रेंडरिंग (कंप्यूटर ग्राफिक्स)



रेंडरिंग या इमेज सिंथेसिस एक कंप्यूटर प्रोग्राम के माध्यम से एक 2 डी मॉडल या 3 डी मॉडल एक  गैर-फोटोरिअलिस्टिक प्रतिपादन, कंप्यूटर प्रोग्राम  के माध्यम से  या  गैर-फोटोरिअलिस्टिक छवि बनाने की प्रक्रिया है। परिणामी छवि को रेंडर के रूप में संदर्भित किया जाता है। कई मॉडलों को एक दृश्य फ़ाइल में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें सख्ती से परिभाषित भाषा या   डेटा संरचना  में ऑब्जेक्ट शामिल हैं। दृश्य फ़ाइल ज्यामिति, दृष्टिकोण, बनावट, कंप्यूटर ग्राफिक्स प्रकाश व्यवस्था  प्रकाश व्यवस्था और आभासी दृश्य के विवरण का वर्णन करती है। प्रतिपादन और छायांकन जानकारी शामिल है। दृश्य फ़ाइल में निहित डेटा को तब संसाधित करने के लिए एक रेंडरिंग प्रोग्राम में पास किया जाता है और एक डिजिटल छवि या  रेखापुंज ग्राफिक्स   फ़ाइल में आउटपुट किया जाता है। रेंडरिंग शब्द एक कलाकार द्वारा एक दृश्य के प्रतिपादन को संदर्भित करता है। छाप की अवधारणा के अनुरूप है। शब्द  प्रतिपादन समीकरण  का उपयोग अंतिम वीडियो आउटपुट का उत्पादन करने के लिए वीडियो संपादन कार्यक्रमों में प्रभावों की गणना करने की प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए भी किया जाता है।

रेंडरिंग 3 डी कंप्यूटर ग्राफिक्स  के प्रमुख उप-विषयों में से एक है, और व्यवहार में यह हमेशा दूसरों से जुड़ा होता है।यह  ग्राफिक्स पाइपलाइन  में अंतिम प्रमुख कदम है,जिससे मॉडल और एनीमेशन को उनकी अंतिम रूप दिया जाता है।1970 के  वास्तविक समय कंप्यूटर ग्राफिक्स के बाद से कंप्यूटर ग्राफिक्स के बढ़ते परिष्कार के साथ, यह एक अधिक विशिष्ट विषय बन गया है।

रेंडरिंग में आर्किटेक्चरल रेंडरिंग, वीडियो गेम,  सिमुलेशन ,  मूवी और टीवी विज़ुअल इफेक्ट्स, और डिज़ाइन विज़ुअलाइज़ेशन का उपयोग होता है, प्रत्येक सुविधाओं और तकनीकों के एक अलग संतुलन को नियोजित करता है। रेंडरर्स की एक विस्तृत विविधता उपयोग के लिए उपलब्ध है। कुछ को बड़े मॉडलिंग और एनीमेशन पैकेज में एकीकृत किया गया है, कुछ स्टैंड-अलोन हैं, और कुछ मुक्त ओपन-सोर्स प्रोजेक्ट हैं। आंतरिक रूप से, एक रेंडरर  प्रकाशिकी , विजुअल सिस्टम, गणित और  सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग  विकास सहित कई विषयों पर आधारित सावधानीपूर्वक तैयार किया गया कार्यक्रम है।

हालांकि रेंडरिंग विधियों के तकनीकी विवरण अलग-अलग होते हैं, एक दृश्य फ़ाइल में संग्रहीत 3डी प्रतिनिधित्व से स्क्रीन पर 2डी छवि बनाने में आने वाली सामान्य चुनौतियों को ग्राफ़िक्स प्रोसेसिंग युनिट  जैसे प्रतिपादन डिवाइस में ग्राफिक्स पाइपलाइन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एक GPU एक उद्देश्य-निर्मित डिवाइस है जो जटिल प्रतिपादन गणना करने में सीपीयू की सहायता करता है। यदि किसी दृश्य को आभासी प्रकाश व्यवस्था के तहत अपेक्षाकृत यथार्थवादी और पूर्वानुमानित दिखना है, तो रेंडरिंग सॉफ़्टवेयर को रेंडरिंग समीकरण को हल करना चाहिए। रेंडरिंग समीकरण सभी प्रकाश घटनाओं के लिए जिम्मेदार नहीं है, बल्कि इसके बजाय कंप्यूटर जनित इमेजरी के लिए सामान्य प्रकाश मॉडल के रूप में कार्य करता है।

3D ग्राफ़िक्स के मामले में, दृश्यों को प्री-रेंडर किया जा सकता है या रीयलटाइम में जेनरेट किया जा सकता है। प्री-रेंडरिंग एक धीमी, कम्प्यूटेशनल रूप से गहन प्रक्रिया है जो आम तौर पर फिल्म निर्माण के लिए उपयोग की जाती है, जहां दृश्यों को समय से पहले उत्पन्न किया जा सकता है, जबकि रीयल-टाइम रेंडरिंग अक्सर 3डी वीडियो गेम और अन्य एप्लिकेशन के लिए किया जाता है जो गतिशील रूप से दृश्य बनाते हैं। 3D हार्डवेयर त्वरक  रियलटाइम रेंडरिंग प्रदर्शन को बेहतर बना सकते हैं।

उपयोग
जब प्री-इमेज (एक वायरफ्रेम स्केच आमतौर पर) पूरा हो जाता है, तो रेंडरिंग का उपयोग किया जाता है, जो बिटमैप बनावट  या  प्रक्रियात्मक बनावट, रोशनी,  उभार का मानचित्रण  और अन्य वस्तुओं के सापेक्ष स्थिति में जोड़ता है। परिणाम एक पूर्ण छवि है जिसे उपभोक्ता या इच्छित दर्शक देखता है।

