O que é renderização 3D - um guia para a visualização em 3D



As imagens 3D têm o poder de dar vida às visões cinematográficas e ajudar a planear com precisão as paisagens urbanas do amanhã. Neste artigo, o especialista em 3D Ricardo Ortiz explica como funciona.


A renderização 3D encontra-se em todo o lado à nossa volta. Desde os grandes filmes de ação, anúncios a carros, imagens de futuros edifícios e até design de produto, a visualização 3D tornou-se tao difundida e realística que provavelmente nem notamos que lá está.


Nesta peça introdutória, Ricardo Ortiz da Chaos Group explica os básicos da renderização 3D, desde os métodos computacionais que geram imagens até às técnicas artísticas que criam conteúdo incrível gerado por computador (CG) e as suas várias aplicações.


O que é renderização 3D?


De forma simplificada, a renderização 3D é o processo de usar um computador para criar uma imagem 2D a partir de uma cena tridimensional digital.


Para criar uma imagem, são utilizadas metodologias específicas e software e hardware especiais. Assim sendo, precisamos de perceber que a renderização 3D é um processo - o processo que constrói a imagem.




Tipos de renderização 3D


Podemos criar tipos diferentes de imagens renderizadas; estas podem ser realista ou não realistas.


Uma imagem realista pode ser um interior arquitetónico que parece uma fotografia, uma imagem de design de produto tal como uma peça de mobília, ou uma renderização automotiva de um carro. Por outro lado, podemos também criar uma imagem não realista tal como um diagrama de contorno ou uma imagem estilo cartoon com um look 2D tradicional. Tecnicamente, é possível visualizar qualquer coisa que consigamos imaginar.



Como é utilizada a renderização 3D?


A renderização 3D é uma técnica essencial a várias indústrias, incluindo arquitetura, design de produto, publicidade, video jogos e efeitos visuais para filmes, tv e animação.


No design e arquitetura, a renderização permite que as pessoas criativas comuniquem as suas ideias de uma forma clara e transparente. Um render dá-lhes a chance de avaliar as suas propostas, experimentar com materiais, conduzir estudos e contextualizar os seus designs no mundo real antes destes serem construídos ou manufacturados.


Para as indústrias de media e entretenimento, a renderização 3D é fundamental na criação de sequências e animações que contam histórias, independentemente de estarmos a ver um filme de animação, uma peça dramática ou uma sequência de ação com explosões, naves futurísticas, locais exóticos ou criaturas extraterrestres.



Visite a nossa galeria incrível para ver o poder da renderização.


Nos últimos anos, a evolução da computação gráfica nestas indústrias substituiu as técnicas tradicionais. Por exemplo, os efeitos especiais estão a ser substituídos por efeitos visuais, o que significa que os atores de perfomances arriscadas (stunt actors) já não têm que arriscar as suas vidas em acidentes de carros.


Na publicidade, atrevo-me a dizer que 90% dos anúncios automóveis são CG - ou até mais. Na indústria da arquitetura, muitas das técnicas tradicionais para criar representações, tal como fazer maquetes em escala, foram substituídas por imagens fotorealistas para garantir que conseguimos ver exatamente como algo vai ficar quando for construído.


Acelerar processos, reduzir custos e a procura por resultados de melhor qualidade ajudaram a tecnologia a evoluir. O hardware está cada vez mais poderoso e esta mudança para o CG era inevitável.


Como é criada uma imagem 3D?


Duas peças de software, com diferentes características, são usadas para criar imagens e animações computadorizadas: motores de render e motores de jogos. Os motores de render utilizam uma técnica chamada ray tracing, enquanto os motores de jogos utilizam a técnica chamada rasterization - alguns motores misturam ambas as técnicas, mas falaremos deles mais tarde.


Primeiro, vamos falar do processo de ray tracing. O V-Ray usa esta técnica.


O que é ray tracing?

Ray tracing cria uma imagem ao traçar raios de luz de uma câmara por um plano virtual de pixels e simula os efeitos do seu encontro com objetos. Para criar esses efeitos, vários raios diferentes devem ser traçados. Por exemplo, para obter certas sombras, certos raios têm que estar traçados; para obter reflexos, já outros raios diferentes são necessários ser traçados, e por ai a diante.

Esta técnica é usada para criar imagens fotorealistas. Se tivermos que calcular um grande número de luzes e objetos na nossa cena isso pode aumentar de forma drástica o tempo que demora a renderizar uma imagem. Os artistas 3D devem considerar as implicações de tudo numa cena, incluindo os reflexos, refrações e translucidez, e ainda elementos mais complexos tais como displacement, sub-surface scattering e instancing.


O que é rasterization?


Existe ainda outra metodologia bastante popular que nos permite obter imagens incrivelmente rápido, mas sem o realismo que o ray tracing nos confere. A rasterization é bastante comum em motores de jogos, e a sua vantagem mais importante é que oferece uma experiência em tempo real na qual os utilizadores podem andar e interagir com a cena 3D.


Na rasterization, os objetos no ecrã são criados através de uma rede de triângulos virtuais, que cria modelos 3D de objetos. Nesta rede virtual, os cantos de cada triângulo, conhecidos como vértices, intersectam com os vértices de outros triângulos com tamanhos e formas diferentes. Cada um desses vértices providencia informação específica e, ao juntar todos esses dados, a forma do objeto é criada. Depois, o computador converte os triângulos dos modelos 3D em pixels no ecrã 2D e é-nos apresentada a imagem final.



Tal como referi, esta técnica é bastante comum em motores de video jogos. Consegue tornar-se bastante intensiva a nível computacional, pois podem existir milhões de polígonos para todos os objetos numa cena - e muitos milhões de pixels num ecrã.


V-Ray na sua área


O V-Ray é um programa de renderização 3D de ray-tracing de alta qualidade, comprovado em produção, capaz de nos oferecer a mais alta qualidade, potência, velocidade e controlo criativo. O V-ray foi criado para lidar com os maiores projetos e com as cenas mais difíceis. Está completamente integrado nas plataformas 3D mais populares do mercado e apresenta aos utilizadores um workflow simplificado e criativo.


Já há anos que o V-Ray permite aos estúdios criar imagens profissionais fotoralistas e animações, tem uma grande comunidade de utilizadores e é reconhecido pela sua enorme versatilidade. Recebeu ainda o Academy Sci-Tech Award em 2017 pelas suas criações de imagens fotorealistas para cinema.


V-Ray tudo em um


O V-Ray para arquitetura, engenharia e construção (SketchUp, Rhino and Revit) combina ray tracing e tempo real. O V-Ray Vision é uma nova ferramenta baseada num raster engine que permite aos utilizadores mover os seus modelos, aplicar materiais, configurar luzes e câmaras - tudo numa visão em tempo real da sua cena. E, quando estiverem prontos para uma alta qualidade de renderização, é fácil usar o V-Ray para a criar.



Para concluir


A intenção ao escrever este pequeno artigo é fornecer informação básica sobre alguns fundamentos do V-Ray. Na minha opinião, o conhecimento sobre estes aspetos é muito importante para qualquer artista digital que esteja interessado no tema da renderização. Falar a linguagem e perceber o contexto permite-nos ir um passo à frente. Existe um oceano de teoria adicional e informação sobre a qual podem pesquisar se se sentirem inspirados e apaixonados.


Artigo original em inglês

Traduzido por Maria Duarte