กระบวนการแสดงผลมีบทบาทสำคัญในวงจร การพัฒนากราฟิกคอมพิวเตอร์ เราจะไม่เข้าสู่ความลึกมากเกินไปในที่นี้ แต่การอภิปรายเกี่ยวกับท่อ CG จะไม่สมบูรณ์โดยไม่ต้องพูดถึงเครื่องมือและวิธีการในการแสดงผลภาพ 3D
เช่นการพัฒนาภาพยนตร์
การแสดงผลเป็นแง่มุมที่ซับซ้อนที่สุดในด้านเทคนิคของการผลิต 3D แต่จริงๆแล้วมันสามารถเข้าใจได้ง่ายในบริบทของความคล้ายคลึงกันเช่นเดียวกับช่างภาพภาพยนตร์ต้องพัฒนาและพิมพ์ภาพถ่ายของเขาก่อนที่จะสามารถแสดงผลได้ผู้เชี่ยวชาญด้านกราฟิกคอมพิวเตอร์จะมีภาระหน้าที่คล้าย ๆ กัน ความจำเป็น
เมื่อศิลปินกำลังทำงาน ในฉาก 3 มิติ โมเดลที่เขาแต่งขึ้นนั้นเป็นตัวแทนทางคณิตศาสตร์ของจุดและพื้นผิว (โดยเฉพาะจุดยอดและรูปหลายเหลี่ยม) ในพื้นที่สามมิติ
การ แสดงผล คำหมายถึงการคำนวณที่ดำเนินการโดยเครื่องมือแสดงผล ของชุดซอฟต์แวร์ 3D เพื่อแปลฉากจากการประมาณทางคณิตศาสตร์ไปเป็นภาพ 2D ที่สรุปแล้ว ในระหว่างดำเนินการข้อมูลพื้นที่เชิงพื้นที่เนื้อสัมผัสและแสงทั้งหมดจะถูกรวมกันเพื่อกำหนดค่าสีของแต่ละพิกเซลในภาพที่ราบเรียบ
การแสดงผลสองประเภท
มีสองประเภทหลักของการแสดงผลแตกต่างหัวหน้าของพวกเขาคือความเร็วที่ภาพจะคำนวณและสรุป
- การแสดงผลแบบ เรียลไทม์ : การแสดงผลแบบ เรียลไทม์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเล่นเกมและกราฟิกแบบอินเทอร์แอคทีฟซึ่งต้องมีการคำนวณภาพจากข้อมูล 3D ด้วยความเร็วที่ไม่น่าเชื่อ
- การมีปฏิสัมพันธ์: เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ว่าผู้เล่นจะมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของเกมอย่างไรภาพจะต้องแสดงผลในแบบเรียลไทม์เมื่อการกระทำคลี่ออก
- เรื่องเกี่ยวกับความเร็ว: เพื่อให้การเคลื่อนที่ปรากฏขึ้นน้ำต้องมีการแสดงผลอย่างน้อย 18 ถึง 20 เฟรมต่อวินาที สิ่งที่น้อยกว่านี้และการกระทำจะปรากฏเร็วเกินไป
- วิธีการ: การแสดงผลเรียลไทม์ได้รับการปรับปรุงอย่างเห็นได้ชัดโดย ใช้ฮาร์ดแวร์กราฟิก (GPU) โดยเฉพาะและก่อนรวบรวมข้อมูลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ข้อมูลแสงสภาพแวดล้อมของเกมจะได้รับการคำนวณล่วงหน้าและ "อบ" ลงในไฟล์เนื้อสัมผัสของสภาพแวดล้อมเพื่อปรับปรุงความเร็วในการแสดงภาพ
- ออฟไลน์หรือการแสดงผลล่วงหน้า: การแสดงผลแบบออฟไลน์ใช้ในสถานการณ์ที่มีความเร็วน้อยกว่าปัญหาโดยทั่วไปแล้วการคำนวณโดยใช้ซีพียูมัลติคอร์แทนที่จะใช้ฮาร์ดแวร์กราฟิกเฉพาะ
- การคาดการณ์: การแสดงผลแบบออฟไลน์จะเกิดขึ้นบ่อยครั้งในงานแอนิเมชั่นและเอฟเฟ็กต์ที่ความซับซ้อนของภาพและ photorealism มีมาตรฐานสูงกว่ามาก เนื่องจากไม่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นในแต่ละเฟรมสตูดิโอขนาดใหญ่จึงเป็นที่รู้จักว่าทุ่มเทเวลาในการแสดงผลถึง 90 ชั่วโมงต่อเฟรมแต่ละรูปแบบ
- Photorealism: เนื่องจากการแสดงผลแบบออฟไลน์เกิดขึ้นภายในเฟรมเวลาเปิด, โฟโตเรชั่นที่สูงขึ้นสามารถทำได้มากกว่าการแสดงผลแบบเรียลไทม์ ตัวอักษรสภาพแวดล้อมพื้นผิวและพื้นผิวและพื้นผิวที่เกี่ยวข้องของพวกเขามักได้รับอนุญาตให้มีรูปหลายเหลี่ยมที่สูงขึ้นและไฟล์พื้นผิวละเอียด 4k (หรือสูงกว่า)
