El procés de representació juga un paper crucial en el cicle de desenvolupament de gràfics per ordinador.
Com desenvolupar la pel·lícula
La representació és l'aspecte més tècnicament complex de la producció en 3D, però en realitat es pot comprendre amb facilitat en el context d'una analogia: com el fotògraf de cinema ha de desenvolupar i imprimir les seves fotos abans que es puguin visualitzar, els professionals de gràfics informàtics estan carregats d'una forma similar necessitat
Quan un artista treballa en una escena 3D, els models que manipula són en realitat una representació matemàtica de punts i superfícies (més específicament, vèrtexs i polígons) en l'espai tridimensional.
La representació del terme es refereix als càlculs realitzats per un motor renderitzat del paquet de programari 3D per traduir l'escena des d'una aproximació matemàtica a una imatge 2D finalitzada. Durant el procés, la informació espacial, textural i d'il·luminació de tota l'escena es combina per determinar el valor del color de cada píxel a la imatge aplanada.
Dos tipus de representació
Hi ha dos tipus principals de representació, la seva principal diferència és la velocitat a la qual es calculen i finalitzen les imatges.
- Rendiment en temps real: La representació en temps real s'utilitza de manera més destacada en jocs i gràfics interactius, on les imatges s'han de calcular a partir d'informació 3D a un ritme increïblement ràpid. Com que és impossible preveure exactament com un jugador interactuarà amb l'entorn del joc, les imatges s'han de representar en "temps real" a mesura que es desplega l'acció.
- Assumptes de velocitat: Per tal que el moviment aparegui fluid, s'ha de fer un mínim de 18 a 20 fotogrames per segon a la pantalla. Qualsevol cosa menys que això i acció apareixerà agrupada.
- Els mètodes: La representació en temps real es millora dràsticament amb maquinari de gràfics dedicats, i precompilant la màxima informació possible. Molta informació d'il·luminació de l'entorn del joc està precomputada i "cuita" directament als fitxers de textura de l'entorn per millorar la velocitat de representació.
- Sense connexió o pre-renderització: La representació fora de línia s'utilitza en situacions en què la velocitat és menys d'un problema, amb càlculs realitzats normalment amb CPU multi-core en comptes de maquinari de gràfics dedicats. La representació fora de línia es veu amb més freqüència en treballs d'animació i efectes on la complexitat visual i el fotorealisme es mantenen a un nivell molt més alt. Atès que no existeix una imprevisibilitat pel que fa a allò que apareixerà a cada fotograma, s'ha sabut que els grans estudis dedicen fins a 90 hores a fer fotogrames individuals.
- Fotorealisme: Atès que la representació fora de línia es produeix dins d'un marc de temps obert, es poden aconseguir nivells més elevats de fotorealisme que amb la representació en temps real. Els caràcters, entorns i les seves textures i llums associades solen permetre majors recomptes de polígons i fitxers de text de resolució de 4k (o superior).
Tècniques de renderització
Hi ha tres tècniques computacionals principals utilitzades per a la majoria de representacions. Cadascun té el seu propi conjunt d'avantatges i desavantatges, fent que les tres opcions siguin viables en determinades situacions.
- Scanline (o rasterization): La representació de la línia d'escaneig s'utilitza quan la velocitat és una necessitat, la qual cosa la converteix en la tècnica d'elecció per a la representació en temps real i els gràfics interactius. En lloc de representar una imatge de píxel per píxel, els renderitzadors de la línia d'escaneig es calculen en un polígon per polígon. Les tècniques de Scanline utilitzades juntament amb la il·luminació precomptada (al forn) poden aconseguir velocitats de 60 fotogrames per segon o millor en una targeta gràfica de gamma alta.
- Raytracing: En el traçat de raigs, per a cada píxel de l'escena, un o més raigs de llum es tracen des de la càmera fins a l'objecte 3D més proper. El raig de llum passa a través d'un conjunt de "rebots", que poden incloure la reflexió o la refracció segons els materials de l'escena 3D. El color de cada píxel es calcula algorítmicament en funció de la interacció del raig de llum amb els objectes en el seu camí seguit. Raytracing és capaç de major fotorealisme que scanline però és exponencialment més lent.
- Radiositat: A diferència del raytraining, la radiositat es calcula independentment de la càmera, i està orientada a la superfície més que a píxel per píxel. La funció principal de la radiositat és simular el color de la superfície amb més precisió, ja que representa una il·luminació indirecta (llum difusa rebutjada). La radiosidad es caracteritza típicament per ombres suaus graduades i hemorràgies de colors, on la llum d'objectes de colors brillants "sagna" a superfícies properes.
A la pràctica, la radiositat i el rayat s'utilitzen sovint junts, utilitzant els avantatges de cada sistema per aconseguir nivells impressionants de fotorealisme.
Programari de renderització
Encara que la representació es basa en càlculs increïblement sofisticats, el programari d'avui ofereix paràmetres fàcils d'entendre que ho fan perquè un artista mai no hagi de fer front a les matemàtiques subjacents. Un motor de representació s'inclou amb totes les principals suites de programari 3D i la majoria inclouen paquets de material i il·luminació que permeten assolir nivells impressionants de fotorealisme.
Els dos motors de representació més comuns:
- Ray Mental: Empaquetat amb Autodesk Maya. Mental Ray és increïblement versàtil, relativament ràpid, i probablement el renderitzador més competent per a imatges de caràcters que necessiten dispersió subterrània. El raig mental utilitza una combinació de rayat i "il·luminació global" (radiositat).
- V-Ray: Normalment veus V-Ray que s'utilitza conjuntament amb 3DS Max, el parell és absolutament inigualable per a la visualització arquitectònica i la representació de l'entorn.Els principals avantatges de VRay sobre el seu competidor són les seves eines d'il·luminació i la biblioteca de materials extensos per a l'arxiu-viz.
La representació és un tema tècnic, però pot ser bastant interessant quan realment comença a fer una ullada més profunda a algunes de les tècniques habituals.
