Рендеринг в компьютерной графике: что это и как используется

Рендеринг или отрисовка (англ. rendering — «визуализация») — термин в компьютерной графике, обозначающий процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы. Как правило этот функционал уже есть в графических программах, например, в Autodesk 3ds Max, Maya, CINEMA 4D Studio, Adobe After Effects CC и др. Но так же можно купить рендер отдельно, как самостоятельный профессиональный продукт, например, V-ray, FurryBall, U-RENDER, MAXON REDSHIFT и др.

Что такое рендеринг и для чего он необходим?

Если вы занимаетесь анимацией, работаете с двухмерной или трехмерной графикой, то вам не обойтись без рендеринга. В ходе процесса рендеринга происходит преобразование трехмерной сцены в статическое изображение или в последовательность кадров. Созданный в специальной программе набросок изображения превращается непосредственно в само изображение со своими цветами, тенями, освещением и т.п.

Рендеринг — это довольно трудоемкий и сложный процесс, в ходе которого происходит множество математических вычислений. Разработчики специальных программ для 3D-моделирования и рендеринга позаботились о том, чтобы пользователи не утруждали себя многочисленными просчетами и сразу работали с привычными для них настройками.

Так как процесс довольно сложный, то для рендеринга требуется большие мощности и может быть задействован один или несколько компьютеров, программы для 3D-моделирования и визуализации (с соответствующими плагинами), программы для работы с графикой. 

Если говорить о технической оснащенности компьютера для рендеринга, то здесь мы встретим разделение на CPU Rendering и GPU Rendering. Первый вариант при просчете использует ресурсы процессора и оперативной памяти, а в случае с GPU, основная задача по визуализации ложится на видеокарту (графический процессор). Чему именно будет отдано предпочтение, зависит от используемой системы рендеринга. 

В зависимости от сложности и масштабности проекта, как правило,  используются специальные рендер-станция или рендер-фермы.

Что такое рендер-станция и рендер-фермы?

Рендер-станция представляет собой технику (ПК), которую используют при работе с программами по 3D-моделированию, рендерами и графическими редакторами. Такая машина оснащена мощным процессором и видеокартой и позволяет добиться высокой скорости вычислений. Подходит фотографам, дизайнерам, архитекторам и всем, кто профессионально работает с графикой и видео.

Рендер-ферма — это множество компьютеров, объединенных в единую вычислительную сеть. Такие сети или системы обычно именуют узлами. В зависимости от фермы, число таких узлов может доходить до нескольких тысяч. Рендер-фермы позволяют добиться максимальной производительности за счёт объединения мощностей, вычислительных возможностей большого количества техники одновременно. 

Есть два типа рендер-ферм: собственная (частная) и облачная (коммерческая). Первая создается под нужды какой-либо фирмы занимающейся, например, выпуском фильмов или для отдельного дизайнера, фрилансера, у которого имеется несколько компьютеров с соответствующим программным обеспечением, и он использует их для рендеринга. 

Облачные фермы предлагают услуги всем желающим пользователям. Данные фермы имеют на вооружении десятки серверов, необходимое оборудование, обслуживающий персонал. По сути это сложные профессиональные системы, располагающие мощнейшими, современными ресурсами для процедуры рендеринга. 

Загруженные на фермы сцены могут рассчитываться на нескольких десятках и сотен рендер-узлах, что максимально сокращает время визуализации. Благодаря этому, несколько дней рендеринга возможно сократить до нескольких часов. Работа рендер-фирм строится практически по одинаковому сценарию. Пользователь проходит процесс регистрации, пополняет счет (многие фермы предлагают попробовать бесплатно) и приступает к процессу. Для этого необходимо загрузить 3D-сцены на ферму, задать желаемые настройки и запустить процесс. 

Важным моментом является загрузка с сайта программы или плагина, который встраивается в используемую пользователем программу (например, 3ds Max). Его задача проверить все сцены и экспортировать их в ферму, сохраняя заданные пользователем настройки. Стоит отметить, что все фермы поддерживают наиболее часто используемые программы, приложения и плагины.

Сколько же времени занимает рендеринг?

Время просчета будет зависеть от массы факторов. Сюда входят сложность сцены, прозрачность или отражающие свойства материалов, текстуры, тени и освещенность, высокополигональность моделей и вычислительная мощь оборудования. Также есть зависимость и от того, какой метод использует система рендеринга. 

В зависимости от всего вышеперечисленного время, требуемое для рендинга может занимать от нескольких секунд до нескольких часов и даже дней. Можно воспользоваться простым калькулятором на рендер-ферме и попробовать рассчитать стоимость и приблизительное время, выбрав примерные настройки. В результате можно увидеть время просчета как на домашнем компьютере, так и на ферме. 

Рендерить на ферме или у себя дома?

Для того, чтобы выполнять рендеринг дома необходим мощный компьютер, в котором главную роль будут играть процессор (архитектура, количество ядер, кэш) и количество оперативной памяти. Можно сказать, чем мощнее будет сборка, тем лучше для процесса. 

В домашней ферме также используются несколько компьютеров, объединенных в локальную сеть. Также многое зависит от объемов работы. При больших объемах и сложных проектах, пользователю может не хватить одной или нескольких машин и в любом случае придется собирать свою ферму или же обратиться за помощью к коммерческой ферме. В сравнении с этим у рендер-ферм есть несколько существенных преимуществ.

• Простота и поддержка. Пользоваться фермами довольно легко, к тому же на каждой из них пользователь сможет обратиться в службу поддержки; 

• Экономия средств и времени. В первом случае пользователь, которому нужен рендеринг, заплатит только за процесс на ферме и будет избавлен от закупки «железа» для собственной фермы и ее обслуживания. Ну и, конечно же, экономия времени, которое так необходимо, когда у фрилансера масса заказов. Не стоит забывать о том, что дома возможны перебои с электричеством. 

Особенности рендеринга на рендер-ферме:

• Онлайн-калькулятор: он есть на каждой ферме и с его помощью пользователь сможет рассчитать и оценить время и стоимость рендеринга. Однако, это примерно;

• Совместимость ПО: прежде чем приступить к работе, необходимо определить совместимость ПО, на котором был сделан проект и ПО имеющегося на ферме;

• Хранение данных: фермы осуществляют хранение проектов и всех данных, однако через какой-то промежуток времени они могут быть удалены;

• Правила пользования: прежде чем начинать работу на той или иной ферме, необходимо детально ознакомиться с правилами пользования фермой. Узнать каким образом она предоставляет кредиты, можно ли вернуть деньги и т.п. Для разрешения всех спорных или непонятных вопросов на каждой из ферм должна работать служба поддержки в режиме 24/7.

Заключение

3D-рендеринг — технически сложный процесс, который требует наличия мощного оборудования. Чтобы осуществить его и получить желаемый результат в виде изображения или серии изображений, нужно приложить очень много усилий и времени. Но если быть увлеченным 3D темой и овладеть процессом, то программное обеспечение станет незаменимым помощником. 

Многие сферы заинтересованы в рендеринге, такие как промышленный дизайн, архитектурное дело, дизайн интерьеров, создание видеоигр, мультфильмов, кино, видеопроизводство - как можно увидеть спектр использования достаточно обширен и разнообразен, как и предлагаемое программное обеспечение. В нашем каталоге можно подобрать как готовое решение для дизайна, включающее рендиринг, так и отдельно программу-рендер для профессиональной прорисовки и визуализации.