Hace una semanas, hablábamos de HPC o Computación de Alto Rendimiento. En el post de hoy, lo hacemos de rendering, un tipo de computación que, a diferencia de la anterior, da mucha más importancia a la imagen que a los datos.
Veamos en qué consiste el rendering y qué tipos y técnicas lo componen:
¿Qué es rendering?
Rendering, render o renderizado es un concepto muy utilizado en computación que hacer referencia a la transformación de un modelo 3D en una imagen realista 2D.
En otras palabras, es el proceso de obtención de imágenes digitales extraídas de un modelo tridimensional a través de un software dedicado. La finalidad de estas imágenes es simular un objeto o un ambiente de manera fotorrealista.
Este término, que suele ser utilizado en su versión inglesa, es frecuente, sobre todo, en la jerga de los profesionales de la animación audiovisual y los diseñadores 3D; aunque la traducción que mejor se puede ajustar al castellano es «interpretación», haciendo referencia a que la computadora interpreta una escena tridimensional y la representa en una imagen bidimensional.
Una de las partes más importantes del rendering es el motor de renderizado, gracias al cual, es posible imitar un espacio real formado por distintos materiales, texturas, colores, estructuras poligonales, iluminación, reflexión, refracción y ray tracing.
Tipos de rendering
Los principales tipos de rendering son los siguientes:
Renderización en tiempo real
Las imágenes se calculan a tal velocidad, que el proceso de conversión de los modelos 3D en imágenes 2D sucede en tiempo real.
Este tipo de rendering se utiliza mucho en los videojuegos y en gráficos interactivos.
Renderización offline
En este caso, la velocidad no es esencial, por lo que el proceso se lleva a cabo a través de cálculos realizados normalmente con CPUs multi-core.
La característica principal de este tipo de rendering es que, a diferencia del anterior, no existe la imprevisibilidad.
Por eso, es más común en proyectos de animación mucho más complejos visualmente y con un alto nivel de fotorrealismo.
Técnicas de visualización de rendering
Existen cinco técnicas principales de visualización en el renderizado. Veámoslas a continuación:
Scan line
Es una de las técnicas más antiguas. Se encarga de fusionar el algoritmo que determina las superficies con el algoritmo que determina las sombras de las mismas. Por otro lado, trabaja con una línea de escaneo a la vez.
Z-Buffer
Se trata de un algoritmo que determina las superficies visibles.
Utiliza las siguientes estructuras de datos:
- z-buffer: para cada pixel, mantiene la coordenada z más cercana al espectador.
- frame-buffer: contiene los datos relativos a los colores de los pixeles del z-buffer.
Esta técnica solo se puede aplicar en un polígono cada vez (cuando escanea un polígono, no se puede acceder a la información del resto).
Ray casting
Detecta las superficies visibles y funciona de la siguiente manera: hace partir los rayos del ojo (un rayo por cada píxel) y encontrar el primer objeto que bloquea ese recorrido. Además, es capaz de gestionar superficies sólidas, como esferas o conos.
Por ello, si un rayo alcanza una determinada superficie, esta se podrá diseñar gracias al ray casting.
Ray tracing
Funciona de manera muy parecida al ray casting, pero añadiendo un modelo de iluminación a la escena que tiene en cuenta las reflexiones y las refracciones que experimenta la luz. Esto hace que se consigan unos impresionantes resultados fotorrealistas.
En resumen, el ray tracing simula el recorrido que hace la radiación luminosa hasta llegar al espectador.
Radiosity
Añade todavía más fotorrealismo a la escena al tener en cuenta la inter reflexión entre los diferentes objetos que se encuentran en la misma.
Por ejemplo, cuando una superficie tiene un componente de luz reflectora, esta técnica es capaz de conseguir que esta superficie (por su fenómeno físico de reflexión) ilumine también las superficies cercanas a ella.
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GLOSARIO
- 2D o espacio bidimensional: módulo geométrico de la proyección plana y física del universo donde vivimos. Tiene dos dimensiones (ancho y largo), pero no cuenta con profundidad. Los planos son bidimensionales y solo pueden contener cuerpos unidimensionales o bidimensionales.
- 3D o espacio tridimensional: espacio que cuenta con tres dimensiones: anchura, largura y altura (o profundidad).
- Computación: área de la ciencia que se encarga de estudiar la administración de métodos, técnicas y procesos con el fin de almacenar, procesar y transmitir información y datos en formato digital.
- Píxel: es la menor unidad homogénea en color que forma parte de una imagen digital.
Fuente: BibLus