Главная Безналичные

Взлет и падение Ultra Electronics. Против новых угроз бизнесу

30.04.2019

Рендеринг

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

  • Растеризация (англ. rasterization ) совместно с методом сканирования строк (англ. scanline rendering ). Визуализация производится проецированием объектов сцены на экран без рассмотрения эффекта перспективы относительно наблюдателя.
  • Ray casting (рейкастинг ) (англ. ray casting ). Сцена рассматривается, как наблюдаемая из определённой точки. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пиксела на двумерном экране. При этом лучи прекращают своё распространение (в отличие от метода обратного трассирования), когда достигают любого объекта сцены либо её фона. Возможно использование каких-либо очень простых способов добавления оптических эффектов. Эффект перспективы получается естественным образом в случае, когда бросаемые лучи запускаются под углом, зависящим от положения пикселя на экране и максимального угла обзора камеры.
  • Трассировка лучей (англ. ray tracing ) похожа 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 своё распространение, а разделяется на три компонента, луча, каждый из которых вносит свой вклад в цвет пиксела на двумерном экране: отражённый, 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 ресурсоёмкий, и процесс визуализации занимает значительные периоды времени.
  • Трассировка пути (англ. path tracing ) содержит похожий принцип трассировки распространения лучей, однако этот метод является самым приближенным к физическим законам распространения света. Также является самым ресурсоёмким.

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 приближённое решение этого уравнения.

Неформальное толкование таково: Количество светового излучения (L o), исходящего из определённой точки в определённом направлении есть собственное излучение и отражённое излучение. Отражённое излучение есть сумма по всем направлениям приходящего излучения (L i), умноженного 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 заданной системе.

Программное обеспечение для рендеринга - рендеры (визуализаторы)

  • 3Delight
  • AQSIS
  • BMRT (Blue Moon Rendering Tools) (распространение прекращено)
  • BusyRay
  • Entropy (продажи прекращены)
  • Fryrender
  • Gelato (разработка прекращена в связи с покупкой NVIDIA , mental ray)
  • Holomatix Renditio (интерактивный рейтрейсер)
  • Hypershot
  • Keyshot
  • Mantra renderer
  • Meridian
  • Pixie
  • RenderDotC
  • RenderMan (PhotoRealistic RenderMan, Pixar’s RenderMan или PRMan)
  • Octane Render
  • Arion Renderer

Рендереры, работающие в реальном (или почти в реальном) времени.

  • VrayRT
  • Shaderlight
  • Showcase
  • Rendition
  • Brazil IR
  • Artlantis Render
Пакеты трёхмерного моделирования, имеющие собственные рендереры
  • Autodesk 3ds Max (Scanline)
  • e-on Software Vue
  • SideFX Houdini
  • Terragen , Terragen 2

