Программы для рендера – Программы рендеринга 3D — Блог

Рендеринг, визуализация, как происходит рендеринг, фотореалистичное изображение, программы для рендеринга 3d-моделей

Главная страница » Рендеринг 3d-моделей

Рендеринг 3d-моделей

 

Рендеринг появился впервые в 2000 году и с тех пор становился только популярней. Сегодня это целая индустрия и с каждым годом она набирает обороты и расширяет свою сферу применения. Так что же такое рендеринг и в чем его суть?

Что такое рендеринг?

Рендеринг – это процесс в ходе которого получается фотореалистичное 2d изображение, сделанное по модели или по другим данным, например, описанию геометрических данных объектов, положении точки наблюдателя, описанию освещения и т.д., (от англ. rendering — «визуализация»). Все действия осуществляются с помощью специальных компьютерных программ.

Вот, например, этот снимок, как вы считаете — это фотография или рендеринг? Ответ вас будет ждать в конце статьи, а пока продолжим.

 

 

Область применения

Своё применение рендеринг нашел во многих областях:

— кино индустрия;
— анимация;
— видеоигры;
— реклама;
— дизайн интерьеров;
— дизайн ювелирных украшений;
— создание мебельных каталогов;
— ремонт и строительство домов;
— картографии;
— промышленность и военное производство (создание деталей, рам и различных конструкций) и т.д.

Применение данной технологии позволило значительно сократить временные и трудовые ресурсы при создании дизайнерских проектов. Минимизировать риски получения плохого результата, так как программы позволяют заранее увидеть реалистичный вид будущего продукта. Благодаря этому выбираются лучшие решения дизайна и варианты исполнения, а также получается значительная экономия средств, так как не требуется переделывать готовое изделие, вживую, ведь все переделки уже сделаны виртуально, без лишних затрат.

Как это происходит

Чаще всего строится полигональная модель, все видели подобную модель в виде сетки. Все поверхности в данной модели представляются двухмерными примитивами – треугольниками, четырехугольниками и т.д. Эти примитивы называются

полигоны.

 

 

Чем меньше по размерам эти полигоны, тем их больше и тем модель получается более реалистичная. Но в тоже время, чем больше полигонов, тем больше и расчетов необходимо совершить процессору и соответственно больше требуется времени на это. Поэтому детализация модели это очень важный момент, чем больше детализация, тем больше полигонов, тем ниже производительность.

 

Существуют различные методы построения таких моделей, для сложных моделей, например, животных, людей и т.д. используются методы лепки, точно также, как из пластилина, потянув за край модели она вытягивается, появляются новые полигоны и т.д.

Также возможно использовать поверхностное моделирование и твердотельное моделирование в различных CAD/CAM-системах.

Такая модель несет только лишь математическую модель, которая оговаривает ее геометрию и ничего больше. Для придания цвета на эти полигоны накладывается текстура.

Текстура представляет собой обычный рисунок или фотографию, которые и накладываются на модель.

После наложения текстуры модель становится уже более лучше выглядеть, но далеко не фотореалистично, так как реальные поверхности обладают рядом свойств, таких как прозрачность, отражательная способность и т.д. Поэтому модели необходимо назначить материалы и указать их свойства, например, полированный металл и т.д. Материал также представляет собой математическую модель, имеющей различные свойства, через которые можно менять, например, прозрачность воды.

Для более реальной визуализации необходимо задавать все материалы послойно, например, кузов автомобиля имеет слой металла, грунтовки и краски. Так достигается реально крутой результат.

Но на этом еще не всё, для ощущения реальности необходимо разместить сцену, расположить модель нужным образом, настроить освещение и камеру.

И осуществить рендеринг, расчет данной картинки с учетом заданных всех настроек материала, освещения и т.д.

 

 

В анимации еще сложнее, полигоны меняются, например, человек говорит, моргает и т.д., меняется его текстура и другие свойства. Компьютер осуществляет расчет каждой сцены в режиме реального времени, чем больше анимации, больше изменений, соответственно тем больше ресурсов необходимо компьютеру.

Таким образом за рендерингом скрываются определенные математические формулы векторной математики, геометрии и т.д. и огромный расчет.

Создание фотореалистичного изображения модели состоит из 6 этапов и рендеринг — это 5 этап.

• Моделирование или создание объемных объектов. На этом этапе используются очень много различных способов. Самые популярные: использование кривых и полигонов.

• Текстурирование – это создание текстуры и материалов поверхностей моделей. Это целое искусство и отдельная отрасль в производстве.

• Оснастка – по-другому риггинг. Процесс создания скелета и мышечной массы объекта для дальнейшей анимации.

• Анимация – оживление созданного объекта.

• Рендеринг – непосредственная визуализация объекта и запись.

• Композитинг – объединения всех созданных объектов в одну сцену.

Методы, применяемые к объектам, зависят от выбранного процесса рендеринга:

— Сканирование строк (scanline rendering) – при таком рендеринге объекты визуализируются горизонтально построчно. Он применяется для создания видимой поверхности. Широко применяется в кино индустрии. Так как кадр появляется на экране доли секунды и качество и реалистичности при этом не столь важно. Главный недостаток – для создания теней приходится прибегать к другим методам. На нем работают: Pixar’s RenderMan и Electric Image’s Camera.