मूवी एनिमेशन के लिए, इस तरह के एनीमेशन बनाने में सक्षम प्रोग्राम में कई छवियों (फ्रेम) को प्रस्तुत किया जाना चाहिए, और एक साथ सिलाई की जानी चाहिए। अधिकांश 3D छवि संपादन प्रोग्राम ऐसा कर सकते हैं।

सुविधाएँ
कई दृश्य सुविधाओं के संदर्भ में एक प्रदान की गई छवि को कई दृश्य विशेषताओं के रूप में समझा जा सकता है। अनुसंधान और विकास का प्रतिपादन काफी हद तक इन्हें कुशलता से अनुकरण करने के तरीके खोजने के लिए प्रेरित किया गया है। कुछ विशेष एल्गोरिदम और तकनीकों से सीधे संबंधित होते हैं, जबकि अन्य एक साथ निर्मित होते हैं।


 * छायांकन - किसी सतह का रंग और चमक प्रकाश के साथ कैसे बदलती है।
 * बनावट-मानचित्रण - सतहों पर विस्तार से आवेदन करने का एक तरीका।
 * बम्प-मैपिंग - सतहों पर छोटे पैमाने पर उबड़-खाबड़पन का अनुकरण करने की एक विधि।
 * फॉगिंग/भाग लेने वाला माध्यम - गैर-स्पष्ट वातावरण या हवा से गुजरने पर प्रकाश कितना मंद हो जाता है।
 * छाया - प्रकाश में बाधा डालने का प्रभाव।
 * नरम छाया –  आंशिक रूप से अस्पष्ट प्रकाश स्रोतों के कारण अलग-अलग अंधेरा।
 * प्रतिबिंब (कंप्यूटर ग्राफिक्स) –  दर्पण जैसा या अत्यधिक चमकदार प्रतिबिंब।
 * पारदर्शिता  (प्रकाशिकी)- पारदर्शिता (ग्राफिक) या अस्पष्टता - ठोस वस्तुओं के माध्यम से प्रकाश का तेज संचरण।
 * पारभासी - ठोस वस्तुओं के माध्यम से प्रकाश का अत्यधिक बिखरा हुआ संचरण।
 * अपवर्तन –  पारदर्शिता से संबंधित प्रकाश का मुड़ना।
 * विवर्तन –   किसी वस्तु या छिद्र से गुजरने वाले प्रकाश का झुकना, फैलना और हस्तक्षेप करना जो किरण को बाधित करता है।
 * वैश्विक चमक –   सीधे प्रकाश स्रोत (जिसे वैश्विक रोशनी के रूप में भी जाना जाता है) के बजाय अन्य सतहों से परावर्तित प्रकाश द्वारा रोशन की गई सतहें।
 * कास्टिक (प्रकाशिकी) (अप्रत्यक्ष रोशनी का एक रूप) - किसी चमकदार वस्तु से प्रकाश का परावर्तन, या किसी पारदर्शी वस्तु के माध्यम से प्रकाश का ध्यान केंद्रित करना, किसी अन्य वस्तु पर उज्ज्वल हाइलाइट्स उत्पन्न करना।
 * क्षेत्र की गहराई –  फोकस में वस्तु के सामने या पीछे बहुत दूर होने पर वस्तुएं धुंधली या फोकस से बाहर दिखाई देती हैं।
 * धीमी गति –  हाई-स्पीड मोशन, या कैमरे की गति के कारण ऑब्जेक्ट धुंधले दिखाई देते हैं।
 * गैर-फोटोयथार्थवादी प्रतिपादन - एक कलात्मक शैली में दृश्यों का प्रतिपादन, जिसका उद्देश्य पेंटिंग या रेखाचित्र जैसा दिखना है।

तकनीक
कई प्रतिपादन एल्गोरिदम पर शोध किया गया है, और प्रतिपादन के लिए उपयोग किए जाने वाले सॉफ़्टवेयर अंतिम छवि प्राप्त करने के लिए कई अलग-अलग तकनीकों को नियोजित कर सकते हैं।

एक दृश्य में प्रकाश के प्रत्येक कण का पता लगाना लगभग हमेशा पूरी तरह से अव्यावहारिक होता है और इसमें बहुत अधिक समय लगता है। यहां तक कि एक छवि बनाने के लिए काफी बड़े हिस्से को ट्रेस करने में भी बहुत अधिक समय लगता है यदि नमूनाकरण को बुद्धिमानी से प्रतिबंधित नहीं किया गया है।

इसलिए, अधिक कुशल प्रकाश परिवहन मॉडलिंग तकनीकों के कुछ ढीले परिवार सामने आए हैं: चौथे प्रकार की प्रकाश परिवहन तकनीक, प्रसंग ग्राफिक्स)  को सामान्य रूप से एक प्रतिपादन तकनीक के रूप में लागू नहीं किया जाता है, बल्कि प्रकाश के मार्ग की गणना करता है क्योंकि यह प्रकाश स्रोत को छोड़ देता है और सतहों को रोशन करता है। इन सतहों को सामान्य रूप से अन्य तीन तकनीकों में से एक का उपयोग करके डिस्प्ले में प्रस्तुत किया जाता है।
 * रेखापुंज,जिसमें स्कैनलाइन प्रतिपादन  भी शामिल है, उन्नत ऑप्टिकल प्रभावों के बिना दृश्य में वस्तुओं को ज्यामितीय रूप से एक छवि तल पर प्रोजेक्ट करता है;
 * रे कास्टिंग को एक विशिष्ट दृष्टिकोण से देखा गया है, केवल ज्यामिति और प्रतिबिंब तीव्रता के बहुत बुनियादी ऑप्टिकल कानूनों के आधार पर देखी गई छवि की गणना, और शायद कलाकृतियों को कम करने के लिए  मोंटे कार्लो विधि  तकनीकों का उपयोग करता है;
 * रे ट्रेसिंग (ग्राफिक्स) रे कास्टिंग के समान है, लेकिन अधिक उन्नत ऑप्टिकल सिमुलेशन को नियोजित करता है, और सामान्य रूप से गति से अधिक यथार्थवादी परिणाम प्राप्त करने के लिए मोंटे कार्लो तकनीकों का उपयोग करता है जो अक्सर परिमाण के आदेश के आदेश होते हैं।

