – каждая точка, каждый пиксель изображения наделяется цветом, который не зависит от камеры. На него влияют глобальные и местные источники света и окружение. Такой метод позволяет рассчитать появление на поверхности модели цветовых и световых рефлексов от рядом расположенных объектов. Практика показывает, что самые продвинутые и популярные системы рендера использует сочетание всех или основных методов. Это позволяет добиться максимального фотореализма и достоверности в отображении физических процессов в данной сцене.

Материал из CADобзор.

Ре́ндеринг (rendering - «визуализация») в компьютерной графике - это процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы. Здесь модель - это описание трёхмерных объектов на строго определённом языке или в виде структуры данных. Такое описание может содержать геометрические данные, положение точки наблюдателя, информацию об освещении. Изображение - это цифровое растровое изображение. Проще говоря, рендеринг - создание плоского изображения (картинки) по разработанной 3D сцене. Синонимом в данном контексте является Визуализация .

Это один из наиболее важных разделов в компьютерной графике, и на практике он тесным образом связан с остальными. Обычно, программные пакеты трехмерного моделирования и анимации включают в себя также и функцию рендеринга. Существуют отдельные программные продукты, выполняющие рендеринг.

В зависимости от цели, различают пре-рендеринг, как достаточно медленный процесс визуализации, применяющийся в основном при создании видео, и рендеринг в реальном режиме, применяемый в компьютерных играх. Последний часто использует 3D-ускорители.

Методы рендеринга (визуализации)

На текущий момент разработано множество алгоритмов визуализации. Существующее программное обеспечение может использовать несколько алгоритмов для получения конечного изображения.

Трассирование каждого луча света в сцене не практично и занимает неприемлемо длительные периоды времени. Даже трассирование малого количества лучей, достаточного, чтобы получить изображение, занимает чрезмерное количество времени, если не применяется аппроксимация (семплирование).

Вследствие этого, было разработано четыре группы методов, более эффективных, чем моделирование всех лучей света, освещающих сцену:

  • Растеризация (rasterization) и метод сканирования строк (scanline rendering). Визуализация производится проецированием объектов сцены на экран без рассмотрения эффекта перспективы относительно наблюдателя.
  • Метод бросания лучей (ray casting). Сцена рассматривается, как наблюдаемая из определенной точки. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пикселя на двумерном экране. При этом лучи прекращают свое распространение(в отличие от метода обратного трассирования), когда достигают любого объекта сцены либо ее фона. Возможно используются какие-то очень простые техники добавления оптических эффектов или внесения эффекта перспективы.
  • Глобальная иллюминация (global illumination, radiosity ). Использует математику конечных элементов, чтобы симулировать диффузное распространение света от поверхностей и при этом достигать эффектов «мягкости» освещения.
  • Трассировка лучей (ray tracing) похож на метод бросания лучей . Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пиксела на двумерном экране. Но при этом луч не прекращает свое распространение, а разделяется на три компоненты, луча, каждый из которых вносит свой вклад в цвет пиксела на двумерном экране: отраженный, теневой и преломленный. Количество таких разделений на компоненты определяет глубину трассирования и влияет на качество и фотореалистичность изображения. Благодаря своим концептуальным особенностям метод позволяет получить очень фотореалистичные изображения, но при этом он очень ресурсоемкий и процесс визуализации занимает значительные периоды времени.

Передовое программное обеспечение обычно совмещает в себе несколько техник, чтобы получить достаточно качественное и фотореалистичное изображение за приемлемые затраты вычислительных ресурсов.

Математическое обоснование

Реализация механизма рендеринга всегда основывается на физической модели. Производимые вычисления относятся к той или иной физической или абстрактной модели. Основные идеи просты для понимания, но сложны для применения. Как правило, конечное элегантное решение или алгоритм более сложны и содержат в себе комбинацию разных техник.

Основное уравнение

Ключом к теоретическому обоснованию моделей рендеринга служит уравнение рендеринга. Оно является наиболее полным формальным описанием части рендеринга, не относящейся к восприятию конечного изображения. Все модели представляют собой какое-то приближенное решение этого уравнения.

