रेंडरिंग (कंप्यूटर ग्राफिक्स)



रेंडरिंग या इमेज सिंथेसिस एक शारीरिक रूप से आधारित रेंडरिंग या गैर-फोटोरिअलिस्टिक प्रतिपादन  उत्पन्न करने की प्रक्रिया है। एक  कंप्यूटर प्रोग्राम  के माध्यम से  2 डी मॉडल  या  3 डी मॉडल  से गैर-फोटोरियलिस्टिक इमेज।परिणामी छवि को रेंडर के रूप में संदर्भित किया जाता है।कई मॉडलों को एक  सीन फाइल  में परिभाषित किया जा सकता है, जिसमें कड़ाई से परिभाषित भाषा या  डेटा संरचना  में ऑब्जेक्ट होते हैं।दृश्य फ़ाइल में ज्यामिति, दृष्टिकोण, बनावट मैपिंग,  कंप्यूटर ग्राफिक्स प्रकाश व्यवस्था प्रकाश, और वर्चुअल सीन का वर्णन करने वाले छायांकन जानकारी शामिल हैं।दृश्य फ़ाइल में निहित डेटा को तब एक रेंडरिंग प्रोग्राम में पारित किया जाता है, जिसे संसाधित किया जाता है और डिजिटल छवि या  रेखापुंज ग्राफिक्स  छवि फ़ाइल में आउटपुट किया जाता है।शब्द प्रतिपादन एक कलाकार की एक दृश्य की छाप की अवधारणा के अनुरूप है।टर्म  प्रतिपादन समीकरण  उपयोग अंतिम वीडियो आउटपुट का उत्पादन करने के लिए वीडियो एडिटिंग प्रोग्राम 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, मॉडल और एनीमेशन को उनकी अंतिम उपस्थिति देता है।1970 के  वास्तविक समय 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 में उपयोग किया जाता है, प्रत्येक में सुविधाओं और तकनीकों का एक अलग संतुलन होता है।उपयोग के लिए विभिन्न प्रकार के रेंडरर्स उपलब्ध हैं।कुछ को बड़े मॉडलिंग और एनीमेशन पैकेज में एकीकृत किया जाता है, कुछ स्टैंड-अलोन हैं, और कुछ मुफ्त ओपन-सोर्स प्रोजेक्ट हैं।अंदर पर, एक रेंडरर एक सावधानीपूर्वक इंजीनियर कार्यक्रम है, जो कई विषयों पर आधारित है, जिसमें  प्रकाशिकी , विजुअल सिस्टम, गणित और  सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग  शामिल हैं।

यद्यपि प्रतिपादन विधियों का तकनीकी विवरण अलग -अलग होता है, एक दृश्य फ़ाइल में संग्रहीत 3 डी प्रतिनिधित्व से स्क्रीन पर 2 डी छवि के उत्पादन में पार करने की सामान्य चुनौतियां ग्राफिक्स पाइपलाइन द्वारा एक ग्राफ़िक्स प्रोसेसिंग युनिट  जैसे रेंडरिंग डिवाइस में नियंत्रित की जाती हैं।एक GPU एक उद्देश्य-निर्मित उपकरण है जो जटिल प्रतिपादन गणना करने में एक केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई की सहायता करता है।यदि कोई दृश्य वर्चुअल लाइटिंग के तहत अपेक्षाकृत यथार्थवादी और अनुमानित दिखना है, तो रेंडरिंग सॉफ्टवेयर को रेंडरिंग समीकरण को हल करना होगा।रेंडरिंग समीकरण सभी प्रकाश घटनाओं के लिए जिम्मेदार नहीं है, लेकिन इसके बजाय कंप्यूटर-जनित इमेजरी के लिए एक सामान्य प्रकाश मॉडल के रूप में कार्य करता है।

