رندرینگ قسمت اول

ارائهٔ ماشینی تصاویر یا رندرینگ (Rendering) فرایند تولید ماشینی تصاویر بر پایهٔ مدل‌های محاسباتی، و سپس، ارائهٔ رایانه‌ای آن‌ها بر روی صفحهٔ نمایش را شامل می‌گردد.

در تعریف کلی : رندرینگ به فرایند نمایش تصاویر اجسام سه بعدی( 3D ) برروی صفحهٔ نمایشگر دوبعدی اتلاق می شود. 

در این یادداشت قصد دارم به رندرینگ سه بعدی بپردازم.

به طور کلی به فرآیند تولید تصویر از یک صحنهٔ مجازی به منظور نمایش بر روی صفحهٔ نمایشگر، رندرینگ می‌گویند که توسط نرم‌افزار رندرینگ انجام می‌شود و آخرین مرحله در تولید پویانمایی رایانه‌ای است. برخی از مباحثی که در رندرینگ تصاویر و فریم‌ها باید به آنها بپردازیم شامل:

• سایه‌زدن

یکی از روش‌های القای سه‌بعدی بودن تصاویر است که محاسبه می‌کند با تغییر میزان نور رنگ‌ها و روشنایی سطوح چگونه باید تغییر کنند. فرض کنید می‌خواهیم به بیننده القا کنیم که شکل زیر یک مکعب مستطیل سه‌بعدی است. همان‌طور که می‌بینید این شکل که شامل سطوح یک‌رنگ است به هیچ وجه نمی‌تواند تداعی‌گر یک جسم سه بعدی باشد.

نمایش ناموفق از یک شکل سه بعدی

در شکل بعدی سعی می‌کنیم با پررنگ کردن لبه‌ها و متمایز کردن سطوح به این وسیله حالت سه‌بعدی را به وجود آوریم. این کار را معمولاً در طراحی اشکال سه بعدی بر روی کاغذ انجام می-دهیم. به این روش در اصطلاح علمی سایه‌زدن کارتونی یا سلولی می‌گویند.

نمایش سایه زدن سلولی

همان‌طور که مشاهده کردید روش سایه زدن سلولی تا حدی موفق بود ولی این روش به واقعیت نزدیک نیست. روش بهتر روش سایه زدن به وسیلهٔ تفاوت رنگ‌ها و سایه هاست که در ادامه می‌بینید که بسیار به واقعیت نزدیک است. 

• نگاشت بافت

شامل اضافه کردن جزئیات به سطوح که القا کنندهٔ جنس سطوح می‌باشد. این مرحله بسیار مهم است زیرا استفادهٔ درست از بافت‌ها باعث کاهش قابل ملاحظه‌ای در تعداد اشکال ابتدایی برای نشان دادن اجزای دنیای واقعی با تقریبی مناسب، می‌شود. از آنجایی که زمان رندرینگ عموماً متناسب با تعداد چندوجهی‌هایی است که باید ترسیم شوند، بنابراین کاهش تعداد این چندوجهی‌ها به افزایش کیفیت پویانمایی از طریق درجه‌فریم بالاتر کمک می‌کند. برای مثال ترسیم یک دیوار آجری را در نظر بگیرید، ما می‌توانیم هر آجر را به عنوان یک مستطیل در نظر بگیریم و هر کدام را به طور جداگانه رسم کنیم ولی از آنجایی که ممکن است هزاران آجر در دیوار باشد، فرآیند رندرینگ ما به طور قابل‌توجهی کند خواهد شد؛ راه دیگر این است که کل دیوار را به صورت یک مستطیل بزرگ نمایش دهیم و بر روی آن مستطیل بافت آجر بزنیم که این عمل فرآیند رندرینگ را بسیار سریع خواهد کرد. 

• محوشدگی

روشی است برای مشخص کردن بهتر مفهوم فاصله، به طوری که هرچه فاصلهٔ اجسام از دوربین بیشتر باشد به خاطر وجود رسانهٔ میانی مثل هوا و مه و دود و... اجسام محوتر به نظر می-رسند. محاسبهٔ میزان این محو شدگی با توجه به فاصله و واسط میانی از کارهایی است که در مرحلهٔ رندرینگ باید انجام شود.

• روشن سازی غیر مستقیم

روشن سازی غیرمستقیم نام دسته‌ای از الگوریتم‌هاست که با محاسبهٔ نورهایی که به طور غیرمستقیم از منبع نور یعنی از بازتاب آن بر اجسام دیگر صحنه به یکدیگر می‌رسد، باعث می‌شود که نورهای صحنه بسیار واقعی‌تر به نظر برسند. گاهی به این روش روشن سازی عمومی هم می‌گویند. در تئوری بازتاب‌ها ، تجزیه و شکست نور و سایه‌ها و به خصوص نیم‌سایه‌ها مسایلی هستند که در روشن‌سازی عمومی محاسبه می‌شوند. تصاویری که با روشن‌سازی عمومی محاسبه می‌شوند بسیار واقعی به نظر می‌رسند. در این روش تغییر نور و روشنایی هر جسم و شیء روی محاسبهٔ نور و روشنایی اجسام مجاورش تأثیر می‌گذارد. از نکات منفی این روش باید به محاسبات حجیم و زمان‌بر و پرهزینهٔ آن اشاره کرد. رادیوسیتی از الگوریتم‌هایی است که روشن سازی عمومی را محاسبه می‌کند.  

دیگر مواردی که در رندرینگ به آنها می‌پردازیم:

• سایه‌ها و نیم‌سایه‌ها
• بازتاب به خصوص در اجسام درخشان و آینه‌ها
• شکست و تجزیهٔ نور
• تیرگی و محوشدگی در حرکت

منبع : ویکی پدیا