Renderöintijärjestelmän

Renderöintijärjestelmän käsite kattaa ohjelmisto- ja laitteistoyksiköt, jotka muuntavat grafiikkatiedon rasteroitavaksi kuvaksi näytölle. Sen tehtävänä on tuottaa visuaalisesti tarkoituksenmukainen kuva nopeasti ja laadukkaasti ottaen huomioon käytettävissä olevat resurssit. Järjestelmä voi olla pääosin ohjelmistopohjainen, laitteistopohjainen tai hybridein ratkaisu.

Tyypillinen renderöintijärjestelmän pipeline etenee useassa vaiheessa. Näkyvyys määritetään frustum- ja occlusion-cullingilla, minkä jälkeen kolmiulotteinen data projisoidaan kuvaa varten view- ja projection-matriiseilla. Rasterointi ja varjostus toteutetaan shader-ohjelmoinnilla, tekstuurit haetaan ja ylläpidetään. Lopuksi suoritetaan post-processing-efektit, kuten anti-aliasing, tonemappaaminen ja bloom, sekä mahdollinen compositing käyttöliittymän elementtien kanssa.

Tyypit ja teknologiat vaihtelevat. Ohjelmistopohjainen renderöinti suoritetaan ennen kaikkea CPU:lla, kun taas laitteistopohjainen renderöinti käyttää pääasiassa GPU:ta; hybridi yhdistää molempia. Käytettäviä rajapintoja ovat OpenGL, Vulkan, DirectX ja Metal. Verkkoselaimissa WebGL mahdollistaa 3D-renderöinnin ilman erillistä lisäohjelmistoa. Varjostuslaadun hallintaan käytetään shader-koodia, typisesti GLSL:ää, HLSL:ää tai SPIR-V:tä.

Käyttökohteet kattavat video- ja PC-pelit, arkkitehtuuri- ja visuaalinen simulointi sekä elokuvatuotannon postproduktion. Real-time-renderöinti ja offline-renderöinti eroavat aikataulutuksesta ja vaatimuksista, mikä ohjaa valintoja optimointitekniikoissa kuten LOD, instancing, frustum-culling ja mipmapping. Haasteita ovat latenssi, virrankulutus sekä yhteensopivuus eri alustoilla.