उचित लागत पर पर्याप्त अच्छे परिणाम प्राप्त करने के लिए अधिकांश उन्नत सॉफ़्टवेयर में दो या अधिक तकनीकों का संयोजन होता है।

एक अन्य अंतर छवि क्रम एल्गोरिदम के बीच है, जो छवि और वस्तु आदेश प्रतिपादन   के पिक्सेल पर पुनरावृति करता है, और वस्तु क्रम एल्गोरिदम, जो दृश्य में वस्तुओं पर पुनरावृति करता है। सामान्य रूप से ऑब्जेक्ट ऑर्डर अधिक कुशल होता है, क्योंकि सामान्य रूप से पिक्सेल की तुलना में एक दृश्य में कम ऑब्जेक्ट होते हैं।

स्कैनलाइन रेंडरिंग और रेखापुभीकरण
किसी छवि के उच्च-स्तरीय प्रतिनिधित्व में आवश्यक रूप से पिक्सेल से भिन्न डोमेन में तत्व शामिल होते हैं। इन तत्वों को आदिम के रूप में संदर्भित किया जाता है। एक योजनाबद्ध रेखाचित्र में, उदाहरण के लिए, रेखा खंड और वक्र आदिम हो सकते हैं। ग्राफिकल यूजर इंटरफेस में, विंडोज़ और बटन आदिम हो सकते हैं। 3डी मॉडल के प्रतिपादन में, अंतरिक्ष में त्रिभुज और बहुभुज आदिम हो सकते हैं।

यदि पिक्सेल-दर-पिक्सेल (छवि क्रम) प्रतिपादन के लिए दृष्टिकोण अव्यावहारिक है या किसी कार्य के लिए बहुत धीमा है, तो प्रतिपादन के लिए एक आदिम-दर-आदिम (ऑब्जेक्ट ऑर्डर) दृष्टिकोण उपयोगी साबित हो सकता है। यहां, प्रत्येक आदिम के माध्यम से एक लूप, यह निर्धारित करता है कि छवि में कौन से पिक्सेल प्रभावित होते हैं, और तदनुसार उन पिक्सेल को संशोधित करते हैं। इसे रेखांकन कहा जाता है, और यह सभी मौजूदा चित्रोपमा पत्रक  द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रतिपादन विधि है।

रेखांकन पिक्सेल-दर-पिक्सेल प्रतिपादन की तुलना में अक्सर तेज़ होता है। सबसे पहले, छवि के बड़े क्षेत्र आदिम से मुक्त हो सकते हैं; रेखांकन इन क्षेत्रों की उपेक्षा करेगा, लेकिन पिक्सेल-दर-पिक्सेल प्रतिपादन उनके माध्यम से गुजरना होगा। दूसरा, रेखांकन कैश सुसंगतता में सुधार कर सकता है और इस तथ्य का लाभ उठाकर अनावश्यक कार्य को कम कर सकता है कि एक आदिम द्वारा कब्जा किए गए पिक्सेल छवि में सन्निहित होते हैं। इन कारणों से, जब अन्तरक्रियाशीलता  प्रतिपादन की आवश्यकता होती है, तो सामान्य रूप से रेखांकन पसंद का दृष्टिकोण होता है; हालाँकि, पिक्सेल-दर-पिक्सेल दृष्टिकोण अक्सर उच्च-गुणवत्ता वाली छवियां उत्पन्न कर सकता है और अधिक बहुमुखी है क्योंकि यह रेखांकन के रूप में छवि के बारे में कई धारणाओं पर निर्भर नहीं करता है।

रेखांकन के पुराने रूप को एक पूरे चेहरे (आदिम) को एक रंग के रूप में प्रस्तुत करने की विशेषता है। वैकल्पिक रूप से, पहले किसी चेहरे के कोने को रेंडर करके और फिर उस चेहरे के पिक्सल को वर्टेक्स रंगों के सम्मिश्रण के रूप में रेंडर करके और अधिक जटिल तरीके से रैस्टराइजेशन किया जा सकता है। रेखांकन के इस संस्करण ने पुरानी पद्धति को पीछे छोड़ दिया है क्योंकि यह ग्राफिक्स को जटिल बनावट के बिना प्रवाहित करने की अनुमति देता है (एक रेखापुंज छवि जब चेहरे से चेहरे का उपयोग किया जाता है तो बहुत ही ब्लॉक जैसा प्रभाव पड़ता है यदि जटिल बनावट में कवर नहीं किया जाता है; चेहरे चिकने नहीं होते हैं क्योंकि एक आदिम से दूसरे में क्रमिक रंग परिवर्तन नहीं होता है)। रेखांकन की यह नई विधि ग्राफिक्स कार्ड के अधिक टैक्सिंग छायांकन कार्यों का उपयोग करती है और फिर भी बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करती है क्योंकि मेमोरी में संग्रहीत सरल बनावट कम जगह का उपयोग करती है। कभी-कभी डिज़ाइनर कुछ चेहरों पर एक रेखांकन विधि का उपयोग करते हैं और दूसरी विधि दूसरों पर उस कोण के आधार पर करते हैं जिस पर वह चेहरा अन्य जुड़े हुए चेहरों से मिलता है, इस प्रकार गति बढ़ती है और समग्र प्रभाव को चोट नहीं पहुँचाती है।