3 डी ग्राफिक्स के मामले में, दृश्यों को पूर्व-प्रस्तुत किया जा सकता है या रियलटाइम में उत्पन्न किया जा सकता है।प्री-रेंडरिंग एक धीमी, कम्प्यूटेशनल रूप से गहन प्रक्रिया है जो आमतौर पर फिल्म निर्माण के लिए उपयोग की जाती है, जहां दृश्य समय से पहले उत्पन्न किए जा सकते हैं, जबकि वास्तविक समय के कंप्यूटर ग्राफिक्स | वास्तविक समय का प्रतिपादन अक्सर 3 डी वीडियो गेम और अन्य अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जो होना चाहिएगतिशील रूप से दृश्य बनाएं।3 डी हार्डवेयर त्वरक  रियलटाइम रेंडरिंग प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

उपयोग
जब पूर्व-छवि (एक वायरफ्रेम मॉडल 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 लिए सापेक्ष स्थिति में जोड़ता है।परिणाम एक पूर्ण छवि है जो उपभोक्ता या इच्छित दर्शक देखता है।

मूवी एनिमेशन के लिए, कई छवियों (फ्रेम) को प्रस्तुत किया जाना चाहिए, और इस तरह का एनीमेशन बनाने में सक्षम एक प्रोग्राम में एक साथ सिले हुए।अधिकांश 3 डी इमेज एडिटिंग प्रोग्राम ऐसा कर सकते हैं।

सुविधाएँ
कई दृश्य सुविधाओं के संदर्भ में एक प्रदान की गई छवि को समझा जा सकता है।इन कुशलता से अनुकरण करने के तरीके खोजकर अनुसंधान और विकास  को काफी हद तक प्रेरित किया गया है।कुछ सीधे विशेष एल्गोरिदम और तकनीकों से संबंधित हैं, जबकि अन्य एक साथ उत्पादित किए जाते हैं।


 * छायांकन – एक सतह का रंग और चमक प्रकाश व्यवस्था के साथ कैसे भिन्न होती है
 * बनावट मानचित्रण | बनावट-मैपिंग – सतहों पर विस्तार लागू करने की एक विधि
 * बम्प मैपिंग | बम्प-मैपिंग – सतहों पर छोटे पैमाने पर टकराने का अनुकरण करने की एक विधि
 * दूरी कोहरा | फॉगिंग/भाग लेने वाला माध्यम – गैर-क्लियर वातावरण या हवा से गुजरने पर प्रकाश कैसे कम होता है
 * छैया छैया – प्रकाश में बाधा डालने का प्रभाव
 * नरम छाया –  आंशिक रूप से अस्पष्ट प्रकाश स्रोतों के कारण अलग -अलग अंधेरे
 * प्रतिबिंब (कंप्यूटर ग्राफिक्स) –  दर्पण की तरह या अत्यधिक चमकदार प्रतिबिंब
 * [[ पारदर्शिता ]] (प्रकाशिकी), पारदर्शिता (ग्राफिक) या अपारदर्शिता (प्रकाशिकी) –  ठोस वस्तुओं के माध्यम से प्रकाश का तेज संचरण
 * पारभासी – ठोस वस्तुओं के माध्यम से प्रकाश का अत्यधिक बिखरा हुआ संचरण
 * अपवर्तन –  पारदर्शिता से जुड़े प्रकाश का झुकना
 * विवर्तन –  एक वस्तु या एपर्चर द्वारा प्रकाश पारित होने वाले झुकने, फैलाना और हस्तक्षेप जो किरण को बाधित करता है
 * वैश्विक चमक –  प्रकाश द्वारा प्रकाशित सतहों को अन्य सतहों से परिलक्षित किया जाता है, बजाय सीधे एक प्रकाश स्रोत से (जिसे वैश्विक रोशनी के रूप में भी जाना जाता है)
 * कास्टिक (प्रकाशिकी) (अप्रत्यक्ष रोशनी का एक रूप) –  एक चमकदार वस्तु से प्रकाश का प्रतिबिंब, या एक पारदर्शी वस्तु के माध्यम से प्रकाश का ध्यान केंद्रित करना, किसी अन्य वस्तु पर उज्ज्वल हाइलाइट का उत्पादन करने के लिए
 * क्षेत्र की गहराई –  फ़ोकस में ऑब्जेक्ट के सामने या पीछे बहुत दूर होने पर ऑब्जेक्ट धुंधली या फोकस से बाहर दिखाई देते हैं
 * धीमी गति –  उच्च गति की गति, या कैमरे की गति के कारण वस्तुएं धुंधली दिखाई देती हैं
 * गैर-फोटोरियलिस्टिक रेंडरिंग – एक कलात्मक शैली में दृश्यों का प्रतिपादन, एक पेंटिंग या ड्राइंग की तरह दिखने के लिए