Неформальное толкование таково: Количество светового излучения (L o) исходящего из определнной точки в определенном направлении есть собственное излучение и отраженное излучение. Отраженное излучение есть сумма по всем направлениям приходящего излучения (L i) умноженого на коэффициент отражения из данного угла. Объединяя в одном уравнении приходящий свет с исходящим в одной точке, это уравнение составляет описание всего светового потока в заданой системе.

Программное обеспечение для рендеринга - Рендеры (Визуализаторы)

  • RenderMan (PhotoRealistic или PRMan)
  • Gelato (разработка прекращена всвязи с покупкой NVIDIA , mental ray)
  • Entropy (продажи прекращены)
  • BMRT (Blue Moon Rendering Tools) (распространение прекращено)
  • Holomatix Renditio (интерактивный рейтрейсер)
Пакеты трехмерного моделировая, имеющие собственные рендеры
  • 3ds Max (Scanline)

Таблица сравнения своиств рендеров

рендеры совместим с 3ds Max совместим с Maya совместим с SOFTIMAGE совместим с Houdini совместим с LightWave совместим с Blender совместим с SketchUp совместим с Cinema 4D biased, unbiased scanline raytrace алгоритмы Глобальное освещение или свои алгоритмы Depth of Field Motion Blur (vector pass) Displasment Area Light Glossy Reflect/Refract SSS Stand Alone текущая версия год выпуска библиотека материалов основан на технологии noramal mapping IBL Psyhical sun официальный сайт страна производитель стоимость $ основное преимущество компания производитель
RenderMan + + - - - - - - biased + очень медленный + очень быстрый быстрый + + + 13.5,2,1 1987 - США 3500 Pixar
mental ray встроен встроен встроен встроен - - - - biased + + Photon, Final Gather (Quasi-Montecarlo) + + + + + + + 3.6 1986 33 My mentalRay Германия 195 mental images (c 2008 NVIDIA)
Gelato (разработка прекращена) + + - - - - - - biased + + + быстрый быстрый + + + 2.2 2003 - США 0 NVIDIA
V-Ray + предрелизная версия, доступна для скачивания на официальном сайте - - - - + + biased - + Light Cash, Photon Map, Irradiance Map, Brute Force (Quasi-Montecarlo) + + медленный, 2d и 3d + + + 2005 года (сырая) 1.5 RC5 2000 около 1300 vray-materials Болгария 1135 (Super Bundle) 999 (Bundle) 899 (Standart) 240 (Educational) Chaos Group
finalRender + + - - - - - + biased - + Hyper Global Illumination, Adaptive Quasi-Montecarlo, Image, Quasi Monte-Carlo + + считает вектор пасс медлленный + + + - Stage-2 2002 30 оф. сайт Германия 1000 cebas
Brazil R/S + - - - - - - - biased - + Quasi-Montecarlo, PhotonMapping + + - + + + - 2 2000 113 оф. сайт США 735 SplutterFish
Turtle - + - - - - - - biased - + Photon Map, Final Gather + + быстрый + + + - 4.01 2003 - liquidlight [Швеция 1500 Baking высокая скорость (не очень высокое качеcтво) Illuminate Labs
Maxwell Render + + + - + - + + unbiased - - Metropolis Light Transport + + + + + + + 1.61 2007 (?) 2979 оф. сайт Maxwell Render Испания 995 Next Limit
Fryrender + + + + + - + + unbiased - - Metropolis Light Transport + + + + + + + 1.91 2006 (?) 110 оф. сайт Испания 1200 Feversoft
Indigo + + + + - + + + unbiased - - Metropolis Light Transport + + + + + + + 1.0.9 2006 - Metropolis Light Transport Indigo Renderer ? 0 Открытое программное обеспечение ?

