Renderointi

kuvan luominen mallista tietokoneohjelmalla

Renderointi (sanotaan myös renderöinti) tai hahmonnus[1] tarkoittaa tiettyjen kappaleiden tai kuvien esittämistä näytöllä.[2] Termi tulee "näkyväksi tekemisestä".[3]

Tietokoneella luotu fotorealistinen kuva, joka on luotu käyttämällä POV-Ray 3.6 -ohjelmaa. Lasit, tuhkakuppi ja kannu on mallinnettu Rhinoceros 3D:llä ja nopat Cinema 4D:llä.

Renderöinnillä voidaan viitata tekstin esittämiseen näytöllä tai esimerkiksi animaation tekemiseen tietokoneella kuten tunnetuissa Pixarin animaatioissa. Renderointia käytetään tietokone- ja videopeleissä, simuloinnissa, elokuvien ja television erikoistehosteissa ja muotoilun apuna. Renderointia käytetään myös videoeditoinnissa, kun halutaan tuottaa efektejä videokuvaan. Renderöinti voi pyrkiä fotorealismiin tai ei-fotorealistiseen tulokseen.

Tietokoneavusteissa suunnittelussa (CAD) renderöinti on tietty näkymä kolmiulotteiseen malliin, joka on muutettu realistiseksi kuvaksi.[3] CAD-renderöinti käyttää yksinkertaista valaistusta ja varjostusta sekä edistyneempiä efektejä.[3] Myös verkkoselainten tekemää HTML:n käsittelyä voidaan kutsua renderöinniksi.[3]

Renderointiohjelmat voidaan jakaa myös reaaliaikaisiin (mm. tietokone- ja videopelit) ja ei-reaaliaikaisiin (elokuvateollisuus).

Kolmiulotteisessa grafiikassaMuokkaa

Pääartikkeli: 3D-grafiikka

Polygonimalli on datasta muodostuva ohjelmallinen kuvaus usein kolmiulotteisesta objektista. Se voi sisältää tiedot geometriasta ja sen yhteydessä käytetään tietoja mm. katselukulmasta, tekstuurista sekä valaistuksesta. Tuloksena oleva renderoitu kuva on bittikarttagrafiikkaa. Reaaliaikaisessa grafiikassa kuvataajuus on useita kymmeniä kuvia sekunnissa, elokuvateollisuudessa ja muussa ei-reaaliaikaisessa renderöinnissä yhden kuvan renderöintiin voidaan käyttää huomattavasti enemmän aikaa.

Elokuvateollisuudessa (kuten elokuvassa Foodfight) yksittäisen kuvan renderöinti voi vaatia 48:sta 72:een tuntiin aikaa valmistuakseen.[4] Elokuvissa käytetään 24 kuvaa sekunnissa yhden kuvan ollessa 4 996 kertaa 3 112 pikseliä 32- tai 64-bittisellä värisyvyydellä.[4]

Renderöintimenetelmiin kuuluvat muun muassa rasterointi (engl. rasterization), säteensuuntaus (engl. ray casting) ja säteenseuranta (engl. ray tracing).

Kolmiulotteinen renderöinti on kehittynyt useiden vuosikymmenien aikana ohjelmistojen ja laitteiden kehittyessä kattamaan sekä reaaliaikaisen että offline-renderöinnin.[5]

Grafiikkaliukuhihnassa (engl. graphics pipeline) kolmiulotteisen grafiikan renderöinnissä useimmat toiminnot suoritetaan ennen rasterointia.[6] Liukuhinan vaiheisiin kuuluvat geometrisen mallin muuttaminen kolmiulotteisen maailman koordinaattijärjestelmään, valaistusyhtälöt vertekseissä, muuttaminen näköavaruuteen, perspektiivin muunnos, leikkaus, muunnos näyttöavaruuteen, rasterointi ja näkyvyyden ratkaisu.[6] Syötteitä ovat kolmiulotteisen mallin ja sen ympäristön lisäksi virtuaalisen kameran näyttöalueen parametrit.[6] Vain suoraan näytöllä esitettävät primitiivit tarvitsee välittää rasteroinnille ja leikkausvaihe (engl. clipping) karsii piiloon jäävät pois.[7]

Erilaisia liukuhihnoja on kehitetty useita ja muun muassa elokuvateollisuudessa käytetään yleisimmin mikropolygoneihin perustuvaa ratkaisua.[5][8] Akateemisessa tutkimuksessa käytetään usein säteenseurantaan perustuvaa liukuhihnaa.[5] Ohjelmoitavat liukuhihnat grafiikkasuorittimissa ovat korvanneet kiinteätoimiset liukuhihnat ja viimeinen kiinteätoiminen oli luultavasti Nintendo Wiissä.[5] Erilaiset shader-ohjelmat ovat pääasiallinen tapa ohjata grafiikkasuoritinta: osa toiminnoista on konfiguroitavia (ei ohjelmoitavia) suorituskykysyistä, mutta trendi on kohti ohjelmoitavuutta.[9]

OhjelmistotMuokkaa

Renderöinti on tyypillisesti osa joko grafiikkaa esittävää ohjelmaa tai sen käyttämää kirjastoa tai käyttöjärjestelmän ominaisuus.