तकनीक
कई प्रतिपादनशोध किया गया है, और रेंडरिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले सॉफ्टवेयर एक अंतिम छवि प्राप्त करने के लिए कई विभिन्न तकनीकों को नियोजित कर सकते हैं।

वेक्टरकरण (छवि ट्रेसिंग) एक दृश्य में प्रत्येक फोटॉन लगभग हमेशा पूरी तरह से अव्यवहारिक होता है और समय की एक शानदार राशि लेगा।यहां तक कि एक छवि का उत्पादन करने के लिए एक हिस्से को पर्याप्त रूप से ट्रेस करने से समय की मात्रा होती है यदि नमूना बुद्धिमानी से प्रतिबंधित नहीं होता है।

इसलिए, अधिक कुशल प्रकाश परिवहन मॉडलिंग तकनीकों के कुछ ढीले परिवार सामने आए हैं: चौथे प्रकार की प्रकाश परिवहन तकनीक, प्रसंग ग्राफिक्स)  को आमतौर पर एक रेंडरिंग तकनीक के रूप में लागू नहीं किया जाता है, बल्कि प्रकाश के पारित होने की गणना करता है क्योंकि यह प्रकाश स्रोत को छोड़ देता है और सतहों को रोशन करता है।इन सतहों को आमतौर पर अन्य तीन तकनीकों में से एक का उपयोग करके प्रदर्शन के लिए प्रदान किया जाता है।
 * रेखापुंज, स्कैनलाइन प्रतिपादन  सहित, ज्यामितीय रूप से एडवांस ऑप्टिकल प्रभावों के बिना, एक छवि विमान में दृश्य में ऑब्जेक्ट्स को प्रोजेक्ट करता है;
 * रे कास्टिंग दृश्य को एक विशिष्ट दृष्टिकोण से मनाया जाता है, जो केवल ज्यामिति और प्रतिबिंब तीव्रता के बहुत बुनियादी ऑप्टिकल कानूनों के आधार पर देखी गई छवि की गणना करता है, और संभवतः 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 आमतौर पर मोंटे कार्लो विधि का उपयोग करता है ताकि एक गति से अधिक यथार्थवादी परिणाम प्राप्त किया जा सके जो अक्सर तेजी से परिमाण के आदेश होते हैं।

अधिकांश उन्नत सॉफ्टवेयर उचित लागत पर अच्छे-पर्याप्त परिणाम प्राप्त करने के लिए दो या अधिक तकनीकों को जोड़ती है।

एक और अंतर छवि और वस्तु आदेश प्रतिपादन  एल्गोरिदम के बीच है, जो छवि विमान के पिक्सेल पर पुनरावृत्ति करता है, और छवि और ऑब्जेक्ट ऑर्डर रेंडरिंग एल्गोरिदम, जो दृश्य में वस्तुओं पर पुनरावृत्ति करता है।आम तौर पर ऑब्जेक्ट ऑर्डर अधिक कुशल होता है, क्योंकि पिक्सेल की तुलना में एक दृश्य में आमतौर पर कम वस्तुएं होती हैं।

स्कैनलाइन रेंडरिंग और रेखापुभीकरण
एक छवि के एक उच्च-स्तरीय प्रतिनिधित्व में आवश्यक रूप से पिक्सेल से एक अलग डोमेन में तत्व होते हैं।इन तत्वों को आदिम (कंप्यूटर ग्राफिक्स) के रूप में संदर्भित किया जाता है |आदिम।एक योजनाबद्ध ड्राइंग में, उदाहरण के लिए, लाइन सेगमेंट और कर्व्स प्राइमिटिव हो सकते हैं।एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस में, विंडोज और बटन प्राइमिटिव हो सकते हैं।3 डी मॉडल के प्रतिपादन में, अंतरिक्ष में त्रिकोण और बहुभुज प्राइमिटिव हो सकते हैं।