किरण कास्टिंग
रे कास्टिंग में जिस ज्योमेट्री को मॉडल किया गया है, उसे पिक्सेल द्वारा पिक्सेल, लाइन द्वारा लाइन, बाहर की ओर देखने के बिंदु से पार्स किया जाता है, जैसे कि देखने के बिंदु से किरणों को कास्टिंग करना। जहां एक वस्तु को काट दिया जाता है, उस बिंदु पर रंग मान का मूल्यांकन कई विधियों का उपयोग करके किया जा सकता है। सरलतम रूप में, प्रतिच्छेदन बिंदु पर वस्तु का रंग मान उस पिक्सेल का मान बन जाता है। रंग बनावट-मानचित्र से निर्धारित किया जा सकता है। एक अधिक परिष्कृत विधि एक रोशनी कारक द्वारा रंग मान को संशोधित करना है, लेकिन एक अनुरूपित प्रकाश स्रोत से रिश्ते की गणना किए बिना। कलाकृतियों को कम करने के लिए, थोड़ी अलग दिशाओं में किरणों की संख्या का औसत निकाला जा सकता है।

रे कास्टिंग में "दृश्य दिशा" (कैमरे की स्थिति से) की गणना करना शामिल है, और दृश्य में "ठोस 3डी ऑब्जेक्ट्स" के माध्यम से उस "रे कास्ट" के साथ बढ़ते हुए, 3डी स्पेस में प्रत्येक बिंदु से परिणामी मान जमा करते समय। यह संबंधित है और "रे ट्रेसिंग" के समान है, सिवाय इसके कि रेकास्ट आमतौर पर सतहों से "बाउंस" नहीं होता है (जहां "रे ट्रेसिंग" इंगित करता है कि यह बाउंस सहित रोशनी के रास्ते को ट्रेस कर रहा है)। "रे कास्टिंग" का अर्थ है कि प्रकाश किरण एक सीधी राह का अनुसरण कर रही है (जिसमें अर्द्ध-पारदर्शी वस्तुओं के माध्यम से यात्रा करना शामिल हो सकता है)। किरण कास्ट एक सदिश है जो कैमरे से या दृश्य समापन बिंदु ("बैक टू फ्रंट", या "फ्रंट टू बैक") से उत्पन्न हो सकता है। कभी-कभी अंतिम प्रकाश मूल्य "स्थानांतरण समारोह" से प्राप्त होता है और कभी-कभी इसका सीधे उपयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल गुणों के किसी न किसी अनुकरण को अतिरिक्त रूप से नियोजित किया जा सकता है: वस्तु से देखने के बिंदु तक किरण की एक सरल गणना की जाती है। एक अन्य गणना प्रकाश स्रोत (स्रोतों) से प्रकाश किरणों के आपतन के कोण से की जाती है, और इनसे और साथ ही प्रकाश स्रोतों की निर्दिष्ट तीव्रता से, पिक्सेल के मान की गणना की जाती है। एक अन्य सिमुलेशन एक रेडियोसिटी एल्गोरिथम, या इन दोनों के संयोजन से प्लॉट किए गए रोशनी का उपयोग करता है।

किरण अनुरेखण


किरण अनुरेखण का उद्देश्य प्रकाश के प्राकृतिक प्रवाह का अनुकरण करना है, जिसे कणों के रूप में व्याख्यायित किया जाता है। अक्सर, रे अनुरेखण विधियों का उपयोग मोंटे कार्लो विधियों को लागू करके रेंडरिंग समीकरण के समाधान का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है।सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कुछ तरीकों में पथ अनुरेखण, द्विदिश पथ अनुरेखण, या  मेट्रोपोलिस प्रकाश परिवहन  हैं, लेकिन अर्ध यथार्थवादी तरीके भी उपयोग में हैं, जैसे व्हीटेड स्टाइल रे ट्रेसिंग या संकर। जबकि अधिकांश कार्यान्वयन प्रकाश को सीधी रेखाओं पर प्रसारित होने देते हैं, अनुप्रयोग सापेक्षतावादी स्पेसटाइम प्रभावों को अनुकरण करने के लिए मौजूद हैं। रे ट्रेस्ड वर्क के फाइनल, प्रोडक्शन क्वालिटी रेंडरिंग में, प्रत्येक पिक्सेल के लिए आम तौर पर कई किरणों को शूट किया जाता है, और न केवल इंटरसेक्शन के पहले ऑब्जेक्ट पर ट्रेस किया जाता है, बल्कि कई अनुक्रमिक 'बाउंस' के माध्यम से, के ज्ञात कानूनों का उपयोग किया जाता है। प्रकाशिकी जैसे "घटना का कोण प्रतिबिंब के कोण के बराबर होता है" और अधिक उन्नत कानून जो अपवर्तन और सतह खुरदरापन से निपटते हैं।

एक बार जब किरण या तो एक प्रकाश स्रोत का सामना करती है, या अधिक शायद एक बार बाउंस की सीमित संख्या का मूल्यांकन किया जाता है, तो उस अंतिम बिंदु पर सतह रोशनी का मूल्यांकन ऊपर वर्णित तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है, और विभिन्न बाउंस के माध्यम से होने वाले परिवर्तनों का मूल्यांकन किया जाता है इस बिंदु पर देखे गए मान का अनुमान लगाएं। प्रत्येक पिक्सेल के लिए, प्रत्येक नमूने के लिए यह सब दोहराया जाता है।