Renderöintiin kuten kuvien tai animaatioiden tekemiseen on lukuisia tarkoitukseen kehitettyjä ohjelmia. Jotkut ohjelmat on integroitu osaksi laajempia mallinnus- ja animaatio-ohjelmia ja jotkut ovat itsenäisiä ohjelmia. Osa ohjelmista on kaupallisia ja osa avoimen lähdekoodin ohjelmistoja.

Animaatioita varten Lucasfilmillä kehitettiin Reyes-ohjelmisto, jonka seuraaja on Pixarin RenderMan.[8][10] Reyesissä laskenta suoritetaan tarkoitukseen luonnollisesti sopivassa koordinaattijärjestelmässä kuten paikallisessa koordinaattijärjestelmässä polygoneja luotaessa ja teksturoitaessa sekä näyttökoordinaateissa näkyvyyden laskennassa.[8]

Katso myösMuokkaa

KirjallisuuttaMuokkaa

  • Foley; Van Dam; Feiner; Hughes (1990). Computer Graphics: Principles And Practice. Addison Wesley. ISBN 0-201-12110-7.
  • Glassner (1995). Principles Of Digital Image Synthesis. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-276-3.
  • Pharr; Humphreys (2004). Physically Based Rendering. Morgan Kaufmann. ISBN 0-12-553180-X.
  • Dutre; Bala; Bekaert (2002). Advanced Global Illumination. AK Peters. ISBN 1-56881-177-2.
  • Jensen (2001). Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping. AK Peters. ISBN 1-56881-147-0.
  • Shirley; Morley (2003). Realistic Ray Tracing (2nd ed.). AK Peters. ISBN 1-56881-198-5.
  • Glassner (1989). An Introduction To Ray Tracing. Academic Press. ISBN 0-12-286160-4.
  • Cohen; Wallace (1993). Radiosity and Realistic Image Synthesis. AP Professional. ISBN 0-12-178270-0.
  • Akenine-Moller; Haines (2002). Real-time Rendering (2nd ed.). AK Peters. ISBN 1-56881-182-9.
  • Gooch; Gooch (2001). Non-Photorealistic Rendering. AKPeters. ISBN 1-56881-133-0.
  • Strothotte; Schlechtweg (2002). Non-Photorealistic Computer Graphics. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-787-0.
  • Blinn (1996). Jim Blinns Corner – A Trip Down The Graphics Pipeline. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-387-5.

LähteetMuokkaa

  1. Haku | Tietotekniikan termitalkoot www.tsk.fi. Viitattu 21.4.2019.
  2. Akeley, Feiner, Foley, Hughes, Van Dam, McGuire, Sklar: Computer Graphics Principles and Practive, s. 6. Third Edition. Addison-Wesley, 2014. ISBN 978-0-321-39952-6. (englanniksi)
  3. a b c d render pcmag.com. Viitattu 26.12.2020. (englanniksi)
  4. a b Robert L Mitchell: Weta: rendering Lord of the Rings digitalartsonline.co.uk. 5.11.2004. Viitattu 1.1.2021. (englanniksi)
  5. a b c d Akenine-Möller, Tomas & Haines, Eric & Hoffman, Naty: Real-Time Rendering, s. 26. Third Edition. CRC Press, 2008. ISBN 978-1-56881-424-7. (englanniksi) 
  6. a b c Frédo Durand & Seth Teller: Line Rasterization (PDF) groups.csail.mit.edu. Viitattu 31.12.2020. (englanniksi) 
  7. Akenine-Möller, Tomas & Haines, Eric & Hoffman, Naty: Real-Time Rendering, s. 19. Third Edition. CRC Press, 2008. ISBN 978-1-56881-424-7. (englanniksi) 
  8. a b c Robert L. Cook & Loren Carpenter & Edwin Catmull: The Reyes Image Rendering Architecture (PDF) graphics.pixar.com. Viitattu 31.12.2020. (englanniksi) 
  9. Akenine-Möller, Tomas & Haines, Eric & Hoffman, Naty: Real-Time Rendering, s. 29. Third Edition. CRC Press, 2008. ISBN 978-1-56881-424-7. (englanniksi) 
  10. Ian Failes: RenderMan at 30: A Visual History vfxvoice.com. Viitattu 29.12.2020. (englanniksi) 

Aiheesta muuallaMuokkaa