यदि एक पिक्सेल-बाय-पिक्सेल (छवि क्रम) रेंडरिंग के लिए दृष्टिकोण कुछ कार्य के लिए अव्यावहारिक या बहुत धीमा है, तो रेंडरिंग के लिए एक आदिम-दर-प्राथमिक (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 करता है, और तदनुसार उन पिक्सेल को संशोधित करता है।इसे रेखापुंज कहा जाता है, और सभी वर्तमान चित्रोपमा पत्रक  द्वारा उपयोग की जाने वाली रेंडरिंग विधि है।

पिक्सेल-बाय-पिक्सेल रेंडरिंग की तुलना में रेखापुंज अक्सर तेज होता है।सबसे पहले, छवि के बड़े क्षेत्र आदिमों से खाली हो सकते हैं;रेखापुंज इन क्षेत्रों को अनदेखा कर देगा, लेकिन पिक्सेल-बाय-पिक्सेल रेंडरिंग को उनके माध्यम से गुजरना होगा।दूसरा, रेखणीकरण कैश सुसंगतता  में सुधार कर सकता है और इस तथ्य का लाभ उठाकर अनावश्यक काम को कम कर सकता है कि एक एकल आदिम द्वारा कब्जा किए गए पिक्सेल छवि में सन्निहित हैं।इन कारणों के लिए, रेखापुणीकरण आमतौर पर पसंद का दृष्टिकोण होता है जब  अन्तरक्रियाशीलता  प्रतिपादन की आवश्यकता होती है;हालांकि, पिक्सेल-बाय-पिक्सेल दृष्टिकोण अक्सर उच्च-गुणवत्ता वाली छवियों का उत्पादन कर सकता है और अधिक बहुमुखी है क्योंकि यह छवि के बारे में रेखापुंज के रूप में कई धारणाओं पर निर्भर नहीं करता है।

रेखापरिश्म के पुराने रूप को एक रंग के रूप में पूरे चेहरे (आदिम) प्रदान करने की विशेषता है।वैकल्पिक रूप से, पहले से एक चेहरे के कोने को प्रतिपादन करके और फिर उस चेहरे के पिक्सेल को वर्टेक्स रंगों के सम्मिश्रण के रूप में प्रस्तुत करके अधिक जटिल तरीके से रेखापुष्टीकरण किया जा सकता है।रेखाप्रकरण के इस संस्करण ने पुरानी विधि से आगे निकल गया है क्योंकि यह ग्राफिक्स को जटिल बनावट के बिना प्रवाहित करने की अनुमति देता है (जब चेहरे से चेहरे का उपयोग किया जाता है, तो एक बहुत ही ब्लॉक-जैसे प्रभाव होता है यदि जटिल बनावट में कवर नहीं किया जाता है;एक आदिम से अगले तक कोई क्रमिक रंग परिवर्तन नहीं है)।Rasterization की यह नई विधि ग्राफिक्स कार्ड के अधिक कर छायांकन कार्यों का उपयोग करती है और अभी भी बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करती है क्योंकि मेमोरी में संग्रहीत सरल बनावट कम स्थान का उपयोग करती है।कभी -कभी डिजाइनर कुछ चेहरों पर एक रेखापुंज विधि और दूसरी विधि का उपयोग कोण के आधार पर दूसरों पर उपयोग करेंगे, जिस पर वह चेहरा अन्य चेहरों से मिलता है, इस प्रकार गति बढ़ती है और समग्र प्रभाव को नुकसान नहीं पहुंचाती है।

