Nové trendy ve vizualizaci

Renderování v reálném čase

Dříve zcela nepředstavitelná věc se nyní stala skutečností díky programu hyperShot, který vlastně definuje zcela novou kategorii výpočtu digitálních obrázků – renderování v reálném čase. Odstraňuje veškeré potíže s osvětlováním, tvorbou materiálů a s nastavováním desítek těžko pochopitelných parametrů, jako je tomu u jiných renderovacích programů. Program se v podstatě skládá z jednoho okna se šesti malými záložkami. Nahrajete model (resp. spustíte renderování přímo z nějaké hostitelské aplikace, třeba z programu Rhinoceros), přetáhnete na různé části modelu náhledové kuličky materiálů z knihovny, nahrajete obrázek, který bude osvětlovat scénu (jedná se o speciální obrázky ve formátu HDRI, které v sobě kromě barevnosti nesou také informaci o světelné energii v místě, kde byly pořízeny), nahrajete případně statický obrázek do pozadí (například fotografii krajiny, do které vložíte 3D model automobilu – a to je vše. S plně vyrenderovanou scénou pohybujete v reálném čase myší a během této manipulace se scéna vykresluje v nižším rozlišení. Jakmile pustíte tlačítko myši, začne se scéna okamžitě zjemňovat a za pár sekund je již vyčištěná. Můžete si udělat screenshot aktuálního stavu scény a nebo si můžete vyrenderovat statický obrázek ve vyšším rozlišení. Program hyperShot je znamenitou volbou pro průmyslové designéry, architekty, strojaře, modeláře a všechny nadšence, kteří chtějí vytvářet perfektní obrázky bez složitého nastavování různých parametrů a hodnot, které je od vizualizací často spolehlivě odradí.

Renderování v reálném čase - postupné zjemňování obrázku

Fyzikálně korektní render

Další novou oblastí renderování, která přichází na scénu díky neustále se zvyšující rychlosti procesorů, je tzv. unbiased rendering, fyzikálně korektní renderování. Výpočetně náročné algoritmy nepočítají obrázek „synteticky“ jako ostatní renderovací programy, ale vyjadřují světlo pomocí fyzikálních rovnic. Výsledkem je pak dokonalý obrázek, který je přesnou simulací chování světla ve skutečném světě. Příkladem fyzikálně korektního renderovacího programu je fryrender. Výhodou této technologie je, že nemusíte prakticky nic nastavovat a to málo, co nastavujete, má adekvátní oporu v reálném světě – světelné zdroje definujete ve wattech a kamera simuluje optiku skutečné zrcadlovky. Během a po ukončení výpočtu máte navíc možnost měnit v reálném čase intenzity světelných zdrojů, případně je můžete úplně vypínat, se všemi důsledky, které to na scénu bude mít – včetně stínů nebo odrazů v reflexních objektech. Delší doba výpočtu je tak vyvážena tím, že prakticky není nutné dělat testovací rendery a ladit parametry a osvětlení. Pokud je fasáda ve vizualizaci přesvícená, jednoduše snížíte jas oblohy nebo snížíte hodnotu ISO filmu a během nebo i kdykoliv po ukončení výpočtu. Odezva je přitom okamžitá. Další příjemnou vlastností je, že výpočet lze kdykoliv přerušit, obrázek uložit a později ve výpočtu pokračovat. Renderování probíhá formou zjemňování obrázku (odstraňování šumu) a je to teoreticky nekonečný proces sběru světelných vzorků ve scéně, který konverguje k ideálnímu řešení. Je už na uživateli, jestli se mu bude výsledek líbit už po pěti minutách nebo jestli nechá obrázek počítat přes noc.

Unbiased technologie Fryrenderu nabízí extrémně přesný model kamery. Pravá optika kamery znamená, že na počítači pracujete jako se skutečným fotografickým aparátem. Pracujete s pojmy, které jsou známé každému, kdo alespoň trochu fotí – například hloubka ostrosti, rychlost závěrky nebo clona. Díky tomu se můžete zaměřit přímo na fotografování; pokud chcete renderovat co nejkvalitnější snímky, stačí, když budete vědět, jak funguje zrcadlovka a můžete zapomenou na složité nastavování desítek nicneříkajících čísel a parametrů v jiných programech. Pokročilé čočkové efekty ještě více zvýší realitu vaší scény, protože dokáží simulovat čočkové aberační jevy, jako je záře, vinětace a difrakce a to vše s odezvou v reálném čase. Na stránce výrobce fryrenderu si můžete stáhnout obsáhlý a mnoha obrázky doprovozený český manuál.

„Živá“ záměna materiálů

Pokud tvoříte vizualizace, určitě to znáte – přes noc vypočítáte nádherný finální obrázek ve vysoké kvalitě, ráno ho pošlete zákazníkovi... a dostane se vám odpovědi, že je to moc krásné, ale ta podlaha mohla mít jinou texturu dřeva a mohla by být navíc trochu lesklejší a světlejší. Výborně - takže jsou před vámi další hodiny ladění materiálů a testovacích výpočtů.  Jak by bylo krásné měnit materiály přímo ve vypočítaném obrázku v plné kvalitě! Ano, nebudu vás napínat, hovoříme o nových trendech a záměna materiálů v reálném čase v plně vyrenderovaném obrázku je jedním z nich. Program, který to umí, se jmenuje SWAP a je to vlastně zásuvný modul do výše zmíněného renderovacího programu fryrender.

Vše, co musíte pro záměnu materiálů udělat, je označit ve výchozí modelovací aplikaci objekty, které mají mít zaměnitelné materiály (např. podlahy, zdi atd). Po provedení výpočtu můžete u těchto objektů v reálném čase upravovat materiály, přiřazovat jim nové materiály z knihovny, zaměňovat jejich textury a podobně. Dokonce můžete v reálném čase textury otáčet, posunovat nebo měnit jejich velikost, což je například u podlah neocenitelné. Posuvníkem můžete opět v reálném čase ladit rozostření odrazů (od zrcadlového povrhu po vzhled leštěného kovu). Nastavit správnou velikost a lesku parket je pak okamžikem pár sekund.

Záměna materiálu obuvi ve vyrenderovaném obrázku

Pokud změníte materiál nějakého objektu (například podlahy), změní se i světelné podmínky ve scéně - hnědá podlaha obarvuje strop a další objekty, změněný materiál se samozřejmě změní i tam, kde je vidět nepřímo, například v odrazech v zrcadlech nebo lesklých kovech. Rozdíl oproti novému několikahodinovému výpočtu se změněným materiálem je okem téměř nepostřehnutelný.

Představte si, že pracujete na vizualizace nějakého interiéru a architekt ještě nemá zcela ujasněný materiál zdi, chce proto s vámi vyzkoušet různé varianty. V běžné praxi byste si museli vyrenderovat všechny možné varianty zdí předem, případně by architekt čekat na renderování během konzultace. Výpočetní časy pak rostou úměrně počtu variant a to je nejen otravné, ale časově a nákladově neefektivní, často dokonce zcela nemožné (například katalog podlah může mít obsahovat desítky variant).

Sfryrenderem SWAP vyrenderujete datový balík pouze jednou a následně můžete vytvářet nekonečné variace materiálu daného objektu ve scéně. Výsledky jsou navíc zobrazovány v reálném čase v plně vyrenderované scéně během toho, jak materiály upravujete. V režimu automatické synchronizace se změny parametrů materiálu ihned promítají do scény během jejich ladění. Nezáleží na tom, jestli má být zeď jednobarevná, cihlová nebo kovová, všechny tyto materiály vidíte ihned v plné scéně, aniž byste museli na cokoliv čekat. Na stránkách výrobce najdete velice ilustrativní videa, která představují záměnu materiálů v reálném čase.

Zaměnovat lze i reflexní materiály

Fryrender SWAP je založen na naší chytré kombinaci renderovacích vrstev, které umožňují počítat vizualizaci té samé scény s různými materiály. Jedná se o kombinační proces, který je podobný jako kombinování vrstev v Photoshopu, nad kterým byste ovšem strávili hodiny. SWAP automatizuje proces generování těchto vrstev a automatizuje také proces kompozice a rasterizace geometrie, jejíž materiál je měněn. Proces změny materiálu se odehrává v reálném čase, šetří vám minimálně hodiny renderování a umožňuje vám bez jakéhokoliv dalšího úsilí zkoušet a upravovat velké množství variant materiálu.

Odkazy
hyperShot: http://www.bunkspeed.com/hypershot/
fryrender, SWAP: http://www.randomcontrol.com/