Como a renderização em tempo real pode te ajudar na criação de projetos - Blog totalCAD Renderização em tempo real pode ajudar no seu projeto

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Arquitetos, designers e artistas 3D sempre sonharam com uma renderização ray-traced em tempo real por muitos anos. Ser capaz de explorar, interagir e mudar uma cena em tempo real pode encurtar muito o fluxo de trabalho. Como resultado, isso pode acelerar o tempo para finalizar a cena e fazer com que fique mais fácil para clientes entenderem e manipularem até o mais complexo dos desenhos.

Esse artigo irá explorar os incríveis avanços tecnológicos que vêm fazendo com que a renderização em tempo real seja possível nos dias de hoje. Além disso, falaremos sobre os desafios que os desenvolvedores enfrentam para criar essas experiências únicas.

O que é o render em tempo real?

O render, como já vimos em outros posts aqui do blog, é dividido em duas metodologias que permitem a criação de imagens 3D pelo computador: O ray-tracing e a rasterização. Vamos recapitular:

Ray tracing gera uma imagem a partir de raios de luz criados a partir de uma câmera, através de um plano virtual de pixels que simulam os efeitos da iluminação sobre o objeto.
Rasterização cria objetos na tela a partir de uma malha de triângulos, que gera o modelo 3D dos objetos.

Cada um tem o seu ponto forte: o ray tracing é criado para um foto realismo de altíssima qualidade. Por outro lado, a rasterização prioriza performance e interatividade. Dessa maneira, a pergunta mais lógica para todos trabalhando na indústria do design gráfico é, existe uma maneira de ter o melhor dos dois mundos, de maneira simultânea? A qualidade do ray tracing com a velocidade e interatividade do render em tempo real? A resposta é sim!

Para entender como um render foto realista e em tempo real funciona, nós precisamos nos aprofundar nas duas fases envolvidas no cálculo de uma cena 3D por renderizadores fisicamente precisos: ray casting e sombreamento.

O que é ray casting?

Como o nome sugere (lançamento de raios), ray casting é o processo de intersecção de um raio de luz com todos os objetos na cena. Por exemplo, em uma grande cena, pode haver milhões de peças de geometria e bilhões de polígonos. Assim, esta operação complexa é estruturada em algoritmos específicos para reduzir o tempo de cálculo.

Como o sombreamento funciona?

O sombreamento determina a aparência de um objeto pela maneira como ele reage à luz. Então, o processo de sombreamento também define os raios que fornecem informações sobre sombras, reflexos e iluminação global. Em contrapartida, em uma cena grande, as redes de sombreamento são muito importantes. Assim, se forem complexas, as avaliações podem se tornar caras do ponto de vista de processamento.

Renderização em tempo real pode ser um ponto positivo ao trabalhar com projetos grandes

Encontrando o equilíbrio

A quantidade de geometria e a complexidade dos sombreadores podem alterar o equilíbrio entre a projeção de raios e o sombreamento. Por exemplo, em uma cena com um único material simples aplicado a milhões de polígonos, o processo de ray casting representa 90% do tempo de renderização. Em contrapartida, em cenas com muitos materiais complicados, mas menos geometria, o mesmo pode ocupar apenas 20% do tempo de avaliação, mas o processo de sombreamento ocupará o resto.

Assim, ambos os processos exigem hardware e software poderosos e eficientes. Felizmente, estamos no meio de uma revolução tecnológica graças a uma indústria em constante evolução: a dos videogames.

Ferramentas gamers

As ferramentas de videogame nos proporcionaram a capacidade de experimentar a computação gráfica em tempo real por meio de técnicas de rasterização. Assim, o desenvolvimento de unidades de processamento gráfico (GPU) aceleram as mesmas. Encontrados em consoles populares e PCs para jogos, esses chips podem fornecer gráficos espetaculares em resoluções de 4K e 8K em telas super widescreen e headsets de realidade aumentada.

Ou seja, podemos usar esse poder computacional com uma GPU que pode renderizar até mesmo nossos projetos mais complexos em tempo real, como os produtos RTX da NVIDIA, que apresentam núcleos de ray tracing (RT) dedicados para acelerar os processos de ray casting e sombreamento.

Nvidia OptiX

O rastreamento de raio é um algoritmo complexo que requer programação especializada para aproveitar os benefícios dos núcleos RT. Por isso, o V-Ray usa Nvidia OptiX, que já se tornou comum em ferramentas de renderização.

O Nvidia OptiX oferece muitas vantagens para os processos de rastreamento de raios. Por exemplo, ele nos permite dimensionar várias GPUs para aumentar o poder de computação, combinar a memória da GPU por meio da tecnologia NVLink e avaliar grandes cenas. Além disso, um de seus recursos mais importantes é um denoiser acelerado por inteligência artificial. O denoiser elimina o ruído da imagem gerado pelo processo de renderização e reduz as iterações de renderização.

Graças a este incrível hardware, podemos experimentar em tempo real com um alto nível de realismo. Em suma, com o software de renderização em tempo real certo, como o Chaos Vantage, arquitetos, designers e artistas podem explorar seus projetos 3D de forma integrada e intuitiva.

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