किरण कास्टिंग
रे कास्टिंग में ज्यामिति जिसे मॉडल किया गया है, पिक्सेल द्वारा पिक्सेल, लाइन द्वारा लाइन द्वारा पार्स किया गया है, बाहर की ओर देखने के बिंदु से, जैसे कि देखने के बिंदु से कास्टिंग किरणें।जहां एक वस्तु चौराहे (यूक्लिडियन ज्यामिति) है, बिंदु पर रंग मान का मूल्यांकन कई तरीकों का उपयोग करके किया जा सकता है।सबसे सरल में, चौराहे के बिंदु पर ऑब्जेक्ट का रंग मूल्य उस पिक्सेल का मान बन जाता है।रंग एक बनावट मानचित्रण से निर्धारित किया जा सकता है | बनावट-मैप।एक अधिक परिष्कृत विधि एक रोशनी कारक द्वारा रंग मूल्य को संशोधित करने के लिए है, लेकिन एक नकली प्रकाश स्रोत के संबंध की गणना किए बिना।कलाकृतियों को कम करने के लिए, थोड़ी अलग दिशाओं में कई किरणों को औसत किया जा सकता है।

रे कास्टिंग में दृश्य दिशा (कैमरा की स्थिति से) की गणना करना शामिल है, और 3 डी स्पेस में प्रत्येक बिंदु से परिणामी मूल्य को जमा करते हुए, दृश्य में ठोस 3 डी ऑब्जेक्ट्स के माध्यम से उस रे कास्ट के साथ -साथ वृद्धिशील रूप से अनुसरण करता है।यह संबंधित है और रे ट्रेसिंग के समान है, सिवाय इसके कि रेकास्ट को आमतौर पर सतहों से उछाल नहीं दिया जाता है (जहां रे ट्रेसिंग इंगित करता है कि यह बाउंस सहित रोशनी पथ को ट्रेस कर रहा है)।रे कास्टिंग का तात्पर्य है कि लाइट रे एक सीधे पथ का अनुसरण कर रहा है (जिसमें अर्ध-पारदर्शी वस्तुओं के माध्यम से यात्रा करना शामिल हो सकता है)।रे कास्ट एक वेक्टर है जो कैमरे से या दृश्य समापन बिंदु (पीछे से आगे, या सामने से पीछे) से उत्पन्न हो सकता है।कभी -कभी अंतिम प्रकाश मान एक स्थानांतरण फ़ंक्शन से प्राप्त होता है और कभी -कभी इसका सीधे उपयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल गुणों के किसी न किसी सिमुलेशन 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 (ओं) से प्रकाश किरणों की घटनाओं के कोण से बना है, और इनमें से और साथ ही प्रकाश स्रोतों की निर्दिष्ट तीव्रता, पिक्सेल के मूल्य की गणना की जाती है।एक अन्य सिमुलेशन एक रेडियोसिटी एल्गोरिथ्म, या इन दोनों के संयोजन से प्लॉट की गई रोशनी का उपयोग करता है।

किरण अनुरेखण


रे ट्रेसिंग का उद्देश्य प्रकाश के प्राकृतिक प्रवाह का अनुकरण करना है, जिसे कणों के रूप में व्याख्या किया गया है।अक्सर, रे ट्रेसिंग विधियों का उपयोग मोंटे कार्लो विधियों को लागू करके प्रतिपादन समीकरण के समाधान को अनुमानित करने के लिए किया जाता है।सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कुछ तरीकों में पथ अनुरेखण, पथ ट्रेसिंग#बिडायरेक्शनल पाथ ट्रेसिंग, या  मेट्रोपोलिस प्रकाश परिवहन  हैं, लेकिन अर्ध यथार्थवादी तरीके भी उपयोग में हैं, जैसे कि स्टाइल रे ट्रेसिंग, या हाइब्रिड।जबकि अधिकांश कार्यान्वयन प्रकाश को सीधी रेखाओं पर प्रचारित करते हैं, अनुप्रयोग सापेक्षतावादी स्पेसटाइम प्रभावों का अनुकरण करने के लिए मौजूद हैं। एक फाइनल में, एक किरण का पता लगाने के काम के उत्पादन की गुणवत्ता का प्रतिपादन, कई किरणों को आम तौर पर प्रत्येक पिक्सेल के लिए शूट किया जाता है, और न केवल चौराहे की पहली वस्तु के लिए, बल्कि कई अनुक्रमिक 'बाउंस' के माध्यम से, ज्ञात कानूनों का उपयोग करते हुए पता लगाया जाता है।ऑप्टिक्स जैसे कि कोण का कोण प्रतिबिंब के कोण और अधिक उन्नत कानूनों के बराबर होता है जो अपवर्तन और सतह खुरदरापन से निपटते हैं।

