3D-renderdamine

Viimistluse meetodid

Viimane samm, mille abil valmistatakse tegelikult 2D-pildi või animatsiooni ettevalmistatud stseenist, on viimistlus. Seda saab võrrelda pildistamise või stseeni filmimisega pärast seda, kui kõik ettevalmistused on reaalses elus lõpule jõudnud. Välja on töötatud mitu erinevat ja tihti spetsialiseeritud viimistlusmeetodit. Need ulatuvad selgelt ebarealistlikust sõrestiku tajustamisest hulknurkse viimistluse kaudu kuni rohkem edasijõudnute meetoditeni, nagu rida-realt skaneerimine (ingl scanline rendering), kiirte jälitus (ingl ray tracing) või radiosity. Ühe pildi/kaadri viimistlumiseks võib võtta sekundi murdosadest mitu päevani. See sõltub sellest, kui palju objekte on stseenis, kui keerulised need objektid on, kas on olemas valgustamine jne. Üldiselt ei eksisteeri mingit meetodit, mida saaks alati kasutada – erinevad meetodid on parem kas fotorealistlikuks või reaalajalikuks viimistluseks.

Reaalaja viimistlus

Interaktiivse meedia viimistlust, näiteks mängude ja simulatsioonide jaoks, arvutatakse ja kuvatakse reaalajas ligikaudu 20 kuni 240 kaadrit sekundi kohta. Reaalajas viimistluse eesmärgiks on näidata nii palju informatsiooni kui silm võib töödelda sekundi murdosa jooksul (n-ö ühes kaadris. 30 kaadri sekundis oleva animatsiooni korral hõlmab kaader 1/30 sekundit). Peamine eesmärk on saavutada fotorealismi võimalikult kõrgemat taset võimalikult minimaalse vastuvõetava viimitluskiirusega (tavaliselt 24 kaadrit sekundis, kuna see on minimaalne, kui palju inimese silm vajab liikumise illusiooni edukaks loomiseks). Tegelikult saab lahendusi rakendada nii, nagu silm "tajub" maailma, ja selle tulemusena ei pruugi lõplik pilt olla tingimata reaalmaailmaline, vaid üks piisavalt sarnane, et inimese silm saaks taluda. Viimistluse tarkvara võib teeselda niisuguseid visuaalseid efekte nagu pinnasse sügavust (ingl Depth of field) või liikumise hägustumine (ingl Motion blur). Need on katsed simuleerida kaamerate ja inimese silmade optilistest omadustest tulenevaid visuaalseid nähtusi. Need efektid võivad stseenile realismi elementi lisada, isegi siis, kui see on ainult kaamera simuleerimine. See on mängude, interaktiivsete maailmade ja VRML-i jaoks põhiline meetod. Arvuti andmetöötluse võimsuse kiire kasv on võimaldanud isegi reaalajas toimuvat viimistlust järk-järgult realistlikumalt, sealhulgas selliste tehnoloogiatega nagu HDR-i viimistlus (ingl High-dynamic-range rendering). Reaalajaline viimistlus on sageli hulknurkne ja seda toetatud arvuti graafikaprotsessori abil.

Mitte-reaalaja viimistlus

Mitteinteraktiivse meedia, näiteks täispikkulise filmide ja videote jaoks, animatsioone viimistletakse palju aeglasemaks. Mitte-reaalajas viimistlemine võimaldab piiratud töötlemisvõimsuste kasutamist parema pildikvaliteedi saavutamiseks. Üksikute kaadrite viimistlemisajad võivad keerukate stseenide puhul erineda mõnest sekundist kuni mitme päevani. Viimistletud kaadrid salvestatakse kõvakettale, seejärel saab neid teistele meediale, nagu näiteks optilisele andmekandjatele. Seejärel kuvatakse need kaadrid järjest kõrgetel kaadrisagedustel, tavaliselt 24, 25, 30 või juba nüüd ka 48 kaadrit sekundis, et saavutada liikumise illusiooni.
Kui eesmärk on foto-realismi efekti saavutamine, kasutatakse niisuguseid tehnikaid nagu kiirte jälitus või radiosity. See on digitaalse meedia ja kunstiteoste peamine meetod. On välja töötatud tehnikad, et jäljendada teisi looduslikult esinevaid mõjusid, näiteks valguse koostoime erinevate ainevormidega. Selliste tehnikate näited hõlmavad osakeste süsteemi (ingl particle system) (mille abil saab simuleerida vihma, suitsu või tuli), ruumiliset diskreetimist (ingl volumetric sampling) (et simuleerida udu, suitsu või teist ruumilist atmosfäärinähtust), kaustikat (et simuleerida valguse fookustamist ebaühtlaste valguse murduvate pindade pärast, näiteks ujumisbasseini põhjal nähtavad valguse säbarlainetused) ja alampinna hajumine (et simuleerida valguse peegeldumist tahkete esemete mahtude sees, näiteks inimese nahk).
Viimistlusprotsess on arvutuslikult kallis, arvestades simuleeritud füüsikaliste protsesside keerukat valikut. Arvutitöötlemisvõimsus on aastate jooksul kiirelt kasvanud, võimaldades realistlikuma viimistluse järk-järgult kõrgemat taset. Filmistuudiod mis valmistavad arvuti-genereeritud animatsioone, kasutavad tavaliselt viimislemisklastrid (ingl render farm), et pilte õigeaegselt genereerida. Kuid riistvara hindade vähenemine tähendab, et kodusarvuti süsteemis on täiesti võimalik luua 3D-animatsiooni väikesed kogused. Renderduse väljundit kasutatakse sageli ainult nagu üks väike osa lõpetatud fimlimaastikust. Paljud materjali kihid võivad olla eraldi viimistletud ja integreeritud lõpptulemusse, kasutades kompositsioonitarkvara (ingl compositing software).

Peegeldus

Peegeldus või hajumine on seos saabuva ja väljamineva valgustuse vahel antud punktis. Hajumise kirjeldused on tavaliselt antud kahepoolse hajumise jaotusfunktsiooni (või BSDF-i) (ingl bidirectional scattering distribution function) tähenduses.

Projektsioon

Varjustatud kolmemõõtmelised objektid peavad olema lamestatud nii, et kuvaseade – nimelt kuvar – suudab seda kuvada vaid kahes mõõtmes, seda protsessi nimetatakse 3D-projektsiooniks (ingl 3D-projection). Seda tehakse kasutades projektsiooni ja, enamiku rakenduste puhul, perspektiivvaadet. Perspektiivprojektsiooni põhieesmärk on, et kaugemal asuvad objektid on võrreldes nende objektidega, mis on silmade/kaamera lähedal, väiksemad. Programmid toovad perspektiivi, korrutades paisutuse konstanti, mis on üles tõstetud vaatleja kauguse negatiivse võimsusega. Kui paisutuse konstant võrdub üks, tähendab seda, et perspektiivi pole. Suured paisutuse konstandi väärtused võivad põhjustada "kalasilma" efekti, mille käigus tekib pildi moonutus. Ortograafilist projektsiooni (ingl Orthographic projection) kasutatakse peamiselt CAD-i (ingl Computer-aided design) või CAM-i rakendustes, kus teaduslik modelleerimine nõuab täpset mõõtmist ja kolmanda mõõtme säilimist.