वितरण किरण अनुरेखण में, चौराहे के प्रत्येक बिंदु पर, कई किरणें उत्पन्न हो सकती हैं। पथ अनुरेखण में, हालांकि, मोंटे कार्लो प्रयोगों की सांख्यिकीय प्रकृति का उपयोग करते हुए, प्रत्येक चौराहे पर केवल एक ही किरण या कोई भी किरण नहीं निकाली जाती है।

क्रूर-बल पद्धति के रूप में, किरण अनुरेखण वास्तविक समय के लिए विचार करने के लिए बहुत धीमा है, और हाल ही में गुणवत्ता के किसी भी स्तर की लघु फिल्मों पर विचार करने के लिए भी धीमा है, हालांकि इसका उपयोग विशेष प्रभाव अनुक्रमों और विज्ञापन में किया गया है, जहां उच्च गुणवत्ता (शायद यहां तक कि फोटोरिज़िज़्म ) फुटेज का एक छोटा हिस्सा आवश्यक है।

हालांकि, किसी ऐसे काम के हिस्से में आवश्यक गणनाओं की संख्या को कम करने के प्रयासों के लिए जहां विवरण अधिक नहीं है या किरण अनुरेखण सुविधाओं पर निर्भर नहीं करता है, किरण अनुरेखण के व्यापक उपयोग की यथार्थवादी संभावना को जन्म दिया है। अब कुछ हार्डवेयर त्वरित किरण अनुरेखण उपकरण हैं, कम से कम प्रोटोटाइप चरण में, और कुछ गेम डेमो जो रीयल-टाइम सॉफ़्टवेयर या हार्डवेयर किरण अनुरेखण का उपयोग दिखाते हैं।

तंत्रिका प्रतिपादन
तंत्रिका प्रतिपादन कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क  का उपयोग करने वाली एक प्रतिपादन विधि है। न्यूरल रेंडरिंग में छवि-आधारित रेंडरिंग विधियाँ शामिल हैं जिनका उपयोग 2-आयामी छवियों से  3 डी पुनर्निर्माण  के लिए किया जाता है। इन विधियों में से एक photogrammetry  है, जो एक ऐसी विधि है जिसमें किसी वस्तु के कई कोणों से छवियों के संग्रह को 3डी मॉडल में परिवर्तित किया जाता है।  विशेष रूप से  NVIDIA,  Google और विभिन्न अन्य कंपनियों द्वारा पाठ और मोटे चित्रों से 3D मॉडल बनाने और प्रस्तुत करने में हाल ही में विकास हुआ है।

रेडियोसिटी
रेडियोसिटी एक ऐसी विधि है जो उस तरीके को अनुकरण करने का प्रयास करती है जिसमें प्रत्यक्ष रूप से प्रकाशित सतहें अप्रत्यक्ष प्रकाश स्रोतों के रूप में कार्य करती हैं जो अन्य सतहों को रोशन करती हैं। यह अधिक यथार्थवादी छायांकन पैदा करता है और एक इनडोर दृश्य के 'परिवेश' को बेहतर ढंग से कैप्चर करता है। एक उत्कृष्ट उदाहरण एक ऐसा तरीका है जो कमरों के कोनों को 'गले' लगाता है।

अनुकरण का ऑप्टिकल आधार यह है कि किसी दिए गए सतह पर दिए गए बिंदु से कुछ विसरित प्रकाश दिशाओं के एक बड़े स्पेक्ट्रम में परिलक्षित होता है और इसके आसपास के क्षेत्र को रोशन करता है।

अनुकरण तकनीक जटिलता में भिन्न हो सकती है। कई प्रतिपादन में रेडियोसिटी का एक बहुत ही मोटा अनुमान होता है, बस एक पूरे दृश्य को बहुत ही कम रोशनी में एक कारक के रूप में जाना जाता है। हालांकि, जब उन्नत रेडियोसिटी अनुमान एक उच्च गुणवत्ता वाले किरण अनुरेखण एल्गोरिथ्म के साथ युग्मित होता है, तो छवियां विशेष रूप से इनडोर दृश्यों के लिए ठोस यथार्थवाद प्रदर्शित कर सकती हैं।

उन्नत रेडियोसिटी सिमुलेशन में, पुनरावर्ती, परिमित-तत्व एल्गोरिदम मॉडल में सतहों के बीच प्रकाश को आगे और पीछे 'बाउंस' करते हैं, जब तक कि कुछ पुनरावृत्ति सीमा तक नहीं पहुंच जाते। इस प्रकार एक सतह का रंग दूसरी सतह के रंग को प्रभावित करता है, और इसके विपरीत। रे-कास्टिंग या रे-ट्रेसिंग मॉडल में गणना करते समय पूरे मॉडल में रोशनी के परिणामी मान (कभी-कभी खाली स्थानों के लिए भी शामिल होते हैं) संग्रहीत और अतिरिक्त इनपुट के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

तकनीक की पुनरावृत्ति/पुनरावर्ती प्रकृति के कारण, जटिल वस्तुएं अनुकरण करने में विशेष रूप से धीमी होती हैं। रैपिड रेडियोसिटी गणना के मानकीकरण से पहले, कुछ डिजिटल कलाकारों ने कोनों, जोड़ों और खांचे से संबंधित बनावट मानचित्रों के क्षेत्रों को काला करके और उन्हें स्व-रोशनी के माध्यम से लागू करके या स्कैनलाइन रेंडरिंग के लिए डिफ्यूज़ मैपिंग द्वारा झूठी रेडियोसिटी  के रूप में संदर्भित तकनीक का उपयोग किया। अब भी, उन्नत रेडियोसिटी गणना कमरे के वातावरण की गणना के लिए आरक्षित की जा सकती है, दीवारों, फर्श और छत से परावर्तित प्रकाश से, योगदान की जांच किए बिना कि जटिल वस्तुएं रेडियोसिटी में योगदान करती हैं - या जटिल वस्तुओं को रेडियोसिटी गणना में बदला जा सकता है। समान आकार और बनावट की साधारण वस्तुओं के साथ रेडियोसिटी गणना में प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