См. также

Хронология важнейших публикаций

  • 1968 Ray casting (Appel, A. (1968). Some techniques for shading machine renderings of solids. Proceedings of the Spring Joint Computer Conference 32 , 37-49.)
  • 1970 Scan-line algorithm (Bouknight, W. J. (1970). A procedure for generation of three-dimensional half-tone computer graphics presentations. Communications of the ACM )
  • 1971 Gouraud shading (Gouraud, H. (1971). Computer display of curved surfaces. IEEE Transactions on Computers 20 (6), 623-629.)
  • 1974 Texture mapping PhD thesis , University of Utah.)
  • 1974 Z-buffer (Catmull, E. (1974). A subdivision algorithm for computer display of curved surfaces. PhD thesis )
  • 1975 Phong shading (Phong, B-T. (1975). Illumination for computer generated pictures. Communications of the ACM 18 (6), 311-316.)
  • 1976 Environment mapping (Blinn, J.F., Newell, M.E. (1976). Texture and reflection in computer generated images. Communications of the ACM 19 , 542-546.)
  • 1977 Shadow volumes (Crow, F.C. (1977). Shadow algorithms for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1977) 11 (2), 242-248.)
  • 1978 Shadow buffer (Williams, L. (1978). Casting curved shadows on curved surfaces. 12 (3), 270-274.)
  • 1978 Bump mapping (Blinn, J.F. (1978). Simulation of wrinkled surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1978) 12 (3), 286-292.)
  • 1980 BSP trees (Fuchs, H. Kedem, Z.M. Naylor, B.F. (1980). On visible surface generation by a priori tree structures. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1980) 14 (3), 124-133.)
  • 1980 Ray tracing (Whitted, T. (1980). An improved illumination model for shaded display. Communications of the ACM 23 (6), 343-349.)
  • 1981 Cook shader (Cook, R.L. Torrance, K.E. (1981). A reflectance model for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1981) 15 (3), 307-316.)
  • 1983 Mipmaps (Williams, L. (1983). Pyramidal parametrics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1983) 17 (3), 1-11.)
  • 1984 Octree ray tracing (Glassner, A.S. (1984). Space subdivision for fast ray tracing. 4 (10), 15-22.)
  • 1984 Alpha compositing (Porter, T. Duff, T. (1984). Compositing digital images. 18 (3), 253-259.)
  • 1984 Distributed ray tracing (Cook, R.L. Porter, T. Carpenter, L. (1984). Distributed ray tracing. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 137-145.)
  • 1984 Radiosity (Goral, C. Torrance, K.E. Greenberg, D.P. Battaile, B. (1984). Modelling the interaction of light between diffuse surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 213-222.)
  • 1985 Hemi-cube radiosity (Cohen, M.F. Greenberg, D.P. (1985). The hemi-cube: a radiosity solution for complex environments. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1985) 19 (3), 31-40.)
  • 1986 Light source tracing (Arvo, J. (1986). Backward ray tracing. SIGGRAPH 1986 Developments in Ray Tracing course notes )
  • 1986 Rendering equation (Kajiya, J.T. (1986). The rendering equation. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1986) 20 (4), 143-150.)
  • 1987 Reyes algorithm (Cook, R.L. Carpenter, L. Catmull, E. (1987). The reyes image rendering architecture. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1987) 21 (4), 95-102.)
  • 1991 Hierarchical radiosity (Hanrahan, P. Salzman, D. Aupperle, L. (1991). A rapid hierarchical radiosity algorithm. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1991) 25 (4), 197-206.)
  • 1993 Tone mapping (Tumblin, J. Rushmeier, H.E. (1993). Tone reproduction for realistic computer generated images. IEEE Computer Graphics & Applications 13 (6), 42-48.)
  • 1993 Subsurface scattering (Hanrahan, P. Krueger, W. (1993). Reflection from layered surfaces due to subsurface scattering. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1993) 27 (), 165-174.)
  • 1995 Photon mapping (Jensen, H.J. Christensen, N.J. (1995). Photon maps in bidirectional monte carlo ray tracing of complex objects. Computers & Graphics 19 (2), 215-224.)
  • 1997 Metropolis light transport (Veach, E. Guibas, L. (1997). Metropolis light transport. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1997) 16 65-76.)

В рамках данного обзора, я расскажу вам что такое рендер, а так же про связанные с этим особенности.

