3 डी रेंडरिंग
3D स्केलर फ़ील्ड्स की रेंडरिंग के लिए, वॉल्यूम रेंडरिंग देखें।
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| Three-dimensional (3D) computer graphics |
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3 डी रेंडरिंग कंप्यूटर पर 3डी मॉडल को 2 डी कंप्यूटर ग्राफिक्स में परिवर्तित करने की 3 डी कंप्यूटर ग्राफिक्स प्रक्रिया है।3 डी रेंडर मेंफोटोरिअलिस्टिक प्रतिपादन या गैर-फोटोरियलिस्टिक स्टाइल सम्मिलित हो सकते हैं।
रेंडरिंग तरीके
रेंडरिंग तैयार दृश्य से वास्तविक 2 डी छवि या एनीमेशन बनाने की अंतिम प्रक्रिया है। इसकी तुलना वास्तविक जीवन में सेटअप समाप्त होने के बाद फोटो लेने या दृश्य को फिल्माने के लिए की जा सकती है।[1] कई अलग -अलग, और अक्सर विशेष, प्रतिपादन विधियों का विकास किया गया है। ये पॉलीगॉन-आधारित रेंडरिंग के माध्यम से स्पष्ट रूप से गैर-यथार्थवादी वायर फ्रेम मॉडल से लेकर अधिक उन्नत तकनीकों जैसे: स्कैनलाइन प्रतिपादन, रे ट्रेसिंग, या रेडियोसिटी तक हैं। एकल छवि/फ्रेम के लिए रेंडरिंग में सेकंड से लेकर कुछ दिनों तक का समय लग सकता है। सामान्य तौर पर, अलग-अलग तरीके या तो फोटोरियलिस्टिक रेंडरिंग, या वास्तविक समय प्रतिपादन के लिए अनुकूल होते हैं।[2]
वास्तविक समय
वास्तविक-समय कंप्यूटर ग्राफिक्स
इंटरैक्टिव मीडिया, जैसे गेम और सिमुलेशन के लिए रेंडरिंग की गणना और वास्तविक समय में लगभग 20 से 120 फ्रेम प्रति सेकंड की दर से प्रदर्शित की जाती है। वास्तविक समय के प्रतिपादन में, लक्ष्य जितना संभव हो उतना जानकारी दिखाना है जितना आंख एक सेकंड के अंश में संसाधित कर सकता है (ए.के.ए. "एक फ्रेम में": 30 फ्रेम-प्रति-सेकंड एनीमेशन के मामले में, एक फ्रेम एक सेकंड का 30वां हिस्सा सम्मिलित होता है)।
प्राथमिक लक्ष्य स्वीकार्य न्यूनतम रेंडरिंग गति (आमतौर पर 24 फ्रेम प्रति सेकंड, क्योंकि वह न्यूनतम है जो मानव आंख को सफलतापूर्वक आंदोलन का भ्रम पैदा करने के लिए देखने की जरूरत है) पर फोटोरियलिज्म की यथासंभव उच्च डिग्री प्राप्त करना है।वास्तव में, शोषण को उस तरह से लागू किया जा सकता है जिस तरह से आंख दुनिया को 'अनुभूत' करती है, और परिणामस्वरूप, प्रस्तुत की गई अंतिम छवि जरूरी नहीं कि वास्तविक दुनिया की हो, लेकिन मानव आंख को सहन करने के लिए पर्याप्त है।
रेंडरिंग सॉफ्टवेयर ऐसे दृश्य प्रभावों को अनुकरण कर सकता है जैसे लेंस फ्लेयर्स, फील्ड की गहराई या मोशन ब्लर।ये कैमरे और मानव आंखों की ऑप्टिकल विशेषताओं से उत्पन्न दृश्य घटनाओं को अनुकरण करने का प्रयास हैं। ये प्रभाव एक दृश्य में यथार्थवाद के एक तत्व को उधार दे सकते हैं, भले ही प्रभाव मात्र एक कैमरे की एक नकली कलाकृति हो। यह खेल, इंटरैक्टिव दुनिया और वीआरएमएल में नियोजित मूल विधि है।
कंप्यूटर प्रसंस्करण शक्ति में तेजी से वृद्धि ने उच्च-डायनामिक-रेंज प्रतिपादन जैसी तकनीकों सहित वास्तविक समय के प्रतिपादन के लिए भी यथार्थवाद की एक उच्च स्तर की अनुमति दी है। रियल-टाइम रेंडरिंग प्रायः बहुकोणीय होता है और कंप्यूटर के ग्राफ़िक्स प्रोसेसिंग युनिट सहायता प्राप्त होती है।[3]