Таблица сравнения свойств рендеров

RenderMan mental ray Gelato (разработка прекращена) V-Ray finalRender Brazil R/S Turtle Maxwell Render Fryrender Indigo Renderer LuxRender Kerkythea YafaRay
совместим с 3ds Max Да, через MaxMan встроен Да Да Да Да Нет Да Да Да Да Да Нет
совместим с Maya Да, через RenderMan Artist Tools встроен Да Да Да Нет Да Да Да Да Да Нет
совместим с Softimage Да, через XSIMan встроен Нет Да Нет Нет Нет Да Да Да Да Нет
совместим с Houdini Да Да Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Нет Нет
совместим с LightWave Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Нет Нет Нет
совместим с Blender Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Да Да
совместим с SketchUp Нет Нет Нет Да Нет Нет Нет Да Да Да Нет Да Нет
совместим с Cinema 4D Да (начиная с 11-ой версии) Да Нет Да Да Нет Нет Да Да Да Да Нет, заморожен Нет
платформа Microsoft Windows , Linux , Mac OS X Microsoft Windows , Linux , Mac OS X
biased, unbiased (без допущений) biased biased biased biased biased biased biased unbiased unbiased unbiased unbiased
scanline Да Да Да Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет
raytrace очень медленный Да Да Да Да Да Да Нет Нет Нет Нет Да
алгоритмы Global Illumination или свои алгоритмы Photon, Final Gather (Quasi-Montecarlo) Light Cash, Photon Map, Irradiance Map, Brute Force (Quasi-Montecarlo) Hyper Global Illumination, Adaptive Quasi-Montecarlo, Image, Quasi Monte-Carlo Quasi-Montecarlo, PhotonMapping Photon Map, Final Gather Metropolis Light Transport Metropolis Light Transport Metropolis Light Transport Metropolis Light Transport, Bidirectional Path Tracing
Camera - Depth of Field (DOF) Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Camera - Motion Blur (vector pass) очень быстрый Да быстрый Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Displacement быстрый Да быстрый медленный, 2d и 3d медлленный Нет быстрый Да Да Да Да
Area Light Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Glossy Reflect/Refract Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
SubSurface Scattering (SSS) Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Нет Да
Standalone Да Да Да 2005 года (сырая) Нет Нет Нет Да Да Да
текущая версия 13.5,2,2 3.7 2.2 2.02a Stage-2 2 4.01 1.61 1.91 1.0.9 v1.0-RC4 Kerkythea 2008 Echo 0.1.1 (0.1.2 Beta 5a)
год выпуска 2000 (?) (?) 2006 2011 2008
библиотека материалов Нет 33 My mentalRay Нет 2300+ vray-materials 30 оф. сайт 113 оф. сайт Нет 3200+ оф. сайт 110 оф. сайт 80 оф. сайт 61 оф. сайт
основан на технологии liquidlight Metropolis Light Transport
normal mapping
IBL/HDRI Lighting Да
Physical sky/sun Да Да
официальный сайт MaxwellRender.com Fryrender.com IndigoRenderer.com LuxRender.net kerkythea.net YafaRay.org
страна производитель США Германия США Болгария Германия США Швеция Испания Испания
стоимость $ 3500 195 бесплатное 1135 (Super Bundle) 999 (Bundle) 899 (Standart) 240 (Educational) 1000 735 1500 995 1200 295€ бесплатное, GNU бесплатное бесплатное, LGPL 2.1
основное преимущество Baking высокая скорость (не очень высокое качество) бесплатное бесплатное бесплатное
компания производитель Pixar mental images (c 2008 NVIDIA) NVIDIA Chaos Group Cebas SplutterFish Illuminate Labs Next Limit Feversoft

См. также

  • Алгоритмы использующие z-буфер и Z-буферизация
  • Алгоритм художника
  • Алгоритмы построчного сканирования like Reyes
  • Алгоритмы глобального освещения
  • Излучательность
  • Текст как изображение

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.)



Добавить свою цену в базу

Комментарий

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.

«Рендеринг» – все чаще мы встречаемся с этим новым и совсем не понятным словом. Игры, программы и, с не таких давних пор, профессии – всюду мы встречаемся с ним. Так что же такое рендеринг?

Что такое рендеринг?

Рендеринг 3D модели

В широком смысле слова: Рендеринг – это термин компьютерной графики, которым обозначают процесс визуализации, или построения изображения, модели с помощью компьютерной программы. А такое странное название русский язык позаимствовал у английского, таким образом, значительно усложнив нам жизнь, ведь если бы мы называли «rendering» «визуализацией», что так и переводится на русский язык, все было бы значительно понятней.

Однако в контексте под рендерингом могут иметь ввиду совсем другие вещи. Например, принимая вас на роботу, под данным требованием могут подразумевать навыки создания 3D графики, тогда как это только последний этап её создания.

Кто занимается рендерингом?

Все этапы создания 3D модели

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 – 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.