— Трассировка лучей (ray tracing rendering) – при таком методе отслеживается взаимодействие световых лучей с поверхностью предмета. Применяется в обработке фотографии и создании фото 3D моделей. Главный недостаток – большие временные затраты. На нем работают: Softimage, NewTek LightWave или Discreet 3D Studio MAX.

Основной этап визуализации – ретуширование. Его используют для получения изображения высокого качества. Он использует ряд методов для визуализации поверхности при различном освещении:
— отражение света;
— поглощение света;
— рассеивание света;
— смешивание различных источников освещения.

Программы для визуализации делятся на два вида: Real-Time и Non-Real-Time. Выбор зависит от поставленных целей и конечного результата.

Real-Time

Такие рендеры (программы) работают на методе сканирования строк. Они были созданы для быстроты обработки, но при этом значительно теряется качество изображения. Эти программы были созданы для создания игр, симуляторов времени и включены во многие пакеты 3d моделирования. Для достижения ими высокого качества приходится одну и туже сцену просчитывать несколько раз с различных точек видения. Применяются дополнительные трюки.

Non-Real-Time

Эти рендеры используют для создания фотографий очень высокого качества. Их основа метод трассировки лучей и процесс нацелен на результат, но занимает длительное время. Они позволяют создавать изображения высочайшего качества, когда можно разглядеть все подробности в надежде найти недостатки. Они могут обрабатывать большие сложные сцены с различным освещением.

Большинство современных систем используют оба метода. Выбирая самостоятельно в зависимости от поставленной задачи.

Рендеринг сегодня

Индустрия рендеринга не стоит на месте, а постоянно развивается. Создаются все новые и более совершенные программы, которым требуется все меньше и меньше времени на визуализацию объектов. В скором времени, на этот

процесс будут уходить секунды. Сама работа с программными пакетами становится гораздо проще, буквально на уровне интуиции. Уже не требуется сложная многочасовая настройка компонентов. Сегодня можно поместить объект в сцену, выбрать материалы для поверхностей и уже получите неплохой результат.

Яркий пример применения рендеринга – это каталог мебели и аксессуаров компании IКЕА. 75% продуктов и 35% интерьеров в каталоге это 100% рендеринг. Но и остальная часть каталога только на четверть состоит из реальных фотографий без добавления визуализации.

 

 

Для составления каталога был создан банк 3d моделей мебели, около 25000 экземпляров. И из этих образцов формируются интерьеры, которые выглядят абсолютно реалистично. А начиналось все в далеком 2004г. И выглядело очень неприглядно. За прошедшие годы команда ИКЕА довела технологию создания реалистичных интерьеров до совершенства. Использование базы 3d моделей это дешевле и быстрее, чем если создавать каждый интерьер в реальности и фотографировать его. А ведь 20 лет назад никто и подумать не мог, что с помощью компьютера можно будет обновлять мебель. Сейчас так делают многие компании.

Еще одним примером применения визуализации является проектирование экстерьеров и интерьеров помещений. На этапе строительства дома или отеля в виде чистого поля и кучи чертежей, обычным людям не возможно представить, что здесь будет построено, так рендеринг или визуализация дает возможность увидеть реалистичное изображение будущего объекта до вложения своих средств.

Разработка

Для визуализации моделей создано более 500 различных программ. Часть из них включены в большие пакеты 3d моделирования, а остальные являются самостоятельными программами выполняющие различные задачи.

Если провести краткий анализ основных программ, то можно выделить следующие:

— Wavefront Maya – лучшая программа для анимации мягких тел, с помощью ее можно создать очень реалистичные ткани и текстуру воды.

— NewTek LightWave – считается самой быстрой и точной. Применяет 96-битную глубину цвета, осуществляет анимацию методом Radiosity.

— Pixar RenderMan – это самая быстрая программа для рендеринга, ее повсеместно используют в кино индустрии. Но она предназначена только для визуализации, все остальные процессы придется делать в других программах.

— Discreet 3D Studio MAX – это основа и рабочая площадка для всей 3d анимации. Вы можете добавлять в нее необходимые функции для решения поставленных задач.

Сегодня модули рендеринга и визуализации входят в состав современных инженерных CAD/CAM-систем

, применяемых для автоматизированного проектирования изделий и технологической подготовки производства к их изготовлению. Таким образом в данных пакетах можно спроектировать изделие, сделать рендеринг, спроектировать управляющие программы для станков с ЧПУ и начать их изготовление на станке и всё это в рамках одной программы. Пример такого модуля CAD/CAM-системы можно посмотреть здесь.

А вот уже и ответ, думаю, если статья была бы о гонках, то никто бы и не догадался, что это был рендеринг, за которым скрывается обычная 3d-модель, а не реальная фотография из машины пилота.

 

 

Заключение

За прошедшие 15 лет рендеринг превратился в крупную и постоянно развивающуюся индустрию. Это уже давно не просто красивое изображение, а серьезный и крупномасштабный инструмент, используемый во многих отраслях. Его развитие позволило сократить затраты труда и энергоресурсов, представить будущий объект еще на первоначальном этапе и даже заглянуть в космические дали — это многого стоит.