Игры, анимация, фильмы с невообразимыми мирами и многое многое. Все это связано со словом рендер. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в Интернете часто можно встретить упоминание этого слова. Однако, что это такое и зачем нужно знают далеко не все. Поэтому далее рассмотрим этот термин более подробно.

Примечание : Материал предназначен для начинающих и обычных пользователей.

Примечание : Так же советую ознакомиться с тем что такое шейдер .

Рендер это

Рендер (рендеринг, визуализация) - это процесс создания изображения на основе модели данных с помощью компьютерных программ. Если говорить простыми словами, то некоторой программе на вход подаются данные вида "кубик расположен в такой-то точке", "шарик расположен в такой-то точке", "забор проходит отсюда туда", "ветер дует отсюда", "туман стелится там-то" и так далее. Иными словами, некие 3D-модели (центр круга там-то, радиус такой-то...). Затем задается точка наблюдения (фокус; но не во всех методах). После чего программа моделирует то изображение (2D картинку), которое бы увидел человек, если бы его глаза находились в точке наблюдения (если используется фокус; без точки это растеризация - об этом далее).

Примечание : Стоит знать, что рендер применяется не только в компьютерной графике. Так, например, создание карты местности или рисунка с помощью радиолокационного сканирования.

Примечание : Кстати, раньше в играх нередко был распространен подход с использованием спрайтов .

Различают два основных типов рендера:

1. Рендеринг в реальном времени . Данный тип подразумевает, что картинка на экране формируется в режиме реального времени. Знакомый всем пример - это игрушки (стрелялки, стратегии и прочие).

2. Предварительный рендер . В данном случае подразумевается, что изображение может формироваться весьма длительный промежуток времени. Знакомый всем пример - это мультипликации, фоны для фильмов, анимация и прочее.

Основное отличие второго от первого состоит в том, что предварительный рендер позволяет получить более качественную картинку, так как для расчета цвета каждого пискеля используется существенно больше доступного времени и мощностей. Абстрактный пример для понимания,1 минута видео из мультика может рендерится порядка десятки часов для сложной анимации.

Еще одно важно техническое отличие. Рендеринг во времени в основном обеспечивается за счет видеокарты , а вот предварительный в большей степени за счет процессора .

Примечание : Важно знать, что во время предварительного рендера загрузка процессора может достигать 100%, поэтому крайне не советуется что-либо делать параллельно. Ведь мало приятного в том, чтобы, из-за, например, блуждания по интернету в браузере, пришлось заново запускать 10-часовой рендер.

Методы рендеринга

Существует большое количество методов рендеринга, но наиболее известными являются следующие три:

1. Растеризация (Scanline) . Данный метод подразумевает, что расчет происходит не попиксельно, а целыми гранями, полигонами и крупными участками поверхности. При этом в рисунке никак не учитывается эффект перспективы относительно наблюдателя или рядом находящихся объектов. Иными словами, при растеризации формируются только те полигоны, которые ближе всего по оси Y. Поэтому никаких динамических теней, отражений и прочего не предусмотрено (только зашитая статика окраски полигона). Однако, данный метод позволяет очень быстро генерировать изображения, поэтому он используется во многих играх.

2. Трассировка лучей (Raytracing) . Данный метод подразумевает, что расчет цвета пикселей происходит следующим образом. Существует условный экран с 2D-изображением и точка фокуса относительно этого экрана. Из точки фокуса "как бы" выпускаются лучи в сторону сцены (каждого пикселя этого условного экрана). Если встретился 3D-объект, то используется его цвет. Если же объекта в сцене нет, то используется цвет фона. При этом каждый луч отскакивает от трехмерных объектов некоторое количество раз и тем самым корректируются цвета остальных пикселей (чем больше отскоков, тем выше качество картинки и ее реалистичность). Данный метод требует достаточно много вычислительных мощностей, поэтому он чаще всего применяется для предварительного рендера, нежели для визуализации в реальном времени.

Примечание : Облеченным методом является Raycasting, при котором лучи не отскакивают. Расчет происходит только для первого столкновения с 3D-объектом.