नॉन-रियल-टाइम
गैर-इंटरैक्टिव मीडिया के लिए एनिमेशन, जैसे कि फीचर फिल्में और वीडियो, रेंडर करने में अधिक समय लग सकते हैं।[4] गैर-वास्तविक-समय प्रतिपादन उच्च छवि गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए सीमित प्रसंस्करण शक्ति का लाभ उठाने में सक्षम बनाता है।अलग -अलग फ्रेम के लिए रेंडरिंग समय कुछ सेकंड से लेकर कई दिनों तक जटिल दृश्यों के लिए भिन्न हो सकता है।रेंडर किए गए फ्रेम को एक हार्ड डिस्क ड्राइव पर संग्रहीत किया जाता है, फिर अन्य मीडिया जैसे मोशन पिक्चर फिल्म या ऑप्टिकल डिस्क में स्थानांतरित किया जाता है।इन फ्रेमों को तब उच्च फ्रेम दर पर क्रमिक रूप से प्रदर्शित किया जाता है, आमतौर पर 24, 25, या 30 चित्र हर क्षण में (एफपीएस), आंदोलन के भ्रम को प्राप्त करने के लिए।
जब लक्ष्य फोटो-रियलिज्म होता है, तो रे ट्रेसिंग (ग्राफिक्स), पथ अनुरेखण , फोटॉन मैपिंग या रेडियोसिटी (कंप्यूटर ग्राफिक्स) जैसी तकनीकें कार्यरत होती हैं।यह डिजिटल मीडिया और कलात्मक कार्यों में नियोजित मूल विधि है।अन्य स्वाभाविक रूप से होने वाले प्रभावों का अनुकरण करने के उद्देश्य से तकनीकों को विकसित किया गया है, जैसे कि विभिन्न प्रकार के पदार्थों के साथ प्रकाश की बातचीत।इस तरह की तकनीकों के उदाहरणों में कण प्रणालियां (जो बारिश, धुएं, या आग का अनुकरण कर सकती हैं), वॉल्यूमेट्रिक प्रकाश व्यवस्था (कोहरे, धूल और अन्य स्थानिक वायुमंडलीय प्रभावों का अनुकरण करने के लिए), कास्टिक (प्रकाशिकी) (असमान प्रकाश-विद्रोही सतहों द्वारा प्रकाश ध्यान केंद्रित करने के लिए अनुकरण करने के लिए) शामिल हैं।जैसे कि एक स्विमिंग पूल के तल पर देखे जाने वाले हल्के तरंगों), और उपसतह बिखरने (ठोस वस्तुओं के संस्करणों के अंदर प्रकाश को प्रतिबिंबित करने वाले प्रकाश को अनुकरण करने के लिए)।
रेंडरिंग प्रक्रिया कम्प्यूटेशनल रूप से महंगी है, जिससे भौतिक प्रक्रियाओं की जटिल विविधता को सिम्युलेटेड किया जा रहा है।कंप्यूटर प्रसंस्करण शक्ति पिछले कुछ वर्षों में तेजी से बढ़ी है, जिससे यथार्थवादी प्रतिपादन की उत्तरोत्तर उच्च डिग्री की अनुमति मिलती है।फिल्म स्टूडियो जो कंप्यूटर-जनित एनिमेशन का उत्पादन करते हैं, आमतौर पर समय पर छवियों को उत्पन्न करने के लिए एक रेंडर फार्म का उपयोग करते हैं।हालांकि, गिरने वाले हार्डवेयर की लागत का मतलब है कि रेंडर फार्म का उपयोग करते समय इसमें शामिल लागतों को देखते हुए एक होम कंप्यूटर सिस्टम पर 3 डी एनीमेशन की छोटी मात्रा बनाना पूरी तरह से संभव है।[5] रेंडरर के आउटपुट का उपयोग अक्सर एक पूर्ण गति-चित्र दृश्य के केवल एक छोटे हिस्से के रूप में किया जाता है।सामग्री की कई परतों को अलग से प्रस्तुत किया जा सकता है और संयोजन सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके अंतिम शॉट में एकीकृत किया जा सकता है।
प्रतिबिंब और छायांकन मॉडल