 

Похожие записи:

vys-tech.ru

обзор 5 лучших бесплатных вариантов

Дизайнер делится основными и самыми лучшими программами визуализации интерьера, воспользоваться которыми сможет каждый. А какую выберете Вы?

Ремонт – дело ответственное и не требующее спешки. Ремонт – это куча идей, которые нужно как-то удержать в голове; порой достаточно сложно мысленно сопоставить и сочетать всю мебель и отделку. Мы попросили дизайнера Оксану Тыщенко рассказать об основных способах программах для визуализации интерьера, воспользоваться которыми может даже не профессионал. Итак, вот 5 средств, которые помогут создать интерьер и посмотреть на предварительный результат до того, как вы отправитесь в магазины. 

Оксана Тыщенко занималась продвижением декоративных материалов для дизайна интерьера, затем стала проектировать интерьеры. Закончила Британскую Высшую Школу Дизайна. Предпочитает создавать небольшие жилые пространства, наполненные игрой цвета, фактур и декора. Считает самым важным отразить в интерьере характер заказчика, наполнить пространство оптимистичной атмосферой, сделать его ярким и запоминающимся.

 

1. Photoshop — это не так сложно

Пожалуй, самое простое и удобное средство — это Adobe Photoshop. Вы не ограничены в выборе: открываете каталог компании, в которой будете заказывать мебель или отделочные материалы, копируете картинку и создаёте коллаж. Можно добавить свет, тени, перекрасить отдельные элементы или изменить их размер.

Конечно, определенные навыки работы с программой иметь все же необходимо, иначе велика вероятность отойти от плана. Например, вам понравится огромная кровать, которую вы легко вставите в коллаж, но в реальности она может занять почти всю комнату, потому что не получилось правильно соблюсти пропорции. А ведь на них стоит обратить особое внимание даже при выполнении коллажа. 

 

 

 

 

2. Olioboard — просто и понятно

Для коллажей можно использовать и более простые и понятные онлайн-ресурсы: например, olioboard.com. Выбираете мебель, свет, аксессуары и накладывайте их на «доску». Программа обладает всеми необходимыми инструментами редактирования: поворот, масштабирование, копирование и т.д. С интерфейсом справится даже ребёнок.

Еще один плюс сервиса — наличие большого каталога. Более того, вся мебель, свет и прочее доступны для заказа, однако пока что только с иностранных сайтов. Кстати, весь процесс происходит онлайн, так что даже не нужно ничего скачивать и устанавливать.

Из недостатков я бы отметила недостаточную реалистичность. Но если у вас есть хотя бы немного пространственного воображения, можно обойтись и без неё. 

 

3. Программа для визуализации интерьера: PLanner5D — самый удобный вариант для новичков

Planner5d.com – это самый простой онлайн 3D редактор. В нем также имеется каталог достаточный для того, чтобы придумать планировку и примерно представить стиль, цветовое решение и наполнение интерьера. Сначала интерьер создается на плоскости, а после (или в процессе) можно перейти к объемному изображению, сделав всего один клик. В 3D режиме можно двигать объекты и по-разному устанавливать камеру, что очень удобно для создания наиболее выигрышного снимка будущего интерьера.

Вот небольшое видео, которое даст вам представление об этой программе для визуализации интерьера.

 

 

4. Google SketchUp — сложнее, но реалистичнее

Google SketchUp — уже профессиональная программа, требующая некоторого времени на освоение. Но в результате получается полноценная 3D модель, созданная по точным параметрам и с реальной мебелью. Интерьер получается очень реалистичным; в программе есть большая бесплатная база готовых объектов 3dwarehouse.sketchup.com, постоянно дополняемая пользователями по всему миру. Если и останавливать свой выбор на более профессиональных программах, то SketchUp однозначно в списке первых. 

 

5. 3d max — уровень профессионалов

3d max — настоящая профессиональная программа для визуализации интерьеров. Её возможности безграничны: при определенном уровне профессионализма возможно создание изображений, приближенных к фотографии. Мебель, аксессуары, текстуры и так далее поражают своей реалистичность. Многое можно найти на сайте 3ddd.ru, а остальное смоделировать самостоятельно.

Стоит отметить, что проектирование в 3d max — долгая и кропотливая работа; овладеть этой программой в два счета не получится — потребуется серьёзное обучение и высокие требования к производительности компьютера. Порой даже сами дизайнеры предпочитают обращаться за рендерами к специалистам по визуализации, которые занимаются непосредственно работой в 3d max. 

Рендеры — Тыщенко Оксана, обложка — pinterest.com

дизайн, проект, уроки дизайна

kvartblog.ru

Ускорение рендера: обновляем софт

В ожидании готовности рендера проходит немало часов, которые складываются в месяцы и годы. Мы всегда готовы вложить деньги в железо ради ускорения рендера. Рендер мы материм, рендеру молимся, рендер боготворим.