3. Расчет отраженного луча (Radiosity) . Данный метод подразумевает, что каждый пиксель или небольшой участок наделяются определенным цветом. Каждый их этих пикселей (участков) может излучать, поглощать или отражать лучи. Затем для каждого пикселя (участка) происходит учет накопления лучей и формируется более реалистичный цвет (вторичные отражения, мягкие тени и прочее). Таким образом, картинка становится более качественной (чем больше итераций подсчета, тем выше качество). Данный метод требует очень много вычислительных ресурсов, поэтому он применяется в предварительной визуализации.

  • 1968 Ray casting (Appel, A. (1968). Some techniques for shading machine renderings of solids. Proceedings of the Spring Joint Computer Conference 32 , 37-49.)
  • 1970 Scan-line algorithm (Bouknight, W. J. (1970). A procedure for generation of three-dimensional half-tone computer graphics presentations. Communications of the ACM )
  • 1971 Gouraud shading (Gouraud, H. (1971). Computer display of curved surfaces. IEEE Transactions on Computers 20 (6), 623-629.)
  • 1974 Texture mapping PhD thesis , University of Utah.)
  • 1974 Z-buffer (Catmull, E. (1974). A subdivision algorithm for computer display of curved surfaces. PhD thesis )
  • 1975 Phong shading (Phong, B-T. (1975). Illumination for computer generated pictures. Communications of the ACM 18 (6), 311-316.)
  • 1976 Environment mapping (Blinn, J.F., Newell, M.E. (1976). Texture and reflection in computer generated images. Communications of the ACM 19 , 542-546.)
  • 1977 Shadow volumes (Crow, F.C. (1977). Shadow algorithms for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1977) 11 (2), 242-248.)
  • 1978 Shadow buffer (Williams, L. (1978). Casting curved shadows on curved surfaces. 12 (3), 270-274.)
  • 1978 Bump mapping (Blinn, J.F. (1978). Simulation of wrinkled surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1978) 12 (3), 286-292.)
  • 1980 BSP trees (Fuchs, H. Kedem, Z.M. Naylor, B.F. (1980). On visible surface generation by a priori tree structures. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1980) 14 (3), 124-133.)
  • 1980 Ray tracing (Whitted, T. (1980). An improved illumination model for shaded display. Communications of the ACM 23 (6), 343-349.)
  • 1981 Cook shader (Cook, R.L. Torrance, K.E. (1981). A reflectance model for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1981) 15 (3), 307-316.)
  • 1983 Mipmaps (Williams, L. (1983). Pyramidal parametrics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1983) 17 (3), 1-11.)
  • 1984 Octree ray tracing (Glassner, A.S. (1984). Space subdivision for fast ray tracing. 4 (10), 15-22.)
  • 1984 Alpha compositing (Porter, T. Duff, T. (1984). Compositing digital images. 18 (3), 253-259.)
  • 1984 Distributed ray tracing (Cook, R.L. Porter, T. Carpenter, L. (1984). Distributed ray tracing. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 137-145.)
  • 1984 Radiosity (Goral, C. Torrance, K.E. Greenberg, D.P. Battaile, B. (1984). Modelling the interaction of light between diffuse surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 213-222.)
  • 1985 Hemi-cube radiosity (Cohen, M.F. Greenberg, D.P. (1985). The hemi-cube: a radiosity solution for complex environments. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1985) 19 (3), 31-40.)
  • 1986 Light source tracing (Arvo, J. (1986). Backward ray tracing. SIGGRAPH 1986 Developments in Ray Tracing course notes )
  • 1986 Rendering equation (Kajiya, J.T. (1986). The rendering equation. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1986) 20 (4), 143-150.)
  • 1987 Reyes algorithm (Cook, R.L. Carpenter, L. Catmull, E. (1987). The reyes image rendering architecture. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1987) 21 (4), 95-102.)
  • 1991 Hierarchical radiosity (Hanrahan, P. Salzman, D. Aupperle, L. (1991). A rapid hierarchical radiosity algorithm. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1991) 25 (4), 197-206.)
  • 1993 Tone mapping (Tumblin, J. Rushmeier, H.E. (1993). Tone reproduction for realistic computer generated images. IEEE Computer Graphics & Applications 13 (6), 42-48.)
  • 1993 Subsurface scattering (Hanrahan, P. Krueger, W. (1993). Reflection from layered surfaces due to subsurface scattering. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1993) 27 (), 165-174.)
  • 1995 Photon mapping (Jensen, H.J. Christensen, N.J. (1995). Photon maps in bidirectional monte carlo ray tracing of complex objects. Computers & Graphics 19 (2), 215-224.)
    • Википедия Подробнее

