renderöintialgoritmeja

Renderöintialgoritmit ovat menetelmiä, joilla tietokoneohjelmistot muodostavat kolmiulotteisesta scenestä kaksiulotteisen kuvan. Ne vaikuttavat kuvanlaatuun, valaistukseen ja suorituskykyyn. Yleisimpiin käyttötarkoituksiin kuuluvat reaaliaikainen renderöinti pelien ja sovellusten virtuaalikehossa sekä offline-renders, joissa tavoitteena on mahdollisimman tarkka valaistus ja kuvien realismi.

Tyypillisesti renderöintialgoritmit jaotellaan rasterointiin, ray tracingiin sekä näiden hybridimuotoihin. Rasterointi on yleisesti käytetty reaaliaikaisessa renderöinnissä: se muuntaa kolmiulotteiset kolmion pinnat pikselitasolle, soveltaa syvyysvarastointia (z-buffer), tekstuurit ja varjostukset kuten Phong-, Blinn-Phong- tai PBR-mallit. Anti-aliasing (esimerkiksi MSAA) ja post-processing -käsittelyt parantavat kuvanlaatua.

Ray tracing seuraa säteitä kamerasta kohtisuoraan kohtaan kohtaa scenessä. Sille ominaisia ovat tarkat heijastukset, läpinäkyvyydet ja valaistuksen globaali vaikutus, koska säteet voivat kierrellä seinien ja materiaalien kautta. Path tracing ja muut Monte Carlo -menetelmät tuottavat luonnollista valonsiirtumista, mutta voivat olla hidas ilman laskentaintensiivisyyttä; ne soveltuvat paremmin offline-renderöintiin tai näin vaativiin visuaaleihin.

Tehostusrakenteet kuten BVH- tai kd-puoliot nopeuttavat säteiden ja olioiden leikkausten etsimistä. Modernit näytönohjaimet tarjoavat erityisiä ray tracing -ominaisuuksia (esim. RT-ydet DXR:ssä), ja hybridi-tekniikat yhdistävät rasteroinnin ja ray tracingin parhaat puolet reaaliaikaisessa renderöinnissä. Korkea kuvanlaatu ja nopea takaisinkytkentä vaativat usein yhdistelmää, denoising-tekniikoita sekä sävyjen ja resoluution hallintaa.