Однако, в погоне за мощностью компьютера или домашней/студийной рендер фермы, мы часто забываем простую вещь – софт нужно обновлять. Несмотря на то, что я и большинство знакомых пользуется лицензионным софтом, даже мы часто до последнего сопротивляемся переходу на новую версию 3ds Max и, например, V-ray, тем более если за обновление (как в случае V-ray Next) нужно доплатить деньги. В стороне оставим вопрос о пользователях ломаного софта – с одной стороны им надо шерстить торренты, с другой – у пиратов новые версии бесплатно.

Знаю мастодонтов, кто до сих пор пользуется 3ds Max 2016 + V-ray 2.4 ну ужас же! И я не про массу фишек, особенностей и полезностей, которые появились в продуктах для работы с 3d графикой за эти несколько лет, нет. Я просто даже про производительность и время рендера.

Дело в том, что практически каждый релиз программы для работы с графикой, в частности рендер движков несет и ускорение рендера за счет дополнительной оптимизации. Когда читаем описание релиза, часто это упускаем из виду, а ведь даже 5-10% экономии времени на рендер от версии к версии на дистанции в 1-2 года складывается в значительные 30-50-70%.

Вместо тысячи слов смотрим время рендера V-ray 1.7 против V-ray 3.2 на одном железе, одна и та же сцена

А теперь посмотрите тоже наглядное видео о разнице между 2 и 3 поколением V-ray.
V-ray 2.4 против beta V-ray 3

Еще остались сомнения стоит ли переходить на новые версии 3ds Max и V-ray?
Ну вот и отлично!

А о настройках V-ray для быстрого рендера можно почитать здесь.

Похожие статьи

• Что такое рендер?

  Рендер или рендеринг (от англ. термина rendering — визуализация) — это процес обработки модели с…

• V-ray рендер

  V-ray (произносится «Вирэй») — это наиболее популярный на данный момент графический рендер, созданный болгарской компанией…

www.rendertimes.ru

Какие программы нужны профессиональному визуализатору?

Какие программы нужны профессиональному визуализатору?

Профессия визализатора — это творческая работа, которая, обычно начинается, как хобби, а затем полностью заполняет все нашу профессиональную деятельность. Это одна из самых перспективных профессий на сегодняшний день. Ведь мы творим чудеса: превращаем черно-белые чертежи в реальные снимки или видео; сухой сценарий в увлекательную игру или мультфильм.

Поговорим о всех программах, которые мы используем для создания проекта.

 

1. AutoCAD, как правило, именно в этой программе создаются чертежи, которые получают визуализаторы в качестве задания. Особенно углубляться в изучение этой программы не стоит, если конечно Вы не занимаетесь подготовкой технической документации. Достаточно уметь обвести линией будущее здание, для последующего импортирования в 3ds Max и произвести простые действия с файлом (сохранить, открыть, экспортировать).

 

 

2. Revit или ArchiCAD – многие создают архитектуру в этих программах, а затем экспортируют модели в 3ds Max, для последующей обработки и визуализации. Эти программы являются не обязательными, здания и сооружения можно моделировать в самом 3ds Max.

 

 

3. Всеми нами любимый 3ds Max, гвоздь программы. Это основная программа, которую необходимо изучить полностью и постоянно следить за новыми возможностями. В этой программе можно создавать и модели, и архитектуру, и персонажей, и делать анимацию, а также текстурировать и визуализировать объекты, придавая им реалистичность. Кроме того, для профессиональной работы в 3ds Max необходимо изучить большое количество плагинов, которые упрощают работу и делают результат более реалистичным.

 

 

4. Итак, мы создали модель в 3ds Max, теперь её нужно доработать. Здесь нам в помощь программы Mudbox и Zbrush. Это программы для моделирования высополигональных цифровых скульптур и текстурного окрашивания моделей. С помощью этих программ (выбираем какую-то одну, обзор их можете прочитать в статье на нашем сайте) можно добавить всевозможные складки, потёртости и прочее непосредственно в геометрию модели. А также легко создать развёртку модели для дальнейшего текстурирования.

 

 

5. Растения создаём с помощью SpeedTree. Это мощный инструментарий, используемый для создания 3D-анимированных растений и деревьев для игр, анимации, визуальных эффектов и архитектурной визуализации. 

 

 

6. Создание и редактирование бесшовных текстур выполняем в Photoshop и различным плагинах, которые устанавливаются в PS, например, Quixel dDO предназначен для автоматизации общих задач текстурирования. Bitmap2Material – инструмент для создания полноценных бесшовных материалов (карты нормалей, карты высот, карты бликов и другие) из любых растровых изображений. Это отдельная программа.

 

 

7. Мы подошли к достаточно сложному, но очень интересному занятию – текстурированию модели. Рисовать текстуры можно в Photoshop. Но можно использовать более удобную и инновационную программу для 3d художников Substance Painter. Это мощная программа для создания процедурных материалов для 3D моделей, с поддержкой экспорта для таких программ как Photoshop, 3ds Max, Maya, Modo и Unity, в которой можно настраивать материалы прямо в Realtime.

 

 

8. Теперь можно воспользоваться Substance Designer – мощный инструмент, для создания, редактирования и обработки сложных текстур. Программа используется для текстурирования ассетов и для запекания различной информации о модели, например, для запекания карт нормалей, дисплейсмента и прочего.