एक बार जब किरण या तो एक प्रकाश स्रोत का सामना करती है, या अधिक संभवतः एक बार एक बार बाउंस की संख्या को सीमित करने की संख्या का मूल्यांकन किया जाता है, तो उस अंतिम बिंदु पर सतह की रोशनी का मूल्यांकन ऊपर वर्णित तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है, और विभिन्न बाउंस के माध्यम से जिस तरह से मूल्यांकन किया गया है कि मूल्यांकन किया गया हैदेखने के बिंदु पर देखे गए मूल्य का अनुमान लगाएं।यह सभी प्रत्येक नमूने के लिए दोहराया जाता है, प्रत्येक पिक्सेल के लिए।

वितरण किरण अनुरेखण में, चौराहे के प्रत्येक बिंदु पर, कई किरणों को जन्म दिया जा सकता है।पथ अनुरेखण में, हालांकि, केवल एक किरण या किसी को भी प्रत्येक चौराहे पर निकाल दिया जाता है, मोंटे कार्लो विधियों के प्रयोगों की सांख्यिकीय प्रकृति का उपयोग करता है।

एक क्रूर-बल विधि के रूप में, रे ट्रेसिंग वास्तविक समय के लिए विचार करने के लिए बहुत धीमा हो गया है, और हाल ही में बहुत धीमी गति से भी धीमी गति से किसी भी डिग्री की लघु फिल्मों के लिए विचार करने के लिए, हालांकि इसका उपयोग विशेष प्रभाव अनुक्रमों के लिए और विज्ञापन में किया गया है, जहां उच्च गुणवत्ता (शायद फोटोरिज़िज़्म ) फुटेज का एक छोटा हिस्सा आवश्यक है।

हालांकि, एक काम के कुछ हिस्सों में आवश्यक गणना की संख्या को कम करने के लिए अनुकूलन के प्रयास जहां विस्तार अधिक नहीं है या किरण अनुरेखण सुविधाओं पर निर्भर नहीं करता है, ने 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 रियल-टाइम सॉफ्टवेयर या हार्डवेयर रे ट्रेसिंग का उपयोग करते हैं।

तंत्रिका प्रतिपादन
न्यूरल रेंडरिंग कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क  का उपयोग करके एक प्रतिपादन विधि है। न्यूरल रेंडरिंग में छवि-आधारित रेंडरिंग तरीके शामिल हैं जो 2-आयामी छवियों से  3 डी पुनर्निर्माण  के लिए उपयोग किए जाते हैं। इन तरीकों में से एक  photogrammetry  है, जो एक ऐसी विधि है जिसमें किसी ऑब्जेक्ट के कई कोणों से छवियों का एक संग्रह 3 डी मॉडल में बदल जाता है।विशेष रूप से  NVIDIA,  Google  और विभिन्न अन्य कंपनियों द्वारा पाठ और मोटे चित्रों से 3 डी मॉडल बनाने और प्रस्तुत करने में हाल के घटनाक्रम भी हुए हैं।

रेडियोसिटी
रेडियोसिटी एक ऐसी विधि है जो उस तरीके को अनुकरण करने का प्रयास करती है जिसमें सीधे प्रबुद्ध सतहें अप्रत्यक्ष प्रकाश स्रोतों के रूप में कार्य करती हैं जो अन्य सतहों को रोशन करती हैं।यह अधिक यथार्थवादी छायांकन का उत्पादन करता है और एक इनडोर दृश्य के 'छायांकन#परिवेशी प्रकाश' को बेहतर ढंग से कैप्चर करता है।एक क्लासिक उदाहरण एक तरीका है जो कमरों के कोनों को छाया देता है।

सिमुलेशन का ऑप्टिकल आधार यह है कि किसी दिए गए सतह पर किसी 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।