Несколько людей согласились помочь мне с переводом этого материала. Выкладываю вступление, переведённое Андреем Пшеничным .

Часть 1 из 2. В этой части - о рендер-тенденциях сегодняшней VFX индустрии. Часть 2 - краткий обзор 14 самых популярных рендереров.

Кстати, в сети уже есть перевод предыдущей шикарной статьи от этого же источника - Искусство визуализации в 14 частях (где подробно рассмотрены современные рендереры).

Введение. Чем рендерить?

Каждый вторник в ILM, Пресидио, Сан-Франциско, на бывшей военной базе на самом севере полуострова Сан-Франциско, с видом на знаменитый мост Золотые Ворота - обед для всех VFX-супервайзеров компании ILM. Обед - для своих, говорить можно все и обо всем. Множество супервайзеров ILM обладают неплохой коллекцией «Оскаров» и других наград за технологические прорывы в индустрии. "Это здорово. Это одна из классных черт этой компании", - говорит супервайзер Бен Сноу.

Рендеринг часто всплывает в разговорах. Не самая важная тема для режиссера, но здесь - именно те люди, которые решают, как получить потрясающие кадры "еще реалистичней за еще меньшие деньги". У ILM - полная лицензия на RenderMan, и много лет он используется как основной рендерер, в особенности для работы с персонажами. Но, как объясняет Сноу, "мы много раз говорили о том, что на уровне супервайзеров мы должны быть агностиками (безразличными) в отношении рендерера. Если кто-то хочет использовать Arnold - он должен иметь такую возможность. Если я хочу RenderMan - у меня должна быть и такая возможность".

Кадр из фильма Pacific Rim рендерился Arnold"ом в ILM.

ILM не одинока в своем взгляде на рендер, как на нечто, требующее постоянной переоценки и далекое от простых решений. Сейчас ILM использует широкий ряд рендереров - от Arnold и RenderMan до V-Ray и совсем новых инструментов вроде Modo.

Сноу упомянул для fxguide, что как раз недавно говорил ребятам из Pixar: "Я сам из старой школы ILM, а мы - люди RenderMan. Почти, можно сказать, RenderMan-шовинисты. Я всегда был немного предвзят в этом отношении. На Perl Harbor , когда мы думали, что все решит глобальное освещение, мы проделали много проб с Mental Ray, и на Iron Man мы думали о Mental Ray - хотели посмотреть, получится ли согласовать процессы, когда часть работы делается другими студиями." В результате был использован Render Man.

"У каждого рендерера есть сильные и слабые стороны, и разные отделы ILM пользуются разными рендерерами", - добавляет Сноу. "Арнольд стал следующим большим событием, и мы думаем о его использовании на некоторых проектах в будущем. Но должен сказать, что в кое-каких последних фильмах это были просто пляски между рендерерами. И каждый раз приходилось переносить набор шейдеров". К примеру, в этом году использовала Arnold на Star Trek: Into Darkness , Pacific Rim и The Lone Ranger вместе с другими рендерерами.

Хотя RenderMan - это "золотой стандарт", по которому судят остальных, Arnold заработал репутацию, вероятно, самого быстрого производственного рендерера для проектов самых разных типов - мнение не только fxguide, но и многих его конкурентов.

Люди могут быть очень религиозными в отношении их любимых рендереров!

Mark Elendt
Mantra (рендерер Houdini), Side Effects Software.