На этом экскурс по рендерингу подошёл к концу, и если вас это привлекает – занимайтесь, ведь зарплаты у хорошего 3D дизайнера не маленькие, а игровая индустрия это та отрасль, что вряд ли когда-то станет невостребованной.

Рейтинг: 8.9 из 10 (13 голоса) Deferred Lighting (отложенного освещения). См. для технической информации об отложенном освещении.

Note : Deferred Lighting is considered a legacy feature starting with Unity 5.0, as it does not support some of the rendering features (e.g. Standard shader, reflection probes). New projects should consider using Deferred Shading rendering path instead.

NOTE: Deferred rendering is not supported when using Orthographic projection. If the camera’s projection mode is set to Orthographic, the camera will always use Forward rendering.

Обзор

Тип рендеринга Deferred Lighting имеет высочайшее качество освещения и теней. При таком типе не существует ограничений на количество источников света, влияющих на один объект и всё источники света просчитывается попиксельно, что позволяет им корректно работать с картами нормалей и т.д. Кроме того, все источники света могут иметь тени и cookie текстуры.

Преимущество отложенного освещение в том, что потребление ресурсов при просчёте освещения пропорционально количеству освещаемых пикселей. Оно определяется размером светового объёма в сцене и не зависит от количества освещаемых объектов. Поэтому, можно использовать небольшие источники освещения для улучшения производительности. Также отложенное освещение имеет очень логичное и предсказуемое поведение. Результат работы каждого источника освещения просчитывается попиксельно, поэтому тут не производится расчётов освещения, которые “запинаются” на больших треугольниках и т.д.

С другой стороны, отложенное освещение не имеет настоящей поддержки anti-aliasing’а (сглаживание изображения) и не может обрабатывать полупрозрачные объекты (такие объекты должны отрисовываться с помощью упреждающего рендеринга). Также не поддерживается опция Receive Shadows (получать тени) компонента Mesh Renderer и culling masks (маски выборочного рендеринга по слоям) поддерживаются только в ограниченной форме. Если быть точнее, то вы можете использовать не более четырёх culling масок. Следовательно, culling маска слоёв должна содержать как минимум все слои минус 4 произвольных слоя, то есть, к примеру, должно быть установлено 28 слоёв из 32. Иначе могут появиться графические артефакты.

Требования

It requires a graphics card with Shader Model 3.0 (or later), support for Depth render textures and two-sided stencil buffers. Most PC graphics cards made after 2004 support deferred lighting, including GeForce FX and later, Radeon X1300 and later, Intel 965 / GMA X3100 and later. On mobile, all OpenGL ES 3.0 capable GPUs support deferred lighting, and some of OpenGL ES 2.0 capable ones support it too (the ones that do support depth textures).

Вопросы производительности

Потребление ресурсов источниками динамического освещения при отложенном освещении пропорционально количеству освещаемых пикселе и не зависит от сложности сцены. Так что для рендеринга небольших точечных или прожекторных источников света требуется не много ресурсов, а если они полностью или частично закрыты другими объектами в сцене - то требуется ещё меньше.

Конечно, источники света с тенями требуют намного больше ресурсов, чем источники света без теней. При отложенном освещении, объекты, отбрасывающие тени, всё ещё должны отрисовываться один или более раз для каждого источника освещения с отбрасываемыми тенями. Более того, шейдер освещения, применяющий тени, имеет большее потребление ресурсов при отрисовке, чем в случае с отключенными тенями.

Детали реализации

При включенном отложенном освещении, процесс отрисовки в Unity происходит в 3 прохода:-

  1. Базовый проход: объекты рендерятся для создания буферов экранного пространства с глубиной, нормалями и степенью зеркальности.
  2. Проход освещения: буферы, созданные на предыдущем шаге, используются для расчёта освещения в другой буфер экранного пространства.
  3. Финальный проход: объекты снова рендерятся. Они получают рассчитанное освещение, объединяют его с цветными текстурами и добавляют любое излучаемое освещение или освещение окружения.