सिमुलेशन तकनीक जटिलता में भिन्न हो सकती है।कई रेंडरिंग में रेडियोसिटी का एक बहुत ही मोटा अनुमान होता है, बस एक पूरे दृश्य को रोशन करता है, जिसे माहौल के रूप में जाना जाता है।हालांकि, जब उन्नत रेडियोसिटी आकलन को एक उच्च गुणवत्ता वाले किरण अनुरेखण एल्गोरिथ्म के साथ जोड़ा जाता है, तो छवियां यथार्थवाद को आश्वस्त करने वाले यथार्थवाद का प्रदर्शन कर सकती हैं, विशेष रूप से इनडोर दृश्यों के लिए।

उन्नत रेडियोसिटी सिमुलेशन में, पुनरावर्ती, परिमित-तत्व एल्गोरिदम 'उछाल' प्रकाश में सतहों के बीच आगे और पीछे, जब तक कुछ पुनरावृत्ति सीमा तक नहीं पहुंच जाती है।इस तरह से एक सतह का रंग पड़ोसी सतह के रंग को प्रभावित करता है, और इसके विपरीत।पूरे मॉडल में रोशनी के परिणामस्वरूप मान (कभी-कभी खाली स्थानों के लिए) को संग्रहीत किया जाता है और एक किरण-कास्टिंग या रे-ट्रेसिंग मॉडल में गणना करते समय अतिरिक्त इनपुट के रूप में उपयोग किया जाता है।

तकनीक की पुनरावृत्ति/पुनरावर्ती प्रकृति के कारण, जटिल वस्तुएं विशेष रूप से अनुकरण करने के लिए धीमी हैं।तेजी से रेडियोसिटी गणना के मानकीकरण से पहले, कुछ डिजिटल कलाकारों ने कोनों, जोड़ों और अवकाशों के अनुरूप बनावट के नक्शे के क्षेत्रों को काला करने के लिए झूठी रेडियोसिटी  के रूप में संदर्भित एक तकनीक का उपयोग किया, और स्कैनलाइन रेंडरिंग के लिए स्व-रोशनी या फैलाना मैपिंग के माध्यम से उन्हें लागू किया।अब भी, उन्नत रेडियोसिटी गणना कमरे के माहौल की गणना के लिए आरक्षित की जा सकती है, प्रकाश से दीवारों, फर्श और छत को प्रतिबिंबित करने से, जो कि जटिल वस्तुओं को रेडियोसिटी के लिए बनाते हैं। –  या जटिल वस्तुओं को समान आकार और बनावट की सरल वस्तुओं के साथ रेडियोसिटी गणना में प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

रेडियोसिटी गणना दृष्टिकोण स्वतंत्र हैं जो शामिल गणना को बढ़ाती हैं, लेकिन उन्हें सभी दृष्टिकोणों के लिए उपयोगी बनाती है।यदि दृश्य में रेडियोसिटी ऑब्जेक्ट्स का बहुत कम पुनर्व्यवस्थित है, तो एक ही रेडियोसिटी डेटा को कई फ्रेमों के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिससे रेडियोसिटी को रे कास्टिंग के सपाटता पर सुधार करने का एक प्रभावी तरीका बन जाता है, बिना समग्र प्रतिपादन समय-प्रति-फ्रेम को गंभीरता से प्रभावित किए बिना।

इस वजह से, रेडियोसिटी अग्रणी वास्तविक समय के प्रतिपादन विधियों का एक प्रमुख घटक है, और इसका उपयोग शुरुआत-से-अंत तक की एक बड़ी संख्या में जाने-माने फ़ीचर-लेंथ एनिमेटेड 3 डी-कार्टून फिल्मों को बनाने के लिए किया गया है।

नमूनाकरण और फ़िल्टरिंग
एक समस्या जो किसी भी रेंडरिंग सिस्टम से निपटना चाहिए, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह कौन सा दृष्टिकोण लेता है, नमूना समस्या है।अनिवार्य रूप से, रेंडरिंग प्रक्रिया पिक्सेल की एक परिमित संख्या का उपयोग करके छवि स्थान से रंगों तक एक निरंतर फ़ंक्शन को चित्रित करने की कोशिश करती है।Nyquist -shannon नमूना प्रमेय (या Kotelnikov Theorem) के परिणामस्वरूप, किसी भी स्थानिक तरंग जो प्रदर्शित की जा सकती है, उनमें कम से कम दो पिक्सेल शामिल होने चाहिए, जो छवि संकल्प के लिए आनुपातिक है।सरल शब्दों में, यह इस विचार को व्यक्त करता है कि एक छवि रंग या तीव्रता में विवरण, चोटियों या गर्तों को प्रदर्शित नहीं कर सकती है, जो एक पिक्सेल से छोटे हैं।