 

 

9. Marmoset Toolbag — небольшой, удобный и полноценный редактор материалов и инструмент для быстрого представления трехмерных моделей в реальном времени, даёт возможность без труда и эффектно отобразить модели, наборы текстур и анимации. Таким образом можно проверить качество модели и материалов.

 

 

10. Для визуализации проекта и создания материлов необходимы программы для рендеринга. В настоящее время наиболее распространёнными являются Corona Renderer и V-Ray, которые разделили визуализаторов на два лагеря. Обсуждать достоинства и недостатки этих визуализаторов мы не будем, сделаем это в отдельной статье. Следите за нашими новостями.

 

11. Для создания визуализации в режиме реального времени можно использовать Unreal Engine – здесь можно создавать как архитектурную визуализацию, так и игры.

 

 

Если Вы хотите освоить все перечисленные выше программы и создать профессиональный качественный проект – приглашаем на наши курсы!

Никита Ивановский

visschool.ru

3D Рендеринг | Рендер ферма

В компьютерной графике под термином “рендеринг” понимают компьютерные вычисления на основе 3d модели с использованием специализированной программы для работы с графикой, результатом которых является получение статичного 2d изображения. В случае рендеринга анимации, таких 2d изображений просто много и в дальнейшем эту последовательность картинок можно собрать в видеоряд.

В процессе создания 3d графики, рендеринг играет значительную роль, так как визуализация модели очень требовательна к вычислительным ресурсам компьютера и занимает достаточно продолжительное время. После того как специалист закончил все правки 3d сцены и запускает финальный рендеринг, за считанные секунды нагрузка на компьютер достигает 100% и весь процесс рендера при использовании современных разрешениях FullHD, 4K, 8K может занимать от нескольких минут до нескольких дней на один кадр. При этом, пока компьютер рендерит, использовать для других целей его нельзя: во-первых, все ресурсы заняты задачей рендеринга, во-вторых, дополнительная нагрузка может привести к сбою рендеринга и задачу придется запускать заново с начала.

Часами или даже днями ждать результата у компьютера очень неудобно и на помощь 3d художнику всегда готовы прийти рендер-фермы, такие как AnimaRender. Рендер-ферма — это специализированный программно-аппаратный комплекс с большим количеством серверов, систем хранения данных и скоростным Интернет-соединением настроенный на максимальную производительность в рендеринге сцен клиентов. Любой желающий может зарегистрироваться на рендер ферме AnimaRender, ознакомиться с коротким гайдом и через несколько минут уже сделать свой бесплатный тестовый рендер на ферме или сразу запустить свои задачи с нужными настройками целиком.

Сам рендеринг может производиться как встроенными средствами программы для создания графики, например, 3Ds Max. Так и при участии сторонних рендер движков, которые называют рендерерами: например, Cinema 4D + Octane Render. До запуска рендера нужно убедиться, что рендер ферма поддерживает ваше программное обеспечение для рендеринга, иначе получить результат будет невозможно и вы впустую потратите время.

Принципиальное различие между сервисами по обработке компьютерной графике основывается на 2 типах рендеринга: бывают gpu рендер фермы, которые поддерживают рендеринг с использование софта, использующего ресурсы видеокарт, и cpu рендер фермы, которые, соответственно, могут проводить визуализацию с использованием софта, который задействует в вычислениях процессоры.

AnimaRender совмещает в своей инфраструктуре как вычислительные мощности с большим количеством современных видеокарт для GPU рендеринга, так и 250 двупроцессорных серверов для CPU рендеринга. Таким образом, мы можем помочь с визуализацией вашего проекта на рендер ферме вне зависимости нужен ли вам рендеринг в 3Ds Max, Maya, Cinema 4D, V-Ray, Corona, Octane, Redshift или другом софте.

Вопреки распространенному предубеждению, рендеринг на рендер-ферме весьма доступен по цене и во многих случаях значительно более выгоден, чем долгосрочная аренда или покупка собственного дополнительного оборудования. При использовании AnimaRender для визуализации своих проектов, пользователь платит только непосредственно за фактическое время использование серверов для просчета графики. Без каких-либо дополнительных платежей или комиссий за обслуживание, время простоя, хранение данных, Интернет-соединение и прочее.Чтобы посчитать примерную стоимость рендера проекта на AnimaRender вы можете воспользоваться бесплатным тестом или CPU/GPU калькулятором.

По мере усложнения компьютерной графики, роста разрешений и повышения требований по качеству в целом, обычные рабочие станции 3d художников требуют все больше времени на обработку сцен и визуализацию, поэтому большинство студий и частных лиц предпочитают использовать рендер фермы для рендеринга в V-Ray, Сorona, Octane, Redshift и других программах, чтобы быстро получить качественный результат при небольших однократных затратах на рендеринг.

www.animarender.com

Распределенный рендеринг / Habr

С недавних пор начал пользоваться сервисом MEGA.
Интересен тот факт, что организация располагает не только своими дата-серверами. С компанией можно сотрудничать, предложив свои дата-центры (соответствующие определенным требованиям) для хранения информации пользователей в зашифрованном виде.