เทคนิคการแสดงผล
มีสามเทคนิคการคำนวณที่สำคัญสำหรับการแสดงผลส่วนใหญ่ แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียของตัวเองทำให้ทั้งสามตัวเลือกที่ทำงานได้ในบางสถานการณ์
- Scanline (หรือ rasterization): การแสดงผลของ Scanline ใช้เมื่อความเร็วเป็นสิ่งที่จำเป็นซึ่งทำให้เป็นเทคนิคในการเลือกใช้สำหรับการแสดงผลแบบเรียลไทม์และกราฟิกแบบโต้ตอบ แทนที่จะแสดงผลภาพพิกเซลต่อพิกเซลเครื่องแสดงผลภาพตัดปะจะคำนวณในรูปหลายเหลี่ยมตามรูปหลายเหลี่ยม เทคนิค Scanline ที่ใช้ร่วมกับแสงที่ได้รับการประมวลผลล่วงหน้า (อบ) สามารถบรรลุความเร็ว 60 เฟรมต่อวินาทีหรือสูงกว่าในการ์ดแสดงผลระดับไฮเอนด์
- Raytracing: ใน raytracing สำหรับทุกพิกเซลในฉากหนึ่งรังสีเอกซ์ (s) ของแสงจะถูกตรวจสอบจากกล้องไปยังวัตถุ 3 มิติที่ใกล้ที่สุด เรย์แสงจะถูกส่งผ่านหมายเลข "ตีกลับ" ซึ่งอาจรวมถึงการสะท้อนหรือการหักเหที่ขึ้นอยู่กับวัสดุในฉาก 3D สีของแต่ละพิกเซลคำนวณขึ้นตามอัลกอริทึมบนพื้นฐานการปฏิสัมพันธ์ของแสงกับวัตถุในเส้นทางที่มีการสืบค้น Raytracing มีความสามารถในการ photorealism มากกว่า scanline แต่ช้ากว่า exponentially
- Radiosity: ไม่เหมือน raytracing การคำนวณหาค่า radios เป็นอิสระจากกล้องและมีความละเอียดมากกว่า pixel-by-pixel ฟังก์ชั่นหลักของ radiosity คือการจำลองสีพื้นผิวได้อย่างถูกต้องมากขึ้นโดยการคำนวณการส่องสว่างทางอ้อม ความเร้าใจมักมีลักษณะเป็นเงาที่ค่อยๆอ่อนนุ่มและมีเลือดออกสีซึ่งแสงจากวัตถุที่มีสีสันสดใส "ตก" บนพื้นผิวบริเวณใกล้เคียง
- ในทางปฏิบัติ radiosity และ raytracing มักใช้ร่วมกันโดยใช้ข้อดีของแต่ละระบบเพื่อให้ได้ระดับที่น่าประทับใจของ photorealism
ซอฟต์แวร์การแสดงผล
แม้ว่าการแสดงผลจะขึ้นอยู่กับการคำนวณที่มีความซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อซอฟต์แวร์ของวันนี้ทำให้เข้าใจพารามิเตอร์ได้ง่ายซึ่งทำให้นักเขียนไม่จำเป็นต้องจัดการกับคณิตศาสตร์ต้นแบบ เครื่องมือแสดงผลจะรวมอยู่ในชุดซอฟต์แวร์ 3D ทุกชุดที่สำคัญและส่วนใหญ่รวมถึงชุดวัสดุและแสงที่ช่วยให้สามารถรับระดับ photorealism ได้อย่างน่าทึ่ง
เครื่องมือแสดงผลที่พบมากที่สุดสองแบบ:
- Mental Ray - จัดทำขึ้นพร้อมกับ Autodesk Maya Mental Ray มีความสามารถหลากหลายได้อย่างไม่น่าเชื่อค่อนข้างรวดเร็วและน่าจะเป็นตัวสร้างภาพที่มีคุณสมบัติเหมาะสมที่สุดสำหรับภาพตัวอักษรที่ต้องการการกระเจิงของพื้นผิว รังสีจิตจะใช้การรวมกันของ raytracing และ "illuminating global" (radiosity)
- V-Ray - โดยปกติคุณจะเห็น V-Ray ใช้ร่วมกับ 3DS Max-together ทั้งคู่จึงไม่มีใครเทียบได้สำหรับการสร้างภาพและการแสดงผลด้านสถาปัตยกรรม ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ VRay เหนือคู่แข่งคือเครื่องมือแสงสว่างและห้องสมุดวัสดุที่กว้างขวางสำหรับ arch-viz
การแสดงผลเป็นเรื่องทางเทคนิค แต่อาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจทีเดียวเมื่อคุณเริ่มต้นดูลึกซึ้งในเทคนิคทั่วไปบางอย่าง