Объекты, шейдеры которых не могут работать с отложенным освещением, рендерятся после того, как завершатся эти проходы, с помощью упреждающего типа рендеринга .

Базовый проход

Базовый проход рендерит каждый объект один раз. Нормали экранного пространства и степень зеркальности рендерятся в одну ARDB32 Render Texture (с нормалями в RGB каналах и степенью зеркальности в A). Если платформа и оборудование позволяют считывать содержимое Z-буфера в виде текстуры, тогда глубина рендерится неявно. Если к Z-буферу нет доступа в качестве текстуры, тогда глубина рендерится в дополнительном проходе рендеринга с помощью замены шейдера .

Результатом базового прохода является Z-буфер, заполненный содержимым сцены и Render Texture с нормалями и степенью зеркальности.

Проход освещения

Проход освещения рассчитывает освещение, основанное на глубине, нормалях и степени зеркальности. Освещение рассчитывается в экранном пространстве, так что время, требуемое на расчёты не зависит от сложности сцены. Буфер освещения - это одна ARGB32 Render Texture, с диффузным освещением в RGB каналах и монохромным зеркальным освещением в канале A. Значения освещения кодируются логарифмически, для обеспечения большего динамического диапазона, чем обычно доступно при использовании ARGB32 текстуры. Единственная модель освещения, доступная при отложенном освещении - это Blinn-Phong.

Точечные и прожекторные источники света, не пересекающие ближайшую плоскость камеры, рендерятся как 3D формы, с включенным тестом Z-буфера против сцены. Это позволяет тратить немного ресурсов на рендеринг частично или полностью скрытых точечных и прожекторных источников света. Если направленные источники света и точечные/прожекторные источники света пересекают ближайшую плоскость камеры, то они рендерятся в виде полноэкранных квадов.

The above doesn’t apply to directional lights, which are always rendered as fullscreen quads.

Если у источника света включены тени, то они тоже рендерятся и применяются в этом проходе. Учтите, что тени не даются “даром”; требуется рендеринг отбрасывающих тень объектов и к ним должен применяться шейдер с более сложным расчётом освещения.

Единственная доступная модель освещения - Blinn-Phong. Если вы желаете использовать другую модель, вы можете изменить шейдер прохода освещения, разместив изменённую версию файла Internal-PrePassLighting.shader из набора в папке с именем “Resources” в вашей папке “Assets”.

Финальный проход

Финальный проход производит итоговое отрисованное отображение. Здесь все объекты отрисовываются ещё раз шейдерами, которые получают освещение, совмещают его с текстурами и добавляют излучаемое освещение. Карты освещения также применяются в финальном проходе. Вблизи камеры используется динамическое освещение и добавляется только запечённое непрямое освещение. Это переходит в полностью запечённое освещение вдали от камеры.

Детали упреждающего типа рендеринга

Подробности способа рендеринга вершинного освещения



Отложенное освещение и затенение , отложенный рендеринг (англ. deferred shading ) - программная техника (методика) в трёхмерной компьютерной графике, которая обрабатывает освещение и затенение визуальной сцены. В результате работы алгоритма отложенного освещения и затенения процесс вычисления разбивается на меньшие части, которые записываются в промежуточную буферную память и объединяются потом. Главным отличием отложенного освещения и затенения от стандартных методов освещения является то, что эти методы немедленно записывают результат работы шейдера во фреймбуфер цвета. Реализации в современных аппаратных средствах по обработке графики имеют тенденцию использовать множественные цели рендеринга (англ. multiple render targets - MRT ) для избежания избыточных трансформаций вершин. Обычно, как только построены все необходимые буферы, они затем считываются (обычно как вводная текстура) из шейдерного алгоритма (например, уравнение освещения) и объединяются для создания результата. В этом случае вычислительная сложность и полоса пропускания памяти, необходимые для рендеринга сцены, уменьшаются до видимых частей, таким образом уменьшая сложность освещаемой сцены.