Но, наряду с хранением информации, будет не менее полезным для нас сервис облачно-распределенных вычислений, и в частности, рендеринга.

В идее нет ничего необычного. Я далеко не первый, кому эта идея пришла в голову.
Но делюсь я своими соображениями, потому что считаю, что подобный сервис будет многим очень полезен.

Итак, что такое «рендеринг»? Рендеринг — это вычислительный процесс, в ходе которого, мы получаем красивую картинку по 3д модели с помощью программы «рендера».
Что такое «распределенный»? Это когда хранение или вычисление данных распределяют между множеством компьютеров или серверов, объединенными одной сетью (см. распределенные вычисления).
Распределенный рендеринг — вычислительный процесс, по созданию изображений, распределенный между компьютерами. Вычисления также могут на себя брать облака.

Какой смысл?

1. Польза для окружающих. У многих дома лежат достаточно мощные, невостребованные вычислительные ресурсы. У меня, к примеру, стоит GTX580, core i5 2500. Играю я редко, и то, в нетребовательную к ресурсам игру. Я бы смог использовать свою видеокарту с пользой для кого-то, но нет подходящей инфраструктуры.
2. Денежная выгода для участника. Свои вычислительные ресурсы я могу продавать кому-либо за деньги.
3. Заказчик может покупать вычислительные ресурсы обладателя мощной видеокарты.

Стороны

1. Инициатор. Человек, который решил запустить рендеринг на компьютере работника. Инициатор загружает модели, текстуры, шейдеры в облако.
2. Работник. Обладатель вычислительных ресурсов, который может производить вычисления на своем мощном железе, для того, чтобы показать зрителю.
3. Зритель. Смотрит отрендеренную картинку, смотрит объекты со всех сторон, присваивает заготовленные материалы, прочее.

В роли инициатора, работника и зрителя может выступать один и тот же человек. Инициатор может быть зрителем, работник зрителем, инициатор работником.

Какова концепция программы?

1. Конфиденциальность (эту опцию можно отключить при необходимости). Работник не должен знать ничего о том, что именно он рендерит на своем компьютере (если зритель сам этого не пожелает).
2. Максимальное качество при минимальном объеме настроек, возможность рендеринга в реальном времени. Для этого лучше всего подойдет unbiased рендеринг.
3. Работоспособность на любой ОС (Linux, Windows, OSX), поддержка большинства распространенного оборудования (AMD, Nvidia, Intel, может и других платформ).

Какую вычислительную платформу использовать?
CPU + GPU. На мой взгляд, GPU рендеры уже достаточно хороши для того, чтобы использовать их, как платформу для рендеринга, наряду с процессорами x86-64. Преимущество — скорость вычисления. Однако, написание программы на GPU имеет ряд недостатков:

1. Сложность написания кода, для написания программы на GPU требуются фреймворки, такие как OpenCL, CUDA (Nvidia), FireStream (AMD), и шейдерные языки GLSL (OpenGL) и HLSL (DirectX).
2. Сравнительно небольшой объем памяти, невозможность увеличивать объем памяти без существенной потери производительности.

Для того, чтобы поддерживать большую часть оборудования, я считаю нужным использовать OpenCL или шейдерный язык GLSL. Вычисления на шейдерах выполняются существенно быстрее (видео о вычислении физики мягких тканей), к тому же, на шейдерах уже есть рендер RenderBRO (использует HLSL).

Я считаю, что GLSL версии 4 (и более) является лучшей платформой для создания рендера, потому что:

1. Имеет высокую производительность в сочетании с мощным железом.
2. Работает на всех операционных системах и на любом железе, поддерживающем OpenGL  версии 4+

Если задача на GLSL не будет выполнимой вообще — можно попытаться сделать рендер на OpenCL 😉

Область применения:
Я считаю, что основной областью применения подобного рендера является ДЕМОНСТРАЦИЯ идеи кому-либо в трехмерном виде. Допустим, человек хочет себе заказать машину, или ремонт в квартире. У него будет возможность «пройтись по квартире», посмотреть свою машину со всех сторон, в любом окружении, в любых цветах, сидя дома, за «бабушкиным компьютером», телефоном или планшетом.
Человек нарисовал дом в SketchUp, к примеру — у него появится возможность отрендерить его с помощью видеокарты соседа-геймера. В этом суть.

В заключении хочу добавить, что существует немало задач, требующих много вычислений. Рендеринг — лишь одна из множества вычислительных задач, которая может быть распределена между компьютерами.

Вот так. Ищу единомышленников.
Спасибо за внимание.

habr.com

Что такое 3D рендеринг — Блог

Рендеринг — это наше окно в виртуальный мир 3D. Узнайте о 3D рендеринге больше, откройте для себя различные техники и методы рендеринга 3d объектов.

Виртуальная фотография

«Привет мир 3D рендеринга»

3D рендеринг — это в основном процесс создания двухмерных изображений (например, для экрана компьютера) из 3D-модели. Другими словами, рендеринг позволяет получить готовое изображение трехмерной модели в «плоском» варианте. Изображения генерируются на основе наборов данных, определяющих цвет, текстуру и материал определенного объекта на изображении.