रेडियोसिटी की गणना दृष्टिकोण से स्वतंत्र होती है जो शामिल गणनाओं को बढ़ाती है, लेकिन उन्हें सभी दृष्टिकोणों के लिए उपयोगी बनाती है। यदि दृश्य में रेडियोसिटी वस्तुओं की थोड़ी पुनर्व्यवस्था है, तो एक ही रेडियोसिटी डेटा को कई फ़्रेमों के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिससे रेडियोसिटी रे कास्टिंग की समतलता में सुधार करने का एक प्रभावी तरीका बन जाता है, बिना समग्र प्रतिपादन समय-प्रति-फ्रेम को गंभीरता से प्रभावित किए ।

इस वजह से, रेडियोसिटी प्रमुख रीयल-टाइम रेंडरिंग विधियों का एक प्रमुख घटक है, और इसका उपयोग शुरुआत से लेकर अंत तक बड़ी संख्या में प्रसिद्ध फीचर-लेंथ एनिमेटेड 3डी-कार्टून फिल्मों को बनाने के लिए किया गया है।

नमूनाकरण और फ़िल्टरिंग
एक समस्या जिससे किसी भी रेंडरिंग सिस्टम को निपटना चाहिए, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि वह कौन सा दृष्टिकोण अपनाता है, नमूनाकरण समस्या है। अनिवार्य रूप से, प्रतिपादन प्रक्रिया पिक्सेल की एक सीमित संख्या का उपयोग करके छवि स्थान से रंगों तक एक निरंतर कार्य को चित्रित करने का प्रयास करती है। Nyquist-Shannon नमूनाकरण प्रमेय (या Kotelnikov प्रमेय) के परिणाम के रूप में, किसी भी स्थानिक तरंग को प्रदर्शित किया जा सकता है जिसमें कम से कम दो पिक्सेल शामिल होने चाहिए, जो छवि रिज़ॉल्यूशन के समानुपाती होता है। सरल शब्दों में, यह इस विचार को व्यक्त करता है कि एक छवि विवरण, चोटियों या गर्त को रंग या तीव्रता में प्रदर्शित नहीं कर सकती है, जो एक पिक्सेल से छोटी होती है।

यदि बिना किसी फ़िल्टरिंग के एक सरल प्रतिपादन एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है, तो छवि फ़ंक्शन में उच्च आवृत्तियां अंतिम छवि में बदसूरत एलियासिंग उपस्थित होने का कारण बनती हैं।अलियासिंग सामान्य रूप से खुद को गुड़, या उन वस्तुओं पर दांतेदार किनारों के रूप में प्रकट करता है जहां पिक्सेल ग्रिड दिखाई देता है। अलियासिंग को हटाने के लिए, सभी प्रतिपादन एल्गोरिदम (यदि वे अच्छी दिखने वाली छवियों का उत्पादन करने के लिए हैं) को उच्च आवृत्तियों को हटाने के लिए छवि फ़ंक्शन पर किसी प्रकार के लो पास फिल्टर  का उपयोग करना चाहिए, एक प्रक्रिया जिसे  स्थानिक विरोधी अलियासिंग  कहा जाता है।

अनुकूलन
बड़ी संख्या में गणनाओं के कारण, एक कार्य प्रगति पर आमतौर पर केवल एक निश्चित समय पर विकसित किए जा रहे कार्य के हिस्से के लिए उपयुक्त होता है, इसलिए मॉडलिंग के प्रारंभिक चरणों में, वायरफ्रेम और रे कास्टिंग का उपयोग किया जा सकता है, यहां तक ​​कि जहां भी लक्ष्य आउटपुट रेडियोसिटी के साथ किरण अनुरेखण है। दृश्य के केवल भागों को उच्च विवरण में प्रस्तुत करना और उन वस्तुओं को हटाना भी आम है जो वर्तमान में विकसित किए जा रहे कार्यों के लिए महत्वपूर्ण नहीं हैं।

वास्तविक समय के लिए, एक या एक से अधिक सामान्य अनुमानों को सरल बनाना उचित है, और विचाराधीन दृश्यों के सटीक मापदंडों को ट्यून करें, जो कि 'हिरन के लिए धमाका' प्राप्त करने के लिए सहमत मापदंडों के लिए भी ट्यून किया गया है।

अकादमिक कोर
यथार्थवादी रेंडरर के कार्यान्वयन में हमेशा भौतिक अनुकरण या अनुकरण के कुछ मूल तत्व होते हैं - कुछ संगणना जो वास्तविक भौतिक प्रक्रिया के समान या अमूर्त होती है।

शारीरिक रूप से आधारित प्रतिपादन शब्द "भौतिक रूप से आधारित" भौतिक मॉडल और सन्निकटन के उपयोग को इंगित करता है जो अधिक सामान्य और व्यापक रूप से बाहरी प्रतिपादन के लिए स्वीकृत हैं। रेंडरिंग समुदाय में संबंधित तकनीकों का एक विशेष सेट धीरे-धीरे स्थापित हो गया है।

