Руководство по 3D-рендерингу

3D-рендеринг — это создание фотореалистичного 2D-изображения с помощью 3D-моделей. 3D-рендеринг — это последний этап процесса 3D-визуализации, который включает в себя создание моделей объектов, текстурирование этих объектов и добавление освещения в сцену.

ПО для 3D-рендеринга анализирует все данные, связанные с 3D-моделью, и преобразовывает их в 2D-изображение. Благодаря новым возможностям текстурирования и освещения 2D-изображение может быть неотличимым от реальной фотографии или стилизованным — все зависит от художника и от цели визуализации.

Термины «3D-рендеринг» и «3D-визуализация» в некоторых случаях взаимозаменяемы, но 3D-рендеринг — это фактически финальная стадия процесса 3D-визуализации. Вот этапы 3D-визуализации, которая завершается 3D-рендерингом.

Есть несколько способов создания 3D-модели или всей сцены. Некоторые приложения для скульптинга позволяют создавать и формировать многоугольники, из которых составляется 3D-объект. Этот метод моделирования подходит для создания объектов живой природы (растений, людей и т. д.), поскольку он обеспечивает художественную интерпретацию нестандартных форм.

Существуют и альтернативные подходы. Другие инструменты моделирования ориентированы не на построение многоугольников, а на работу с кромками и поверхностями в трехмерном пространстве. Этот метод создания 3D-объектов обеспечивает высокую математическую точность, и такие инструменты часто используются в промышленном дизайне или в системах автоматизированного проектирования (CAD).

Еще один способ — «сканирование» существующего реального объекта с помощью специального инструмента. На основе данных, полученных в результате такого «сканирования», можно воссоздать объект в трехмерном пространстве. Также можно использовать метод процедурной генерации, когда программа автоматически формирует модель с учетом предварительно заданных математических правил.

Какой бы способ создания 3D-модели вы ни выбрали, следующим этапом будет 3D-текстурирование.

Многоугольники определяют форму 3D-объектов, но сами по себе они не окрашены, на их поверхности нет деталей. Художник может назначить текстуру каждому многоугольнику в 3D-объекте. Текстуры могут быть простыми монохромными или могут имитировать внешний вид любой поверхности — от природных материалов, таких как камень или дерево, до промышленных металлических или пластиковых поверхностей.

Один 3D-объект может состоять из тысяч или даже миллионов многоугольников. Это может быть изящный современный кухонный блендер или слон с шероховатой кожей — в основе все равно будет объект, созданный из многоугольников и бесцветных поверхностей. Чем лучше подобраны 3D-материалы, тем реалистичнее выглядит 3D-объект. С помощью текстур можно не только придать объекту отражательную способность или цвет, но и добавить мелкие детали, такие как швы на ткани или ряды заклепок вдоль края металлической поверхности. Создание таких деталей занимало бы очень много времени, если бы пришлось добавлять их вручную.

3D-объекты должны выглядеть так же, как в реальном мире. Это особенно актуально для таких распространенных сценариев использования, как архитектурный рендеринг и архитектурная визуализация, которые позволяют превратить базовый поэтажный план в четкую концепцию будущего здания.

Реалистичные источники света позволяют превратить набор полигональных объектов в реалистичное пространство. Однако 3D-дизайнеры, как правило, не рисуют свет или тени. Вместо этого они настраивают параметры 3D-сцены, такие как направление и интенсивность света, а также тип источника света, направленного на разные объекты.

Текстуры, созданные с помощью набора инструментов Adobe Substance 3D, по умолчанию соответствуют принципам физически корректного рендеринга (Physically Based Rendering, PBR) и поэтому выглядят реалистичными при любом освещении. Деревянный стол выглядит деревянным независимо от того, где он находится — на солнечной террасе, в помещении или даже в подземелье.

Следует помнить, что некоторые поверхности и материалы отражают свет и определенным образом взаимодействуют с ним. Стекло и лед прозрачны, поэтому они отражают и преломляют свет. Свет играет на поверхности воды и других жидкостей, а призмы при определенном освещении создают маленькие радуги. Сцена с точным текстурированием и тщательно подобранным освещением становится притягательной и выразительной.

После создания 3D-объектов, добавления текстур и освещения начинается процесс 3D-рендеринга. Его автоматически выполняет компьютерная программа, которая создает «снимок» сцены с заданного ракурса. В результате получается 2D-изображение 3D-сцены.

С помощью ПО для рендеринга можно создать одно изображение или быстро визуализировать несколько изображений, чтобы создать иллюзию движения в реальном времени.

Единого стандарта рендеринга нет. Можно использовать различные методы, которые определяют качество визуализации, например рендеринг в реальном времени, трассировку лучей и другие. Чтобы узнать больше о возможностях графического и центрального процессоров, перейдите на страницу с требованиями к аппаратному обеспечению для работы с 3D-объектами в приложениях Adobe.