Le processus de rendu joue un rôle crucial dans le cycle de développement de l’infographie.
Comme film en développement
Le rendu est l’aspect le plus complexe de la production 3D sur le plan technique, mais il peut être compris assez facilement dans le contexte d’une analogie: tout comme un photographe de film doit développer et imprimer ses photos avant de pouvoir les afficher, les professionnels de l’informatique doivent en faire autant. nécessité.
Lorsqu'un artiste travaille sur une scène 3D, les modèles qu'il manipule sont en réalité une représentation mathématique de points et de surfaces (plus précisément de sommets et de polygones) dans un espace tridimensionnel.
Le terme rendu fait référence aux calculs effectués par le moteur de rendu d’un logiciel 3D pour traduire la scène d’une approximation mathématique en une image 2D finalisée. Au cours du processus, les informations spatiales, texturales 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 types principaux de rendu, leur principale différence étant la vitesse à laquelle les images sont calculées et finalisées.
- Rendu en temps réel: Le rendu en temps réel est principalement utilisé dans les jeux et les graphiques interactifs, où les images doivent être calculées à partir d'informations 3D à un rythme incroyablement rapide. Comme il est impossible de prédire exactement comment un joueur va interagir avec l'environnement de jeu, les images doivent être rendues en temps réel au fur et à mesure du déroulement de l'action.
- La vitesse, ça compte: Pour que le mouvement soit fluide, un minimum de 18 à 20 images par seconde doit être affiché à l'écran. Rien de moins que cela et l'action semblera agitée.
- Les méthodes: Le rendu en temps réel est considérablement amélioré par un matériel graphique dédié et par la pré-compilation autant d'informations que possible. Une grande partie des informations sur l’éclairage d’un environnement de jeu est pré-calculée et «intégrée» directement dans les fichiers de texture de l’environnement pour améliorer la vitesse de rendu.
- Hors ligne ou pré-rendu: Le rendu hors ligne est utilisé dans les situations où la vitesse pose moins de problèmes, les calculs étant généralement effectués à l'aide de processeurs multicœurs plutôt que de matériel graphique dédié. Le rendu hors ligne apparaît le plus souvent dans l'animation et les effets, dans lesquels la complexité visuelle et le photoréalisme sont soumis à des normes bien plus élevées. Comme il n’ya aucune imprévisibilité quant à ce qui apparaîtra dans chaque image, il est connu que les grands studios consacrent jusqu’à 90 heures au temps de rendu des images individuelles.
- Photoréalisme Le rendu hors ligne ayant lieu dans un laps de temps indéterminé, il est possible d'atteindre des niveaux de photoréalisme supérieurs à ceux du rendu en temps réel. Les caractères, les environnements et les textures et éclairages associés autorisent généralement un nombre de polygones plus élevé et des fichiers de texture de résolution 4k (ou supérieure).
Techniques de rendu
Trois techniques de calcul majeures sont utilisées pour la plupart des rendus. Chacune présente ses propres avantages et inconvénients, rendant les trois options viables dans certaines situations.
- Scanline (ou rastérisation): Le rendu Scanline est utilisé lorsque la vitesse est une nécessité, ce qui en fait la technique de choix pour le rendu en temps réel et les graphiques interactifs. Au lieu de restituer une image pixel par pixel, les rendus de ligne de balayage sont calculés polygone par polygone. Les techniques Scanline utilisées conjointement avec un éclairage précalculé (cuit) peuvent atteindre une vitesse de 60 images par seconde ou mieux sur une carte graphique haut de gamme.
- Tracé laser: En lancer de rayons, pour chaque pixel de la scène, un ou plusieurs rayons de lumière sont tracés de la caméra à l'objet 3D le plus proche. Le rayon lumineux passe ensuite à travers un nombre défini de "rebonds", qui peuvent inclure une réflexion ou une réfraction en fonction des matériaux de la scène 3D. La couleur de chaque pixel est calculée de manière algorithmique en fonction de l'interaction du rayon lumineux avec des objets dans son trajet tracé. Le lancer de rayons est capable d'un photoréalisme supérieur à celui de la ligne de balayage, mais il est exponentiellement plus lent.
- Radiosité: Contrairement au lancer de rayons, la radiosité est calculée indépendamment de la caméra et est orientée surface plutôt que pixel par pixel. La fonction première de la radiosité est de simuler avec plus de précision la couleur de surface en tenant compte de l’éclairement indirect (lumière diffuse renvoyée). La radiosité est généralement caractérisée par des ombres douces et dégradées et un saignement des couleurs, où la lumière provenant d'objets de couleur vive "saigne" sur les surfaces voisines.
En pratique, la radiosité et le lancer de rayons sont souvent utilisés conjointement, exploitant les avantages de chaque système pour atteindre des niveaux impressionnants de photoréalisme.
Logiciel de rendu
Bien que le rendu repose sur des calculs incroyablement sophistiqués, le logiciel actuel fournit des paramètres faciles à comprendre qui permettent à un artiste de ne jamais avoir à traiter les mathématiques sous-jacentes. Un moteur de rendu est inclus dans chaque suite logicielle 3D majeure et la plupart d'entre eux incluent des packages de matériaux et d'éclairage permettant d'atteindre des niveaux de photoréalisme époustouflants.
Les deux moteurs de rendu les plus courants:
- Rayon mental: Emballé avec Autodesk Maya. Mental Ray est incroyablement polyvalent, relativement rapide et probablement le moteur de rendu le plus compétent pour les images de personnages nécessitant une diffusion sous la surface. Rayon mental utilise une combinaison de raytracing et "illumination globale" (radiosité).
- V-RayRemarque: vous voyez généralement que V-Ray est utilisé avec 3DS Max. La paire est donc absolument incomparable pour la visualisation architecturale et le 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 arch-viz.
Le rendu est un sujet technique, mais peut être très intéressant lorsque vous commencez à examiner de plus près certaines des techniques courantes.
