Qu’est-ce que le rendu 3D dans le pipeline CG ?

Qu’est-ce que le rendu 3D dans le pipeline CG ?

Le processus de rendu joue un rôle essentiel dans le cycle de développement de l’infographie. Le rendu est l’aspect techniquement le plus complexe de la production 3D, mais il est en fait facile à comprendre par analogie : tout comme un directeur de la photographie doit développer et imprimer des photos avant de pouvoir les afficher, les professionnels de l’infographie sont accablés par une nécessité similaire.

Lorsqu’un artiste travaille sur une scène 3D, les modèles qu’il manipule sont en fait des représentations mathématiques de points et de surfaces (plus précisément, des sommets et des polygones) dans l’espace 3D.

Le terme rendu fait référence aux calculs effectués par le moteur de rendu d’un progiciel 3D pour convertir une scène d’une approximation mathématique à l’image 3D finale. Au cours de ce processus, les informations spatiales, de texture et d’éclairage de la scène entière sont combinées pour déterminer la valeur de couleur de chaque pixel de l’image aplatie.

Deux types de rendu

Il existe deux principaux types de rendu, et leur principale différence est la vitesse à laquelle l’image est calculée et finalisée.

1. rendu en temps réel: Le rendu en temps réel est le plus couramment utilisé dans les jeux et les graphiques interactifs, où les images doivent être calculées à partir d’informations 3D à des vitesses incroyablement rapides. Puisqu’il est impossible de prédire exactement comment le joueur va interagir avec l’environnement du jeu, l’image doit être rendue « en temps réel » au fur et à mesure que l’action se déroule.
2. la vitesse compte: Pour que le mouvement paraisse fluide, il doit être rendu à l’écran à au moins 18 à 20 images par seconde. Tout ce qui est plus petit que cela et l’action apparaîtra saccadée.
3. méthode: Le rendu en temps réel est grandement amélioré avec un matériel graphique dédié et autant d’informations précompilées que possible. De nombreuses informations d’éclairage pour l’environnement de jeu sont pré-calculées et « intégrées » directement dans les fichiers de texture de l’environnement pour un rendu plus rapide.
4. Hors ligne ou pré-rendu: le rendu hors ligne est utilisé lorsque la vitesse n’est pas un problème et que les calculs sont généralement effectués à l’aide d’un processeur multicœur plutôt que d’un matériel graphique dédié. Le rendu hors ligne est le plus courant dans les travaux d’animation et d’effets, où la complexité visuelle et le photoréalisme sont plus exigeants. Puisqu’il n’y a pas d’imprévisibilité quant à ce qui apparaîtra dans chaque image, les grands studios sont connus pour utiliser jusqu’à 90 heures de temps de rendu pour une seule image.
5. le réalisme: Étant donné que le rendu hors ligne se produit dans un laps de temps ouvert, un niveau de photoréalisme supérieur peut être atteint par rapport au rendu en temps réel. Les personnages, les environnements et leurs textures et lumières associées permettent généralement un nombre de polygones plus élevé et des fichiers de texture de résolution 4k (ou supérieure).

technologie de rendu

La plupart des rendus utilisent trois techniques informatiques principales. Chacun a ses propres avantages et inconvénients, et dans certains cas, les trois options sont viables.

• scanline (ou pixellisation): utilisez le rendu par lignes de balayage lorsque la vitesse est requise, ce qui en fait la technologie de choix pour le rendu en temps réel et les graphiques interactifs. Au lieu de restituer l’image pixel par pixel, le rendu de lignes de balayage calcule sur une base polygone par polygone. La technologie Scanline est utilisée en conjonction avec un éclairage précalculé (cuit) pour atteindre 60 images par seconde ou plus sur les cartes graphiques haut de gamme.
• tracé laser: Dans le lancer de rayons, pour chaque pixel de la scène, un ou plusieurs rayons sont tracés de la caméra à l’objet 3D le plus proche. La lumière passe alors par un certain nombre de « rebonds », qui peuvent inclure des réflexions ou des réfractions, selon les matériaux de la scène 3D. La couleur de chaque pixel est calculée de manière algorithmique en fonction de l’interaction du rayon avec les objets sur sa trajectoire tracée. Le lancer de rayons est plus photoréaliste que la ligne de balayage, mais exponentiellement plus rapide.
• Éclat: Contrairement au lancer de rayons, la radiosité est calculée indépendamment de la caméra et est orientée en surface, et non par pixel. La fonction principale de la radiosité est de simuler plus précisément la couleur de la surface en tenant compte de l’éclairage indirect (lumière diffuse réfléchie). L’éclat est souvent caractérisé par un dégradé doux et un saignement des couleurs, où la lumière des objets aux couleurs vives « se déverse » sur les surfaces proches.

Dans la pratique, la radiosité et le lancer de rayons sont souvent utilisés conjointement, tirant parti des atouts de chaque système pour obtenir un photoréalisme impressionnant.

logiciel de rendu

Alors que le rendu repose sur des calculs extrêmement complexes, le logiciel d’aujourd’hui fournit des paramètres faciles à comprendre afin que les artistes n’aient pas à s’occuper des mathématiques de base. Chaque suite logicielle 3D majeure comprend un moteur de rendu, dont la plupart incluent des packages de matériaux et d’éclairage pour un photoréalisme époustouflant.

Les deux moteurs de rendu les plus courants

• rayon mental: Fourni avec Autodesk Maya. Mental Ray est très polyvalent, relativement rapide et probablement le meilleur moteur de rendu pour les images de personnages nécessitant une diffusion souterraine. Mental ray utilise une combinaison de lancer de rayons et d’illumination globale (radiance).
• Rayon V: Vous verrez souvent V-Ray combiné avec 3DS Max – une combinaison absolument inégalée en matière de visualisation architecturale et de rendu d’environnement. Les principaux avantages de VRay par rapport à ses concurrents sont ses outils d’éclairage et sa vaste bibliothèque de matériaux pour la visualisation architecturale.

Le rendu est un sujet technique, mais il peut être très intéressant lorsque vous commencez vraiment à vous plonger dans certaines techniques courantes.

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