Рендеринг впервые появился в 1960 году, когда Уильям Феттер создал изображение пилота, чтобы имитировать пространство, необходимое в кабине. Затем, в 1963 году, Иван Сазерленд создал Sketchpad, первую программу 3D-моделирования, в то время он работал в MIT. За свою новаторскую работу он известен как «Отец компьютерной графики».

В 1975 году исследователь Мартин Ньюэлл создал «Чайник Юты», трехмерную тестовую модель, которая стала стандартным тестовым рендером. Этот чайник, также называемый Newell Teapot, стал настолько культовым, что считается эквивалентом «Hello World» в мире 3d.

Как устроен 3d рендеринг

По сути, 3D рендеринг похож на фотографию. Например, программа рендеринга эффективно направляет камеру на объект для создания фотографии. Таким образом, цифровое освещение очень важно для создания детального и реалистичного рендера.

Со временем был разработан ряд различных методов рендеринга. Тем не менее, цель каждого рендера состоит в том, чтобы сделать изображение, основанное на том, как свет попадает на объекты, как в реальной жизни.

Техника рендеринга № 1: Растеризация

Видео игры представляют собой общий случай использования для растеризации. 

Один из самых ранних методов рендеринга, растеризация, работает рассматривая модель как сетку многоугольников. Эти полигоны имеют вершины, в которые встроена такая информация, как положение, текстура и цвет. Эти вершины затем проецируются на плоскость, перпендикулярную к перспективе (то есть камеру).

С вершинами, действующими как границы, оставшиеся пиксели заполнены правильными цветами. Представьте себе, что сначала нужно нарисовать контур для каждого цвета, который вы рисуете — это и есть рендеринг с помощью растеризации.

Растеризация — это быстрая форма рендеринга. Он до сих пор широко используется, особенно для рендеринга в реальном времени (например, компьютерные игры, симуляции и интерактивный графический интерфейс). Совсем недавно этот процесс был еще более усовершенствован благодаря более высокому разрешению и сглаживанию, который использовался для сглаживания краев объектов и смешивания их с окружающими пикселями.

Техника рендеринга №2: Лучевое литье

Классическая демонстрация лучевого литья.

Несмотря на свою полезность, растеризация сталкивается с проблемами при наличии перекрывающихся объектов: если поверхности перекрываются, последняя нарисованная часть будет отражена при рендеринге, что приведет к отображению неправильного объекта. Чтобы решить эту проблему, была разработана концепция Z-буфера для растеризации. Она включает в себя датчик глубины, чтобы указать, какая поверхность находится под или над, в конкретной точке зрения.

Это стало ненужным, однако, когда было разработана отливка лучей. В отличие от растеризации, потенциальная проблема перекрывающихся поверхностей не возникает при лучевом литье.

Приведение лучей, как следует из названия, направляет лучи на модель с точки зрения камеры. Лучи выводятся в каждый пиксель на плоскости изображения. Поверхность, на которую она попадает первой, будет показана при рендеринге и любое другое пересечение после первой поверхности не будет отрисовано.

Техника рендеринга № 3: Трассировка лучей

Комплексная трассировка лучей на волосах. Источник: Autodesk

Несмотря на преимущества, которые дает отливка лучей, в методике по-прежнему отсутствовала способность правильно моделировать тени, отражения и преломления. Таким образом, в помощь был разработка метод трассировки лучей.

Трассировка лучей работает аналогично лучевому литью, за исключением того, что она лучше отображает свет. По сути, первичные лучи с точки зрения камеры направляются на модели для получения вторичных лучей. После попадания на модель будут испускаться теневые лучи, отраженные лучи или преломляющие лучи, в зависимости от свойств поверхности.

Тень генерируется на другой поверхности, если путь луча тени к источнику света затруднен этой поверхностью. Если поверхность является отражающей, результирующий отраженный луч будет излучаться под углом и освещать любую другую поверхность, на которую он попадает и будет дополнительно излучать другой набор лучей. По этой причине этот метод также известен как рекурсивная трассировка лучей. Для прозрачной поверхности преломляющий луч испускается, когда на поверхность попадает вторичный луч.

Техника рендеринга № 4: Уравнение рендеринга

Расчет каждого пикселя занимает много времени

Дальнейшее развитие рендеринга в конечном итоге привело к уравнению рендеринга, которое пытается смоделировать, как свет должен излучатся с максимальной реалистичностью. С помощью этой техники считают, что свет испускается всем телами, а не только одним источником света. Это уравнение пытается рассмотреть все источники света в рендере, по сравнению с трассировкой лучей, которая использует только прямое освещение. Алгоритм, созданный с использованием этого уравнения, известен как глобальное или косвенное освещение.

Аппаратные средства для 3D рендеринга

Качество рендеринга улучшается, но процесс все еще медленный — поэтому крупные компании вкладывают значительные средства в рендер фермы. В то же время отдельные дизайнеры и художники должны использовать современное оборудование.