Однако наряду с этими двумя большими игроками существует огромное количество других рендереров и людей, страстно преданных своим предпочтениям. И многие из этих рендереров исключительно хороши. V-Ray был даже более распространен, чем Arnold, благодаря качеству, скорости и более открытому сообществу. Большинство согласится, что Maxwell часто можно рассматривать как контрольный образец, благодаря специализированному подходу к симуляции освещения и невероятной точности.

Когда-то давно рендереры, которые идут в комплекте с приложениями, использовались только тогда, когда под рукой не было ничего лучше, но рендереры Mantra и Modo, к примеру, заслужили настоящее собственное признание.

Сегодня мы имеем множество новых рендереров, некоторые используют мощности видеокарты (GPU), другие работают полностью в облаке и не рендерят на десктопе даже превью.

В этой статье - в дополнение к весьма популярному на fxguide разделу "Art of Rendering" - мы рассмотрим состояние дел с рендерерами в области визуальных эффектов и анимации. Часть 1 содержит описание текущего состояния дел, а часть 2 - более детальный обзор основных рендереров на основе эксклюзивных интервью в каждой из компаний. Также мы немного заглянем в будущее и постараемся ответить на вопрос - а оправдан ли подход в целом?

1. Актуальные вопросы

В первом разделе мы рассмотрим основные проблемы в области рендеринга. В этом году RenderMan празднует 25-летие (fxguide готовит специальный выпуск об истории RenderMan). Роб Кук, один из авторов и создателей Pixar RenderMan, так описал нам рендеринг: «каждый пиксель (на экране) имеет лишь один цвет, но чтоб определить этот цвет, нужно увидеть целый мир за этим пикселем.»

«Каждый пиксель – это лишь один цвет, но чтоб найти этот цвет, нужно осмотреть целый мир.»

Роб Кук
Соучредитель Pixar RenderMa

В 1984 году Кук опубликовал статью о трассировке лучей, в которой высказал идею случайных выборок (random samples) для уменьшения ступенчатости (aliasing) и артефактов в изображении. Это стало одним из значительных достижений в трассировке лучей, и первая спецификация RenderMan уже включала трассировку как одно из возможных решений.

Поразительно, но многие годы в PRman, собственной разработке Pixar, трассировка не использовалась, поскольку считалась чересчур ресурсоемкой. И даже теперь – спустя почти 29 лет с момента публикации статьи Роба Кука - в мультике Pixar «Университет монстров» («Monsters University») трассировка была выполнена с использованием принципов, изложенных в той статье.

Уравнение рендеринга была предложено Джеймсом Кайя в 1986 году. Трассировка пути (ray tracing) была представлена как алгоритм нахождения численного решения или аппроксимации для интеграла уравнения рендеринга. Десятилетие спустя Ляфортюн предложил множество усовершенствований, включая двунаправленную трассировку пути. В 1997 Эрик Вич и Леонидас Гвибас представили Metropolis light transport (MLT), метод возмущения предварительно найденных путей, призванный увеличить производительность на сложных сценах.

Оригинальное уравнение рендеринга Джеймса Кайя было основано на трех оптических принципах:

  1. принцип глобальности освещения;
  2. принцип эквивалентности (отраженный свет эквивалентен излученному);
  3. принцип направления (и отраженный свет, и рассеянный имеют свое направление).

На основе собственного неофициального исследования Fxguide определил некоторые ключевые тенденции в следующих областях:

1.1 Глобальное освещение (GI).
1.2 Трассировка лучей (ray tracing) против точечных решений (point solutions).
1.3 Освещение на основе изображения (image-based).
1.4 Интерактивность.
1.5 GPU против CPU.
1.6 Фермы и облачные решения.
1.7 Открытый код.

Подпишитесь на обновление блога (вот ).

Постовой (): есть три условных типа 3D-художников. 1 - те, которые не собирают портфолио. 2 - те, которые имеют онлайн портфолио. 3 - те, которые имеют не только портфолио в интернете, но и распечатывают его на бумаге. Именно для третьего типа подходит цифровая печать на большом формате (это если вы будете вешать свои работы на стену) или в большом тираже, если у вас есть студия и вам нужен раздаточный материал. Ведь на бумаге 3D-рендер выглядит намного круче, чем на мониторе.