Rendering: differenze tra le versioni

[[File:Sala II sketchup.jpg|thumb|Una resa grafica virtuale della sala II dei [[Musei del Castello Sforzesco]] di [[Milano]], dove viene illustrato l'allestimento eseguito dai [[BBPR]] per il [[riordino dei musei del Castello Sforzesco|riordino degli stessi]].]]

[[File:Glasses 800 edit.png|thumb|Un'immagine renderizzata con [[POV-Ray]]]]

 

== Descrizione ==

Sono disponibili in commercio un gran numero di motori di render, alcuni dei quali integrati nei più diffusi pacchetti di modellazione e animazione tridimensionale, alcuni altri indipendenti, altri ancora distribuiti come progetti [[open source]].

 

 

Nel caso della grafica tridimensionale, il rendering è un processo lento e richiede un gran numero di elaborazioni da parte della [[CPU]], oppure è assistito in tempo reale dagli acceleratori 3D delle [[scheda grafica|schede grafiche]] (per i giochi tridimensionali).

 

Le immagini possono essere analizzate in termini di una serie di fenomeni visibili. Le ricerche e i progressi nel campo del rendering sono state in gran parte motivate dal tentativo di simularli in modo accurato ed efficiente.

 

* '''[[texture mapping]]''' — un metodo per definire i dettagli del colore di una [[superficie]] mettendola in corrispondenza con un'[[immagine]] (texture)

* '''[[bump mapping]]''' — un metodo per simulare irregolarità nella forma di una superficie mettendola in corrispondenza con un'immagine (bump map) che definisce una perturbazione fittizia della superficie, usata solo per ricavarne una distorsione della direzione [[perpendicolare]] (normale) impiegata nei calcoli per la propagazione della luce.

* '''[[normal mapping]]''' — un metodo simile al bump mapping in cui l'immagine definisce direttamente come perturbare la [[normale alla superficie|normale della superficie]] in quel punto.

* '''[[distance fog]]''' — attenuazione e dispersione della luce nel passaggio attraverso l'aria o altri mezzi; solo il vuoto è perfettamente trasparente.

* '''soft shadows''' — ombre parziali prodotte da sorgenti di luce estese

* '''[[rifrazione]]''' — deviazione della luce nel passaggio da un mezzo all'altro

* '''[[profondità di campo]]''' o '''DoF''' (Depth of Field) — simulazione della progressiva sfocatura degli oggetti posti a distanza crescente dalla superficie di messa a fuoco (profondità di campo).

* '''[[ambient occlusion]]''' — simulazione del comportamento della luce in prossimità di volumi occlusi dove i raggi luminosi faticano ad entrare e uscire

* '''[[anisotropia]]''' — simulazione di un materiale che riflette la luce in modo diverso per ogni direzione tangente al punto.

 

Le principali tipologie di algoritmi per risolvere il problema sono:

* '''[[radiosity]]''': collegata alla matematica agli elementi finiti;

Questi approcci possono essere particolarmente intensi dal punto di vista computazionale, perché entrambi creano una struttura abbastanza completa per la gestione delle equazione di rendering.

 

* Nessuna illuminazione, solo '''[[texture mapping]]''', poiché il colore intrinseco di un oggetto ha l'influenza maggiore sul suo aspetto.

* Illuminazione diretta: si tiene conto solo della luce che va dalla fonte di illuminazione alla superficie, non di quella riflessa da altre superfici presenti nella scena. Questa luce potrà essere tenuta in considerazione con altri casi speciali attraverso il precalcolo.

 

Alcuni dei principali algoritmi, sono:

* [[Algoritmo del pittore]]

* [[Scanline rendering|Algoritmi di tipo scanline]]

* [[Illuminazione globale]]

* [[Radiosity]]

L'attuale stato dell'arte per la costruzione di scene in 3D per la creazione di film è il linguaggio di descrizione delle scene [[RenderMan]] creato dalla [[Pixar Animation Studios|Pixar]]. (da confrontare con formati più semplici per la descrizione di un ambiente 3D come [[VRML]] o [[Application programming interface|API]] come [[DirectX]] o [[OpenGL]] che sfruttano l'accelerazione hardware delle moderne schede grafiche).

 

* [[Mental Ray]]

* [[Vray]]

* [[POV-Ray]]

* Maxwell Render

 

== Base accademica ==

 

=== Le equazioni alla base del rendering ===

: <math>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) d\vec w'</math>

Significato: in una particolare posizione e direzione, la luce uscente (L_o) è la somma della luce emessa (L_e) e della luce riflessa. La luce riflessa è ottenuta moltiplicando: L_i (la luce che arriva da tutte le direzioni), per il coefficiente di riflessione (f_r), e per l'angolo di arrivo.

 

=== La BRDF ===

<math>f_r(x, \vec w', \vec w) = \frac{dL_r(x, \vec w)}{L_i(x, \vec w')(\vec w' \cdot \vec n) d\vec w'}</math>

 

* 1991 '''Hierarchical radiosity''' (Hanrahan, P. Salzman, D. Aupperle, L. (1991). A rapid hierarchical radiosity algorithm. ''Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1991)'' '''25''' (4), 197–206.)

* 1993 '''Tone mapping''' (Tumblin, J. Rushmeier, H.E. (1993). Tone reproduction for realistic computer generated images. ''IEEE Computer Graphics & Applications'' '''13''' (6), 42–48.)

* 1995 '''Photon mapping''' (Jensen, H.J. Christensen, N.J. (1995). Photon maps in bidirectional monte carlo ray tracing of complex objects. ''Computers & Graphics'' '''19''' (2), 215–224.)

 

== Libri e compendi ==

* Strothotte; Schlechtweg (2002). ''Non-Photorealistic Computer Graphics''. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-787-0.

* Blinn (1996). ''Jim Blinns Corner - A Trip Down The Graphics Pipeline''. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-387-5.

 

== Altri progetti ==

 

{{Controllo di autorità}}

 

[[Categoria:Strumenti informatici per la progettazione]]