Программное обеспечение рендеринга использует GPU (графический), CPU (центральный) или оба вида процессоров для создания рендеров. Кроме того, приложения для рендеринга являются ресурсоёмкими программами. Для более быстрого рендеринга часто требуются дополнительные обновления. Скорость процессора, интеграция и совместимость видеокарт, совместимость с драйверами и оперативной памятью — вот некоторые из аспектов, обеспечивающих быстрый высококачественный рендеринг.

К слову о программном обеспечении для рендеринга, посмотрите этот огромный список инструментов и приложений для 3d рендеринга доступных сегодня.

Программное обеспечение для 3d рендеринга

Как бы грустно это не звучало, идеального рендера не бывает. Это потому, что постоянно находятся в равновесии несколько переменных, в том числе фотореализм, качество, скорость, размер данных и разрешение.

Несмотря на сложность, можно работать с этими основными факторами для достижения фотореалистичных визуализаций. Во-первых, модель должна быть скорректирована в правильной пропорции. Модель, масштабированная в реальной жизни, очень помогает. Размеры объектов не обязательно должны быть точными, так как детали могут подвергаться корректировке, если они отображаются на визуализации.

Материалы объектов должны быть как подходящими, так и высокодетализированными для достижения максимально реалистичных результатов. Случайные элементы в текстурах, также помогают рендерам выглядеть более реалистично.

Интенсивность освещения, температура и расположение — это, конечно, огромный фактор. Правильное количество и расположение света облегчит детали, чтобы быть достаточно видимым. Также обратите внимание, что цветовая температура, если она не установлена правильно, может испортить ваш рендер.

Наконец, постобработка — это последние штрихи к вашему рендеру. Простые ретуши вашего необработанного рендера могут превратить ваши рендеры в захватывающее фотореалистичное изображение.

Типы программного обеспечения для 3D-рендеринга

При поиске программного обеспечения для 3D-рендеринга вы встретите два повторяющихся термина, которые редко объясняются: biased ( «настраиваемый») и unbiased ( «ненастраиваемый») рендер. Вот что имеется в виду:

biased рендер  (читается баяст) — это рендерер, где нужно НАСТРАИВАТЬ много параметров и он ПРЕДВЗЯТЫЙ, т.е. основанный не на  «правде», а на каких-то своих личных допущениях.

biased программное обеспечение для 3D-рендеринга, в свою очередь, разработано для повышения эффективности. При расчете путей световых лучей они стратегически обманывают, чтобы сократить время рендеринга. В частности, это означает, что они интерполируют между кадрами или применяют размытие. Требуется определенный опыт, чтобы точно настроить предвзятого рендера для получения убедительного результата. Но в крупномасштабных проектах по анимации или спецэффектам, стоит потратить лишнюю расстоие с точки зрения экономии денег и времени.

По другую сторону unbiased рендер  (читается анбаяст)- то есть рендерер, который НЕНАСТРАИВАЕМЫЙ  (не нужно настраивать — нажал одну кнопку и сиди жди, пока картинка станет красивой) и он НЕПРЕДВЗЯТЫЙ. Непредвзятость выражается в том, что анбаяст рендерер старается максимально правдиво описать поведение света. Т.е. он использует формулы просчёта, которые на сегодняшний день максимально  (на сколько могут) точно описывают физические законы, происходящие в природе  (как свет падает, как отражается, как преломляется, как поглощается и т.д.).

unbiased рендер пытается рассчитать физически точные изображения. Это означает, что он отслеживают путь светового луча математически правильно, без каких-либо сокращений. Этот метод может привести к увеличению времени рендеринга. Поэтому анбаяст рендеринг редко используется для анимационных фильмов. Вместо этого его можно найти в графическом дизайне и архитектурной визуализации, поскольку время рендеринга не сильно влияет на график проекта.

Популярные применения 3d рендеринга

3D-рендеринг широко используется в области архитектуры

3D рендеринг изменил рабочие процессы во многих отраслях. В архитектуре и технике традиционные планы, карты и модели теперь дополняются реалистичными презентациями. Прототипирование с использованием рендеринга является менее затратным, а также сильно экономит время, т.к. можно сразу увидеть конечный результат, учесть все нюансы и внести соответствующие коррективы.

В современной киноиндустрии новые фильмы теперь сильно зависят от 3d рендеринга, а точнее уже не создаются без применения этого замечательного инструмента. Студии 3D-анимации работают над созданием анимационных фильмов высокой четкости. Для создания идеального снимка, физическим эффектам кино и реквизиту помогают видеоэффекты высокой четкости и компьютерные изображения. Нет предела, для создания сцена, все ограничено только фантазией человеческого мозга.

В маркетинге рендеры используются для изображения фотореалистичных изображений продуктов. Будучи экономически эффективными, маркетинговые отрасли используют рендеринг, чтобы сделать рекламные акции максимально реалистичными и увлекательными для потребителя.

Улучшение игр с помощью фотореалистичного рендеринга и высокой четкости имеет большое значение для отрасли. Каждый год разработчики игр продолжают стремиться к тому, чтобы сделать детали более реалистичными и захватывающими для геймеров.

Развитие 3D-рендеринга никогда не остановится, все будет ограничено только фантазией конкретного разработчика или группы разработчиков.

getfab.ru