बुनियादी अवधारणाएं मध्यम रूप से सीधी हैं, लेकिन गणना करने में आसान नहीं हैं; और अधिक सामान्य उद्देश्य रेंडरर्स के लिए एक एकल सुरुचिपूर्ण एल्गोरिदम या दृष्टिकोण मायावी रहा है। मजबूती, सटीकता और व्यावहारिकता की मांगों को पूरा करने के लिए, विभिन्न तकनीकों का एक जटिल संयोजन एक कार्यान्वयन होगा।

प्रतिपादन अनुसंधान का संबंध वैज्ञानिक मॉडलों के अनुकूलन और उनके कुशल अनुप्रयोग दोनों से है।

प्रतिपादन समीकरण
प्रतिपादन में यह प्रमुख अकादमिक/सैद्धांतिक अवधारणा है। यह प्रतिपादन के गैर-अवधारणात्मक पहलू की सबसे अमूर्त औपचारिक अभिव्यक्ति के रूप में कार्य करता है। सभी अधिक संपूर्ण एल्गोरिदम को इस समीकरण के विशेष योगों के समाधान के रूप में देखा जा सकता है।


 * $$L_o(x, \vec w) = L_e(x, \vec w) + \int_\Omega f_r(x, \vec w', \vec w) L_i(x, \vec w') (\vec w' \cdot \vec n) \mathrm{d}\vec w'$$

अर्थ: एक विशेष स्थिति और दिशा में, बाहर जाने वाला प्रकाश (एल)o) उत्सर्जित प्रकाश (एल)e)और परावर्तित प्रकाश का योग होता है। परावर्तित प्रकाश सभी दिशाओं से आने वाली रोशनी (एल)i)का योग है, सतह प्रतिबिंब और आने वाले कोण से गुणा किया जाता है। बाहरी प्रकाश को आंतरिक प्रकाश से जोड़कर, एक अंतःक्रियात्मक बिंदु के माध्यम से, यह समीकरण पूरे 'प्रकाश परिवहन' - प्रकाश के सभी आंदोलन - एक दृश्य में खड़ा होता है।

द्विदिश परावर्तन वितरण समारोह
द्विदिश परावर्तन वितरण समारोह (BRDF) एक सतह के साथ प्रकाश बातचीत का एक सरल मॉडल व्यक्त करता है:


 * $$f_r(x, \vec w', \vec w) = \frac{\mathrm{d}L_r(x, \vec w)}{L_i(x, \vec w')(\vec w' \cdot \vec n) \mathrm{d}\vec w'}$$

प्रकाश बातचीत को अक्सर भी सरल मॉडल द्वारा अनुमानित किया जाता है: प्रतिबिंब और स्पेक्युलर प्रतिबिंब को फैलाने के लिए, हालांकि दोनों BRDF भी हो सकते हैं।

ज्यामितीय ऑप्टिक्स
प्रतिपादन व्यावहारिक रूप से प्रकाश भौतिकी के कण पहलू से संबंधित है –  ज्यामितीय प्रकाशिकी  के रूप में जाना जाता है।प्रकाश का इलाज, अपने मूल स्तर पर, जैसा कि चारों ओर उछलते हुए कण एक सरलीकरण है, लेकिन उपयुक्त है: प्रकाश के तरंग पहलू अधिकांश दृश्यों में नगण्य हैं, और अनुकरण करने के लिए काफी अधिक कठिन हैं।उल्लेखनीय तरंग पहलू घटना में विवर्तन (जैसा कि  कॉम्पैक्ट डिस्क  और  डीवीडी  के रंगों में देखा गया है) और ध्रुवीकरण (जैसा कि  लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले  में देखा गया है) शामिल हैं।दोनों प्रकार के प्रभाव, यदि आवश्यक हो, तो प्रतिबिंब मॉडल के उपस्थिति-उन्मुख समायोजन द्वारा बनाए जाते हैं।

दृश्य धारणा
यद्यपि यह कम ध्यान देता है, मानव दृश्य धारणा  की समझ प्रतिपादन के लिए मूल्यवान है।यह मुख्य रूप से है क्योंकि छवि प्रदर्शित करता है और मानवीय धारणा ने सीमाओं को प्रतिबंधित कर दिया है।एक रेंडरर हल्के चमक और रंग की एक विस्तृत श्रृंखला का अनुकरण कर सकता है, लेकिन वर्तमान डिस्प्ले करता है –  मूवी स्क्रीन, कंप्यूटर मॉनिटर, आदि। –  इतना संभाल नहीं सकते, और कुछ को त्याग या संपीड़ित किया जाना चाहिए।मानवीय धारणा की भी सीमाएं हैं, और इसलिए यथार्थवाद बनाने के लिए बड़ी दूरी की छवियां देने की आवश्यकता नहीं है।यह फिटिंग छवियों की समस्या को डिस्प्ले में हल करने में मदद कर सकता है, और इसके अलावा, यह सुझाव देता है कि रेंडरिंग सिमुलेशन में शॉर्ट-कट्स का क्या उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि कुछ सूक्ष्मताएं ध्यान देने योग्य नहीं होंगी।यह संबंधित विषय  टोन मैपिंग  है।

रेंडरिंग में उपयोग किए जाने वाले गणित में शामिल हैं: रैखिक बीजगणित, गणना,  संख्यात्मक विश्लेषण ,  अंकीय संकेत प्रक्रिया  और मोंटे कार्लो विधियाँ।

फिल्मों के लिए रेंडर करना अक्सर कसकर कनेक्टेड कंप्यूटरों के एक नेटवर्क पर होता है, जिसे रेंडर फार्म  के रूप में जाना जाता है।