यदि किसी भी फ़िल्टरिंग के बिना एक भोले रेंडरिंग एल्गोरिथ्म का उपयोग किया जाता है, तो छवि फ़ंक्शन में उच्च आवृत्तियों को अंतिम छवि में उपस्थित होने के लिए बदसूरत अलियासिंग  का कारण होगा।अलियासिंग आम तौर पर खुद को जैगियों, या दांतेदार किनारों के रूप में प्रकट करता है जहां पिक्सेल ग्रिड दिखाई देता है।अलियासिंग को हटाने के लिए, सभी रेंडरिंग एल्गोरिदम (यदि वे अच्छी दिखने वाली छवियों का उत्पादन करने के लिए हैं) को उच्च आवृत्तियों को हटाने के लिए छवि फ़ंक्शन पर कुछ प्रकार के  लो पास फिल्टर  का उपयोग करना चाहिए, एक प्रक्रिया जिसे  स्थानिक विरोधी अलियासिंग  कहा जाता है।

अनुकूलन
बड़ी संख्या में गणना के कारण, प्रगति में एक काम आमतौर पर केवल एक निश्चित समय पर विकसित किए जा रहे कार्य के हिस्से के लिए उपयुक्त रूप से प्रस्तुत किया जाता है, इसलिए मॉडलिंग के प्रारंभिक चरणों में, वायरफ्रेम और रे कास्टिंग का उपयोग किया जा सकता है, यहां तक कि जहां भीलक्ष्य आउटपुट रेडियो के साथ रे ट्रेसिंग है।उच्च विस्तार पर दृश्य के केवल कुछ हिस्सों को प्रस्तुत करना भी आम है, और उन वस्तुओं को हटाने के लिए जो वर्तमान में विकसित किए जा रहे हैं, इसके लिए महत्वपूर्ण नहीं हैं।

वास्तविक समय के लिए, एक या एक से अधिक सामान्य अनुमानों को सरल बनाना, और प्रश्न में दृश्यों के सटीक मापदंडों को ट्यून करना उचित है, जो कि हिरन के लिए सबसे अधिक 'धमाकेदार' प्राप्त करने के लिए सहमत मापदंडों के लिए भी ट्यून किया जाता है।

अकादमिक कोर
एक यथार्थवादी रेंडरर के कार्यान्वयन में हमेशा भौतिक सिमुलेशन या अनुकरण का कुछ मूल तत्व होता है – कुछ गणना जो एक वास्तविक भौतिक प्रक्रिया से मिलती -जुलती या अमूर्त होती है।

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

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

प्रतिपादन अनुसंधान वैज्ञानिक मॉडल के अनुकूलन और उनके कुशल अनुप्रयोग दोनों से संबंधित है।

प्रतिपादन समीकरण
यह प्रतिपादन में प्रमुख शैक्षणिक/सैद्धांतिक अवधारणा है।यह प्रतिपादन के गैर-अवधारणात्मक पहलू की सबसे अमूर्त औपचारिक अभिव्यक्ति के रूप में कार्य करता है।सभी अधिक पूर्ण 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, आउटगोइंग लाइट (एल)o) उत्सर्जित प्रकाश का योग है (एल)e) और परावर्तित प्रकाश।प्रतिबिंबित प्रकाश आने वाले प्रकाश का योग (एल)i) सभी दिशाओं से, सतह प्रतिबिंब और आने वाले कोण से गुणा किया गया।एक इंटरैक्शन पॉइंट के माध्यम से बाहरी प्रकाश को आवक प्रकाश से जोड़कर, यह समीकरण पूरे 'प्रकाश परिवहन' के लिए खड़ा है – प्रकाश के सभी आंदोलन –  एक दृश्य में।

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