एक सतह की उपस्थिति का वर्णन करने के लिए प्रतिबिंब/बिखरने और छायांकन के मॉडल का उपयोग किया जाता है।यद्यपि ये मुद्दे अपने आप में समस्याओं की तरह लग सकते हैं, लेकिन उन्हें प्रतिपादन के संदर्भ में लगभग विशेष रूप से अध्ययन किया जाता है।आधुनिक 3 डी कंप्यूटर ग्राफिक्स एक सरलीकृत प्रतिबिंब मॉडल पर बहुत अधिक भरोसा करते हैं जिसे फोंग प्रतिबिंब मॉडल कहा जाता है (फोंग शेडिंग के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। फोंग छायांकन )।प्रकाश के अपवर्तन में, एक महत्वपूर्ण अवधारणा अपवर्तक सूचकांक है;अधिकांश 3 डी प्रोग्रामिंग कार्यान्वयन में, इस मूल्य के लिए शब्द अपवर्तन का सूचकांक है (आमतौर पर IOR को छोटा किया जाता है)।
छायांकन को दो अलग -अलग तकनीकों में तोड़ा जा सकता है, जिनका अक्सर स्वतंत्र रूप से अध्ययन किया जाता है:
- सरफेस शेडिंग - एक सतह पर प्रकाश कैसे फैलता है (ज्यादातर वीडियो गेम में रियल -टाइम 3 डी रेंडरिंग के लिए स्कैनलाइन रेंडरिंग में उपयोग किया जाता है)
- प्रतिबिंब/बिखरना-कैसे प्रकाश एक सतह पर एक सतह के साथ बातचीत करता है (ज्यादातर गैर-वास्तविक समय के फोटोरिअलिस्टिक और कलात्मक 3 डी रेंडरिंग के लिए किरण-ट्रेंड रेंडर में उपयोग किया जाता है, दोनों सीजीआई अभी भी 3 डी छवियां और सीजीआई गैर-इंटरैक्टिव 3 डीएनिमेशन)
सतह छायांकन एल्गोरिदम
3 डी कंप्यूटर ग्राफिक्स में लोकप्रिय सतह छायांकन एल्गोरिदम में शामिल हैं:
- सपाट छायांकन : एक तकनीक जो किसी वस्तु के प्रत्येक बहुभुज को बहुभुज के सामान्य और एक प्रकाश स्रोत की स्थिति और तीव्रता के आधार पर करती है
- गौर्ड छायांकन : हेनरी गौराड (कंप्यूटर वैज्ञानिक) द्वारा आविष्कार किया गया | एच |1971 में गौरौड;एक तेज और संसाधन-सचेत वर्टेक्स छायांकन तकनीक का उपयोग सुचारू रूप से छायांकित सतहों का अनुकरण करने के लिए किया जाता है
- पी कोएक्सिंग मूर्खतापूर्ण : बुई तुंग फोंग द्वारा आविष्कार किया गया;स्पेक्युलर हाइलाइट्स और चिकनी छायांकित सतहों का अनुकरण करने के लिए उपयोग किया जाता है
प्रतिबिंब
प्रतिबिंब या बिखरना एक दिए गए बिंदु पर आने वाली और निवर्तमान रोशनी के बीच संबंध है।बिखरने के विवरण आमतौर पर एक द्विदिश प्रकीर्णन वितरण फ़ंक्शन या बीएसडीएफ के संदर्भ में दिए जाते हैं।[6]
छायांकन
छायांकन संबोधित करता है कि सतह पर विभिन्न प्रकार के प्रकीर्णन कैसे वितरित किए जाते हैं (यानी, जो बिखरने वाले फ़ंक्शन पर लागू होता है)।इस तरह के विवरण आमतौर पर एक कार्यक्रम के साथ व्यक्त किए जाते हैं जिसे एक शेडर कहा जाता है।[7] छायांकन का एक सरल उदाहरण बनावट मानचित्रण है, जो एक सतह पर प्रत्येक बिंदु पर फैलाना रंग को निर्दिष्ट करने के लिए एक रेखापुंज छवि का उपयोग करता है, इसे और अधिक स्पष्ट विवरण देता है।
कुछ छायांकन तकनीकों में शामिल हैं:
- उभार का मानचित्रण : जिम ब्लाइंड द्वारा आविष्कार किया गया, एक सामान्य-पर्टर्बेशन तकनीक का उपयोग झुर्रियों वाली सतहों का अनुकरण करने के लिए किया जाता है।[8]
- CEL-SHADED एनीमेशन: एक तकनीक का उपयोग हाथ से तैयार एनीमेशन के रूप में नकल करने के लिए किया जाता है।