Первичным преимуществом отложенного рендеринга является совместимость с «грубым» и «ранним» тестированием Z-буфера, другие преимущества ещё не исследованы в должной степени. Эти преимущества могут включать более простое управление сложными ресурсами освещения, лёгкость управления другими сложными шейдерными ресурсами и упрощение программного конвейера визуализации.

Одним из ключевых недостатков техники отложенного рендеринга является неспособность обработать прозрачность в пределах алгоритма, хотя эта проблема является общей и для Z-буферизации; выходом из этой проблемы является задерживание и сортировка рендеринга прозрачных частей сцены.

Другим довольно важным недостатком отложенного рендеринга является несовместимость со сглаживанием. Так как стадия освещения отделена от стадии геометрии, то аппаратный анти-алиасинг не приводит к правильным результатам. Хотя первый проход, используемый при рендеринге базовых свойств (диффузная обработка, карта высот), может использовать сглаживание, к полному освещению сглаживание неприменимо. Одной из стандартных методик для преодоления этого ограничения является метод выделения границ (en:edge detection) финального изображения и затем применения размытия к граням (границам).

Методика отложенного рендеринга всё более часто используется в компьютерных играх, так как допускает использование неограниченного количества источников света и уменьшает сложность необходимых шейдерных инструкций. В частности, «Advanced Technology Group», команда специалистов компании Sony Computer Entertainment, исследовала эту область и помогает разработчикам встраивать эту технологию в графические движки. PhyreEngine, бесплатный графический движок разработки Sony Computer Entertainment, имеет поддержку отложенного освещения и затенения. Примерами игр, использующих отложенный рендеринг и разработку которых поддержала Sony Computer Entertainment, являются Killzone 2 разработки Guerrilla Games, LittleBigPlanet разработки Media Molecule и inFamous разработки Sucker Punch Productions. К играм, использующим отложенный рендеринг, но в разработке которых Sony не принимала участие, являются серия игр S.T.A.L.K.E.R. разработки GSC Game World, Dead Space разработки Electronic Arts и Tabula Rasa разработки NCSoft. Технология отложенного освещения и затенения используется в игровом движке CryEngine 3 разработки Crytek.


История

Идея отложенного освещения и затенения изначально была представлена Майклом Дирингом (en:Michael Deering) и его коллегами в работе под названием «The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics», опубликованной в 1988 году. Хотя в работе нигде не используется слово «отложенный», концепция, представленная там, только недавно нашла практическое применение в таких приложениях, как компьютерные игры.


Примечания

  1. NVIDIA SDK 9.51 - Featured Code Samples - download.nvidia.com/developer/SDK/Individual_Samples/featured_samples.html. NVIDIA (2007-01-17).
  2. Deferred shading tutorial - www710.univ-lyon1.fr/~jciehl/Public/educ/GAMA/2007/Deferred_Shading_Tutorial_SBGAMES2005.pdf. Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro.
  3. Dead Space by Electronic Arts - nzone.com/object/nzone_deadspace_feature.html. NVIDIA.
  4. Deferred shading in Tabula Rasa - developer.nvidia.com/GPUGems3/gpugems3_ch19.html. NVIDIA.
  5. Deering, Michael; Stephanie Winner, Bic Schediwy, Chris Duffy, Neil Hunt. «The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics». ACM SIGGRAPH Computer Graphics 22 (4): 21–30.
  6. Deferred Shading - download.nvidia.com/developer/presentations/2004/6800_Leagues/6800_Leagues_Deferred_Shading.pdf (PDF). NVIDIA.
  7. Klint, Josh. «Deferred Rendering in Leadwerks Engine - www.leadwerks.com/files/Deferred_Rendering_in_Leadwerks_Engine.pdf».
скачать
Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии . Синхронизация выполнена 19.07.11 17:46:16
Похожие рефераты: