Egy jó 3D látvány nem ott kezdődik, hogy rányomunk a „Render” gombra. Előtte még el kell készíteni magát a modellt, beállítani az anyagokat és textúrákat, elhelyezni a fényeket, összerakni a jelenetet – és csak ezután jöhet a renderelés, ami mindebből elkészíti a végleges képet.
De mi a különbség a 3D modellezés és a renderelés között? Hogyan néz ki ez a folyamat a gyakorlatban, és miért lehet teljesen más hardverre szükség egy CAD-modell szerkesztéséhez, mint például egy fotorealisztikus látvány elkészítéséhez?
Ebben a cikkben ezeket vesszük végig érthetően. Megnézzük, hogyan épül fel egy tipikus 3D-s munkafolyamat, milyen szerepet kap benne a processzor és a videokártya, illetve azt is, hogy a különböző feladatokra – például CAD-tervezéshez, építészethez, általános 3D modellezéshez vagy látványtervezéshez – milyen szoftvereket szokás használni. Jelen cikkünkben a hardveres követelményeket, vagyis az ajánlott specifikációkat nem érintjük majd behatóan, így amennyiben elsősorban inkább az érdekelne, úgy irány a Workstation kisokos: Milyen laptopot vegyünk tervezéshez. modellezéshez és lakberendezéshez? című cikkünk!
Ha most ismerkedsz a 3D modellezéssel, vagy egyszerűen szeretnéd jobban átlátni, hogyan lesz egy digitális modellből kész látvány, akkor az alábbiakban végigvezetünk a legfontosabb lépéseken.
Mielőtt azonban a szoftvereket konkretizálnánk, röviden összefoglaljuk, hogy pontosan milyen elvek szerint működik a renderelés és a 3D modellezés folyamata.
Maga a 3D renderelés leegyszerűsítve nem más, mint amikor a modellező / renderelő szoftver az elkészített 3D modellből létrehoz egy végleges, kétdimenziós képet. A folyamat tehát nem magával a rendereléssel kezdődik, hanem alapvetően négy fő lépésből áll.
Renderelés folyamata:
1. A 3D modell elkészítése – Elsőként valamilyen 3D modellező szoftver segítségével elkészítjük magukat az objektumokat és modelleket.
2. Anyagok és textúrák hozzáadása – Az elkészült modellekhez hozzárendeljük a különböző anyagokat és textúrákat, amelyek meghatározzák például, hogy egy felület fémes, üveges, matt vagy éppen fényes legyen.
3. A megvilágítás beállítása – Ezután következik a jelenet fényforrásainak és megvilágításának beállítása, ami a végeredmény megjelenését alapvetően meghatározza majd.
4. Renderelés – Végül pedig következhet maga a renderelés, vagyis amikor a szoftver a modellről, annak anyagairól, textúráiról, fényforrásairól és a jelenetről a rendelkezésre álló adatok alapján kiszámítja és elkészíti a végleges 2D képet.
A végeredmény pedig egyéni ízlés kérdése: lehet teljesen fotorealisztikus is, de persze bátran készíthetünk akár szándékosan stilizált képeket is – ennek már tényleg csakis a fantáziánk, meg persze a szakértelmünk szabhat határt.
Hogyan működik a renderelés?
CPU-alapú renderelés esetén a renderelő motor jellemzően képes közel teljesen kihasználni a rendelkezésre álló processzormagokat, ugyanakkor számos modern renderelő motor GPU-val vagy CPU+GPU hibrid módban is működik. Utóbbiak esetén ráadásul egy középkategóriás RTX GPU adott esetben már sokkal fontosabb is lehet, mint egy extrém magszámú CPU.
Mivel a renderelés sebessége erősen hardverfüggő, így CPU-renderelésre nagyjából jó ökölszabály, hogy minél több a mag, annál hatékonyabb a renderelés még akkor is, ha az adott CPU-nak nincs is kiemelkedően magas órajele. A teljes kép ennél azért bőven árnyaltabb, fontos ugyanis az egyes magok teljesítménye, az architektúra, az IPC, az órajel és maga a render engine is. Például a V-Ray dokumentációja szerint CPU-renderelésnél a teljesítmény a magok számával és az órajellel is skálázódik, így kisebb Blender-, CAD- vagy vizualizációs projektek már akár egy középkategóriás gépen is teljesen vállalhatók.
A Geekbench benchmark grafikonja jól szemlélteti, hogy a magasabb magszám önmagában nem jelent magasabb egymagos teljesítményt, ezért a két értéket külön is érdemes figyelembe venni.
Ennek oka, hogy egyes CPU-alapú renderelő motoroknál a folyamat egyik népszerű formája az úgynevezett bucket renderelés, vagyis hogy a művelet alatt az engine a képet úgynevezett “bucket”-ekre szedi (amik az adott kép kvázi darabkái), majd ezeket a darabkákat rendeli hozzá folyamatosan a magokhoz. Amint pedig az adott feldolgozási szál elkészült egy ‘bucket’-tel, már kapja is a következőt, így tehát a több rendelkezésre álló processzormag jelentősen gyorsíthatja a folyamatot.
Az úgynevezett “bucket”-ek a renderelés alatt álló képen
Hogyan működik a 3D modellezés?
A rendereléssel ellentétben a 3D modellezés viszont már egy aktív munkafolyamat, hiszen míg a renderelést elég “csak” elindítani, aztán minden megy a háttérben magától, addig a modellezés ugye már folyamatos interakciót és szoftver használatot igényel. Az interaktív CAD- és modellezési műveletek jelentős része erősen függ az egyszálas teljesítménytől, ugyanakkor egyre több művelet képes több processzormagot is kihasználni.
Ezek a programok pedig teljesen más formában használják ki az adott workstation kvalitásait, sőt hardveres igényeik is eltérőek. Így pedig CPU-alapú renderelésnél elsősorban a magas többmagos teljesítmény fontos, míg a modellezésnél már több tényezőt, például az adott CPU egyszálas teljesítményét is figyelembe kell venni. Ennek oka, hogy a modellezés sokféle különböző, egymástól eltérő feladatsorból áll, (például tükrözések, klónozások, hajlítások, stb.) melyek eltérő módon használják ki a hardvert. Ezek pedig külön-külön is, együtt vagy egymásután pedig végképp komoly és nehéz számítási feladatok, melyeknél meglepő módon sok esetben nem a magszám vagy a többmagos teljesítmény a kardinális, hanem az egyszálas teljesítmény.
Ennek oka, hogy ezek a számítási feladatok hierarchikusak, ettől eltérni nem lehet, az egyes lépések nem passzolhatók át egyik vagy másik magnak, így a processzornak ezt a sémát minden esetben lépésről-lépésre követnie kell. Mindez pedig azt jelenti, hogy ezeknél a műveleteknél a magasabb magszám önmagában nem feltétlenül eredményez számottevő gyorsulást, egy magas órajelű és jó egymagos teljesítményű processzor pedig az interaktív modellezési és CAD műveletek jelentős részében gyorsabb lehet.
A legjobb programok rendereléshez / 3D modellezéshez – Melyek a legjobb szoftverek a témában?
Mivel számos szoftver elérhető a témában, így bárki megtalálhatja a saját számítását. A szoftverpreferencia leginkább a célterülettől függ, vagyis hogy pontosan mire akarjuk majd azt használni, hiszen bár vannak köztük hasonlóak vagy hasonló megoldásokat kínálók, alapvetően ezek nem egymás alternatívái, hanem más és más célterületre szánt programok.
- CAD / mérnöki tervezés: AutoCAD, SolidWorks, Solid Edge
- BIM / építészet: Revit
- Általános 3D modellezés / animáció: Blender, 3ds Max, Cinema 4D, Maya
- Digitális szobrászat: ZBrush
- Procedurális modellezés / VFX: Houdini
- Rendering / lookdev: V-Ray, Arnold, Redshift, Corona, Cycles stb.
Összegzés
Összegezve tehát elmondható, hogy CPU-alapú renderelésnél általában a magas többmagos teljesítmény a legfontosabb, míg interaktív CAD- és modellezési feladatoknál az erős egyszálas teljesítmény sokszor nagyobb szerepet kap. GPU-alapú renderelésnél ezzel szemben elsősorban a videokártya számítási teljesítménye és a rendelkezésre álló VRAM lehet meghatározó. Annak függvényében kell tehát konfigurációt választani a tevékenységeink alá, hogy pontosan mit is akarunk csinálni az adott workstation-ön. Amennyiben éppen egy ideális és bivalyerős laptopot keresel, úgy érdemes lehet workstation kínálatunkban alaposan körülnézni, hátha rögtön rá is találsz az igazira!
GYIK
K: Mit jelent a renderelés fogalma? – A renderelés jelentése.
V: A renderelés az a számítási folyamat, amely során a számítógép egy 2D vagy 3D jelenet adatai alapján elkészíti a megjelenítendő képet vagy képsorozatot.
K: Mi az a “blender rendering”?
V: A blender rendering nem egy külön fogalom, maga a Blender ugyanis egy renderelő / modellező szoftver, így a blender rendering nem jelent mást, minthogy a renderelés a Blender használatával történik.
K: Mi az a video renderelés? Hogyan kell videót renderelni?
V: Mivel a renderelés kifejezést a köznyelvben többféleképpen is használják, így nem csupán a modellező műveletek esetén fordulhat elő, hanem akár video szerkesztésnél, vágásnál is használható. Ilyen környezetben a renderelés fogalma tulajdonképpen annyit jelent, hogy a rendszer a timeline-on lévő nyersanyagokat, effekteket, átmeneteket, color gradinget, feliratokat stb. kiszámolja és létrehozza a végleges képkockákat.
K: A rendereléshez milyen videokártya ajánlott?
V: Az, hogy a processzor vagy a videokártya fontosabb-e, az alkalmazott render motortól függ. CPU-renderelésnél a processzor teljesítménye dominál, GPU-renderelésnél viszont a videokártya – különösen annak számítási teljesítménye és VRAM-kapacitása – válik meghatározóvá.
K: Melyek a legjobb 3D modellező programok? Milyen 3D modellező szoftverek ajánlottak kezdők számára?
V: Ez nagyrészt attól függ, hogy milyen célra szeretnénk használni a programot. Általános 3D modellezéshez és kezdők számára a Blender az egyik legjobb kiindulópont, míg mérnöki CAD-tervezéshez például az AutoCAD, SolidWorks vagy Solid Edge, építészeti/BIM munkákhoz pedig a Revit lehet megfelelő választás. Professzionális 3D és VFX munkákhoz többek között a 3ds Max, Maya, Cinema 4D, ZBrush vagy Houdini is széles körben használt.