परिवहन
प्रकाश परिवहन सिद्धांत बताती है कि एक दृश्य में रोशनी एक स्थान से दूसरे स्थान पर कैसे हो जाती है।दृश्यता (ज्यामिति) प्रकाश परिवहन का एक प्रमुख घटक है।
प्रक्षेपण
छायांकित तीन -आयामी वस्तुओं को चपटा किया जाना चाहिए ताकि डिस्प्ले डिवाइस - अर्थात् एक मॉनिटर - इसे केवल दो आयामों में प्रदर्शित कर सके, इस प्रक्रिया को 3 डी प्रक्षेपण कहा जाता है।यह प्रक्षेपण और अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण का उपयोग करके किया जाता है।परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण के पीछे मूल विचार यह है कि जो वस्तुएं दूर हैं, वे उन लोगों के संबंध में छोटे बनाई जाती हैं जो आंख के करीब हैं।कार्यक्रम पर्यवेक्षक से दूरी की नकारात्मक की शक्ति के लिए उठाए गए एक फैलाव को गुणा करके परिप्रेक्ष्य का उत्पादन करते हैं।एक के एक फैलाव का मतलब है कि कोई परिप्रेक्ष्य नहीं है।उच्च फैलाव स्थिरांक एक मछली-आंखों के प्रभाव का कारण बन सकता है जिसमें छवि विरूपण होने लगता है।वर्तनी विषयक प्रक्षेपण का उपयोग मुख्य रूप से कंप्यूटर एडेड डिजाइन या कंप्यूटर सहायतायुक्त विनिर्माण एप्लिकेशन में किया जाता है, जहां वैज्ञानिक मॉडलिंग को सटीक माप और तीसरे आयाम के संरक्षण की आवश्यकता होती है।
रेंडरिंग इंजन
रेंडर इंजन एक साथ आ सकते हैं या 3 डी मॉडलिंग सॉफ्टवेयर के साथ एकीकृत हो सकते हैं, लेकिन स्टैंडअलोन सॉफ्टवेयर भी है।कुछ रेंडर इंजन कई 3 डी सॉफ्टवेयर के साथ संगत हैं, जबकि कुछ एक के लिए अनन्य हैं।
यह भी देखें
- आर्किटेक्चरल रेंडरिंग
- परिवेशी बाधा
- कंप्यूटर दृष्टी
- ज्यामिति पाइपलाइन
- ज्यामिति प्रसंस्करण
- ग्राफिक्स
- ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (जीपीयू)
- चित्रमय आउटपुट युक्ति
- मूर्ति प्रोद्योगिकी
- औद्योगिक सीटी स्कैनिंग
- चित्रकार का एल्गोरिथ्म
- समानांतर प्रतिपादन
- प्रतिबिंब (कंप्यूटर ग्राफिक्स)
- Siggraph
- खंड प्रतिपादन
नोट्स और संदर्भ
- ↑ Badler, Norman I. "3D Object Modeling Lecture Series" (PDF). University of North Carolina at Chapel Hill. Archived (PDF) from the original on 2013-03-19.
- ↑ "Non-Photorealistic Rendering". Duke University. Retrieved 2018-07-23.
- ↑ "The Science of 3D Rendering". The Institute for Digital Archaeology (in British English). Retrieved 2019-01-19.
- ↑ Christensen, Per H.; Jarosz, Wojciech. "The Path to Path-Traced Movies" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2019-06-26.
- ↑ "How render farm pricing actually works". GarageFarm (in English). 2021-10-24. Retrieved 2021-10-24.
- ↑ "Fundamentals of Rendering - Reflectance Functions" (PDF). Ohio State University. Archived (PDF) from the original on 2017-06-11.
- ↑ The word shader is sometimes also used for programs that describe local geometric variation.
- ↑ "Bump Mapping". web.cs.wpi.edu. Retrieved 2018-07-23.
