렌더링 프로세스는 컴퓨터 그래픽 개발 사이클에서 중요한 역할을합니다. 여기서는 너무 깊이 들어가지는 않겠지 만 3D 이미지를 렌더링하는 도구와 방법을 언급하지 않고서도 CG 파이프 라인에 대한 논의는 끝나지 않을 것입니다.
현상 필름 개발
렌더링은 3D 제작에서 기술적으로 가장 복잡한 측면이지만 유추의 맥락에서 실제로 쉽게 이해할 수 있습니다. 사진을 찍기 전에 사진을 개발하고 인쇄해야 마치 컴퓨터 그래픽 전문가에게도 유사한 부담이 발생합니다 필요성.
아티스트가 3D 장면 에서 작업 할 때 그가 조작하는 모델은 실제로 3 차원 공간에서 점과 표면 (특히 정점과 다각형)을 수학적으로 표현한 것입니다.
렌더링 이라는 용어는 장면을 수학적 근사에서 최종 2D 이미지로 변환하기 위해 3D 소프트웨어 패키지의 렌더링 엔진에서 수행하는 계산을 나타냅니다. 이 과정에서 전체 장면의 공간, 텍스처 및 조명 정보가 결합되어 병합 된 이미지의 각 픽셀의 색상 값이 결정됩니다.
두 가지 유형의 렌더링
두 가지 주요 유형의 렌더링이 있습니다. 가장 큰 차이점은 이미지를 계산하고 최종화하는 속도입니다.
- Real-Time Rendering : Real-Time Rendering은 게임과 인터랙티브 그래픽에서 가장 두드러지게 사용됩니다. 이미지는 3D 정보로부터 엄청나게 빠른 속도로 계산되어야합니다.
- 상호 작용 : 플레이어가 게임 환경과 어떻게 상호 작용하는지 정확하게 예측할 수 없으므로 이미지가 펼쳐질 때 "실시간"으로 렌더링되어야합니다.
- 속도 문제 : 모션이 유체로 나타나게하려면 초당 최소 18 - 20 프레임을 화면에 렌더링해야합니다. 이것보다 작 으면 동작이 고르지 않게 보입니다.
- 방법 : 실시간 렌더링은 전용 그래픽 하드웨어 (GPU)를 사용하여 가능한 한 많은 정보를 사전 컴파일하여 크게 향상되었습니다. 많은 게임 환경의 조명 정보가 미리 계산되어 환경의 텍스처 파일에 직접 구워 져서 렌더링 속도가 향상됩니다.
- 오프라인 또는 사전 렌더링 : 오프라인 렌더링은 속도가 문제가되지 않는 상황에서 사용되며 일반적으로 계산은 전용 그래픽 하드웨어가 아닌 멀티 코어 CPU를 사용하여 수행됩니다.
- 예측 가능성 : 애니메이션과 효과에서 가장 자주 나타나는 오프라인 렌더링은 시각적 복잡성과 사진 리얼리즘이 훨씬 높은 수준으로 유지되는 곳에서 작동합니다. 각 프레임에 무엇이 나타날지 예측할 수 없으므로 대형 스튜디오는 개별 프레임에 최대 90 시간의 렌더링 시간을 할당하는 것으로 알려져 있습니다.
- Photorealism : 오프라인 렌더링은 제한없는 시간 프레임 내에서 발생하기 때문에 실시간 렌더링보다 높은 수준의 포토 리얼리즘을 얻을 수 있습니다. 문자, 환경 및 관련 텍스처와 조명은 일반적으로 더 높은 폴리곤 수와 4k (또는 그 이상)의 해상도 텍스처 파일이 허용됩니다.
렌더링 기술
대부분의 렌더링에 사용되는 세 가지 주요 계산 기술이 있습니다. 각각에는 장점과 단점이 있습니다. 특정 상황에서 세 가지 실행 가능한 옵션을 모두 만듭니다.
- 스캔 라인 (또는 래스터 화) : 속도가 필연적 인 경우 스캔 라인 렌더링을 사용하므로 실시간 렌더링 및 대화식 그래픽에 적합한 기술이됩니다. 픽셀 단위로 이미지를 렌더링하는 대신, 스캔 라인 렌더러는 폴리곤 단위로 폴리곤을 계산합니다. 미리 계산 된 (구운) 조명과 함께 사용되는 스캔 라인 기술은 하이 엔드 그래픽 카드에서 초당 60 프레임 이상의 속도를 낼 수 있습니다.
- Raytracing : 광선 추적에서 장면의 모든 픽셀에 대해 하나 이상의 (또는 그 이상의) 광선이 카메라에서 가장 가까운 3D 대상까지 추적됩니다. 광선은 설정된 장면 수의 "반사음"을 통과합니다.이 장면에는 3D 장면의 자료에 따라 반사 또는 굴절이 포함될 수 있습니다. 각 픽셀의 색상은 추적 된 경로에서 객체와의 광선의 상호 작용을 기반으로 알고리즘 방식으로 계산됩니다. Raytracing은 scanline보다 더 큰 photorealism을 할 수 있지만 기하 급수적으로 느립니다.
- Radiosity : 광선 추적과는 달리, Radiosity는 카메라와 독립적으로 계산되며 픽셀 단위가 아닌 표면 지향적입니다. 라디오 시티의 주요 기능은 간접 조명 (바운스 된 확산 광)을 고려하여 표면 색상을 더 정확하게 시뮬레이트하는 것입니다. Radiosity는 일반적으로 부드러운 색조의 그림자와 색 번짐으로 특징 지어지며, 밝은 색상의 물체에서 나오는 빛이 근처의 표면으로 흘러 내립니다.
- 실제로 radiosity와 raytracing은 인상적인 수준의 photorealism을 달성하기 위해 각 시스템의 장점을 사용하여 서로 연계되어 사용됩니다.
렌더링 소프트웨어
렌더링은 믿을 수 없을만큼 정교한 계산에 의존하지만 오늘날의 소프트웨어는 이해하기 쉬운 매개 변수를 제공하므로 아티스트는 기본 수학을 다룰 필요가 없습니다. 렌더링 엔진은 모든 주요 3D 소프트웨어 제품군에 포함되어 있으며, 대부분은 소재와 조명 패키지를 포함하고있어 놀라운 수준의 포토 리얼리즘을 구현할 수 있습니다.
두 가지 가장 일반적인 렌더 엔진 :
- Mental Ray - Autodesk Maya와 함께 제공됩니다. Mental Ray 는 엄청나게 다재다능하고 상대적으로 빠르며 아마도 표면 아래 산란을 필요로하는 캐릭터 이미지에 가장 유능한 렌더러입니다. Mental ray는 raytracing과 "전역 조명"(라디오 시티)의 조합을 사용합니다.
- V-Ray - 일반적으로 V-Ray가 3DS Max와 함께 사용되는 것을 보았습니다.이 두 가지를 함께 사용하면 아키텍처 시각화 및 환경 렌더링이 전혀 불가능합니다. 경쟁사에 비해 VRay의 장점은 조명 도구와 arch-viz를위한 광범위한 재료 라이브러리입니다.
렌더링은 기술 주제이지만, 몇 가지 일반적인 기술을 자세히 살펴보기 시작할 때 매우 흥미로울 수 있습니다.