द करेंट फिल्म निर्माण के लिए 3-डी छवि विवरण में कला की स्थिति मानसिक किरण   दृश्य विवरण भाषा  है जो मानसिक छवियों में डिज़ाइन की गई है और  पिक्सर  में डिज़ाइन की गई रेंडरमैन छायांकन भाषा (Simple 3D FileFormats जैसे  VRML  या  अप्लिकेशन प्रोग्रामिंग अंतरफलक  जैसे  OpenGL  और  DirectX  3D हार्डवेयर एक्सेलेरेटर के लिए सिलवाया गया) के साथ तुलना करें।

अन्य रेंडरर्स (मालिकाना शामिल सहित) कभी -कभी उपयोग किए जाते हैं और उपयोग किए जाते हैं, लेकिन अधिकांश अन्य रेंडरर्स एक या अधिक अक्सर आवश्यक सुविधाओं में से एक को याद करते हैं जैसे कि अच्छी बनावट फ़िल्टरिंग, बनावट कैशिंग, प्रोग्रामेबल शेडर्स, हाइएंड ज्यामिति प्रकार जैसे बाल, उपखंड सतह  या नूरब्स सतहोंमांग पर टेसलेशन के साथ, ज्यामिति कैशिंग, ज्यामिति कैशिंग, उच्च गुणवत्ता वाले  छाया मानचित्रण, गति या पेटेंट-मुक्त कार्यान्वयन के साथ रेट्रैसिंग।इन दिनों अन्य उच्च मांग वाली विशेषताओं में इंटरैक्टिव  फोटोरिअलिस्टिक प्रतिपादन  & nbsp; (IPR) और हार्डवेयर रेंडरिंग/शेडिंग शामिल हो सकते हैं।

महत्वपूर्ण प्रकाशित विचारों का कालक्रम



 * 1968 रे कास्टिंग
 * 1970 स्कैनलाइन रेंडरिंग
 * 1971 गौर्ड छायांकन
 * 1973 पी कोक्स डिंग
 * 1973 फोंग प्रतिबिंब मॉडल  * 1973  परावर्तन प्रसार
 * 1973 स्पेक्युलर हाइलाइट  * 1973  परावर्तक प्रतिबिंब  * 1974  स्प्राइट (कंप्यूटर ग्राफिक्स)
 * 1974 स्क्रॉल िंग * 1974 बनावट मानचित्रण
 * 1974 जेड-बफ़रिंग * 1976 पर्यावरण मानचित्रण
 * 1977 ब्लिन-फोंग शेडिंग मॉडल
 * 1977 साइड-स्क्रॉलिंग वीडियो गेम  | साइड-स्क्रॉलिंग
 * 1977 छाया मात्रा
 * 1978 शैडो मैपिंग
 * 1978 बम्प मैपिंग
 * 1979 टाइल इंजन
 * 1980 बीएसपी पेड़
 * 1980 रे ट्रेसिंग (ग्राफिक्स)
 * 1981 लंबन स्क्रॉलिंग
 * 1981 2.5D#Z अक्ष के साथ स्केलिंग
 * 1981 कुक शेडर
 * 1983 MIPMAP
 * 1984 ऑक्ट्री  रे ट्रेसिंग
 * 1984 अल्फा कंपोज़िटिंग
 * 1984 वितरित रे ट्रेसिंग
 * 1984 रेडियोसिटी (कंप्यूटर ग्राफिक्स)
 * 1985 लंबन स्क्रॉलिंग#रेखापुंज विधि | पंक्ति/कॉलम स्क्रॉलिंग
 * 1985 हेमिक्यूब (कंप्यूटर ग्राफिक्स)  रेडियोसिटी
 * 1986 लाइट सोर्स ट्रेसिंग
 * 1986 प्रतिपादन समीकरण
 * 1987 रेयेस रेंडरिंग
 * 1988 गहराई धारणा
 * 1988 दूरी कोहरा  * 1988  टाइल प्रतिपादन  * 1991 林 ओलंपिक डब्ल्यू यूएस लाइन एल्गोरिथ्म | ξ ओलिन डब्ल्यू यू लाइन एंटी-अलियासिंग
 * 1991 पदानुक्रमित रेडियोसिटी
 * 1993 बनावट फ़िल्टरिंग
 * 1993 बनावट मानचित्रण#परिप्रेक्ष्य शुद्धता
 * 1993 ट्रांसफ़ॉर्म, क्लिपिंग और लाइटिंग
 * 1993 छायांकन#दिशात्मक प्रकाश व्यवस्था * 1993 ट्रिलिनियर इंटरपोलेशन  * 1993 जेड-कुल्लिंग * 1993 ओरेन -नायर परावर्तन मॉडल | ओरेन -नायर परावर्तन
 * 1993 टोन मैपिंग
 * 1993 उपसतह बिखरना
 * 1994 परिवेश रोड़ा
 * 1995 हिडन-सतह निर्धारण
 * 1995 फोटॉन मैपिंग
 * 1996 बहु नमूना उपघटन विरोधी
 * 1997 मेट्रोपोलिस लाइट ट्रांसपोर्ट
 * 1997 इंस्टेंट रेडियोसिटी
 * 1998 हिडन-सतह निर्धारण | हिडन-सर्फेस रिमूवल
 * 2000 पोज़ अंतरिक्ष विरूपण
 * 2002 पूर्व -विकिरणित चमक हस्तांतरण

यह भी देखें

 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था
 * प्रति-पिक्सेल प्रकाश व्यवस्था

आगे की पढाई




बाहरी कड़ियाँ

 * GPU Rendering Magazine, online CGI magazine about advantages of GPU rendering
 * SIGGRAPH – the ACMs special interest group in graphics –  the largest academic and professional association and conference
 * List of links to (recent, as of 2004) siggraph papers (and some others) on the web