Pipeline di rendering

Pipeline di rendering

La pipeline di rendering è la sequenza di passi che un renderer segue per trasformare una scena 3D in un'immagine 2D. Comprendere la pipeline aiuta a ottimizzare le scene e a debugare i problemi di rendering. Sebbene diversi renderer abbiano implementazioni differenti, la pipeline di base segue una struttura simile per tutti. La pipeline può essere suddivisa in diverse fasi principali.

La prima fase è l'elaborazione geometrica. Il renderer prende i modelli 3D dalla scena e li trasforma dai loro sistemi di coordinate locali nello spazio mondo, poi nello spazio camera e infine nello spazio schermo. Questo comporta la moltiplicazione di ogni vertice per le matrici mondo, vista e proiezione. Durante questa fase, il renderer esegue anche il backface culling, rimuovendo i poligoni che sono rivolti lontano dalla telecamera.

Successivamente arriva la rasterizzazione per i renderer in tempo reale o il ray tracing per i renderer offline. La rasterizzazione converte la geometria trasformata in pixel determinando quali pixel sullo schermo sono coperti da ciascun triangolo. Il ray tracing fa l'opposto, lanciando raggi dalla telecamera attraverso ogni pixel e calcolando cosa colpiscono. Il ray tracing produce risultati più accurati ma è molto più lento.

Dopo aver determinato la visibilità, la fase di ombreggiatura calcola il colore di ogni superficie visibile. È qui che materiali, texture e illuminazione si uniscono. Lo shader valuta le proprietà della superficie in ogni punto, cerca i valori delle texture e calcola come la luce interagisce con la superficie. Per materiali complessi come pelle o vetro, questa fase può coinvolgere più strati di calcoli di ombreggiatura.

La fase finale è la post-elaborazione. Include operazioni come il tone mapping, che converte i valori HDR in valori LDR visualizzabili, l'anti-aliasing per smussare i bordi frastagliati e qualsiasi effetto fotografico come la profondità di campo o il motion blur. Alcuni di questi effetti possono essere fatti nella fase di compositing invece, a seconda della pipeline. L'output è l'immagine finale renderizzata.