Что такое рендеринг
Рассказываем, как из 3D-моделей получаются реалистичные визуализации, а из линейных рисунков — детализированные.


Иллюстрация: Полина Честнова для Skillbox Media
У слова «рендеринг» несколько значений.
Обычно этот термин используют в 3D, так называют преобразование трёхмерной сцены из компьютерной программы в картинку или видео, которые увидит пользователь. Это финальный этап работы над 3D-графикой. Благодаря рендеру на объектах корректно отображаются текстуры, освещение, тени.
В 2D рендерингом называют доработку рисунка: окрашивание, детализацию, прорисовку текстур и светотени.

Изображение: Asmaa Sayed / Behance
В видеомонтаже процесс сведения ролика — это тоже рендеринг. Когда аудиодорожки, фрагменты видео, надписи и графические элементы объединяются.
Разберёмся поподробнее, для чего используют рендеринг, и остановимся на применении в 3D: рассмотрим, какой софт при этом нужен и какие существуют техники.
Где используют рендеринг
С рендерингом сталкиваются специалисты, которые работают с 3D и анимацией, 2D-графикой и обработкой видео в разных областях.
3D-иллюстрации
Трёхмерную графику используют на сайтах, в айдентике, в рекламе. Перед тем как иллюстрация попадёт на макет, её нужно отрендерить.

Скриншот: сайт Fluks / Skillbox Media
Моушн-дизайн
Иногда используют не статичные иллюстрации, а движущиеся элементы. Готовая анимация также получается благодаря рендеру.

Изображение: Jenya Gor / Dribbble

Читайте также:
Дизайн интерьеров
Рендеринг позволяет детально визуализировать отделку, мебель и декор в комнате. Благодаря этому заказчик сразу видит, какой результат получит.

Изображение: Foyr

Читайте также:
CG и концепт-арт
Как мы уже сказали, 2D-художники делают рендер вручную, но процесс очень похож на работу программы для 3D. Художник постепенно детализирует рисунок, двигаясь от общего к частному: сначала тень, затем цвета объектов, текстуры. Так работают при создании 2D-иллюстраций и концептов.

Геймдев
В игры заливают отрендеренные текстуры, карты нормалей и отражений. Поэтому компьютер пользователя может быстро выводить их на экран.
Монтаж видео для кино и рекламы
Рендеринг используется не только в 3D. Есть ещё рендеринг видеодорожки — процесс, при котором все фрагменты ролика, надписи, дополнительные графические элементы и аудио объединяются в цельное видео.
Как проходит рендеринг в 3D
Когда 3D-художник или дизайнер делает модель в программе, она зачастую отображается на экране в упрощённом виде, без деталей. В ходе рендеринга программа точно визуализирует настройки, которые задал пользователь:
- Форму моделей.
- Освещение. В 3D-сцене может быть один или несколько источников света, у каждого настраивают мягкость, удалённость от объектов, цветовую температуру и другие параметры. Всё это программа вычисляет при рендере для точной передачи светотени.
- Материалы. Объекты могут быть более глянцевыми или матовыми, иметь высокую или низкую отражательную способность, быть прозрачными или непрозрачными. За это отвечают материалы. Например, если выбрать металл, он по умолчанию будет глянцевым и отражать соседние объекты. А у пластика такого сильного блеска и отражательной способности не будет. Иногда помимо материала также накладывают текстуры: можно имитировать древесину или ткань, а также нанести на объект любой желаемый паттерн.
- Камера. Рендеринг делается под определённым углом. За ракурс отвечают настройки камеры.
Рендеринг может происходить в режиме реального времени. Некоторые движки моментально рендерят картинку, пока пользователь над ней работает.
Также есть финальный рендеринг: для нагруженных сцен, анимации, изображений с высокой детализацией. В зависимости от сложности сцены и технических характеристик компьютера финальный рендеринг будет занимать разное количество времени — иногда это десятки часов. В процессе задействован процессор ПК (CPU) или графический процессор видеокарты (GPU). Иногда они работают одновременно.
Движки для рендеринга
Redshift
Движок от Autodesk позволяет визуализировать высокополигональные сцены, создавать тяжёлые текстуры и отображать изменения в режиме реального времени. Движок ориентирован на высокую производительность и подходит для профессиональной работы. Интегрируется с популярными программами для 3D-моделирования: Autodesk Maya, 3ds Max, Cinema 4D, Blender, Foundry Katana.

Кадр: ThomHaig / Vimeo
Arnold
Ещё один движок от Autodesk по функционалу практически эквивалентен Redshift. Различаются нюансы интерфейса и процесса работы, но в финале можно получить почти идентичный результат. Arnold позволяет создавать фотореалистичные сцены, рендеры для киноиндустрии. Интегрируется с Maya, Cinema 4D и Houdini.

Изображение: Greyscalegorilla
Octane
Движок часто используют в игровой индустрии. Он позволяет визуализировать детализированные материалы и оснащён инструментами для устранения шума на основе ИИ. Интегрируется с Blender, Houdini и LightWave 3D.

Изображение: IAmag
V-Ray
Движок, который преимущественно используют для фотореалистичных визуализаций интерьера или экстерьера. Он отличается большим количеством тонких настроек под разные задачи, но при этом довольно трудный для освоения. Интегрируется с 3ds Max, Houdini, SketchUp, Maya, Rhino, Unreal Engine, Cinema 4D и Blender.

Изображение: Chaos
Corona Renderer
По функционалу Corona Renderer аналогичен V-Ray, его также часто выбирают для интерьерной и экстерьерной визуализации. При этом меню более простое, и новичкам в нём проще разобраться. Интегрируется с Archicad, Maya, Cinema 4D, Blender, Rhino.

Изображение: Chaos Corona
Основные понятия рендеринга в 3D
Дифракция — процесс, при котором луч света огибает объект.
Преломление — изгиб луча при столкновении с объектом.
Прозрачность — свойство объекта, при котором лучи света проходят через него насквозь.
Полупрозрачность — рассеивание света, проходящего через объект.
Непрямое освещение — свет, который не исходит от источника, а отражён от какой-то поверхности.
Каустика — вариация непрямого освещения, при котором свет отражается от искривлённой поверхности. Например, от волн воды.
Фоггинг — эффект тумана или дождя, при котором свет становится тусклее.
Бамп-мэппинг — моделирование неровностей на поверхности, которые имитируют разные материалы.
Карта нормалей — продвинутая версия бамп-мэппа, создаёт иллюзию глубины и визуализирует более детализированное изображение.
Эмбиент — модель затенения, которая вычисляет интенсивность света, доходящего до поверхности, и делает изображение реалистичнее.
Оклюжен — функция, отключающая рендеринг объектов, которые не видны камере.
Кеинг — процесс совмещения нескольких слоёв, когда цвет используется в качестве маски.
Больше интересного про дизайн в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!