Làm cách nào để các công cụ trò chơi hiện đại đạt được kết xuất thời gian thực so với kết xuất chậm chậm của Blender?

Tôi mới sử dụng cả gamedev và Blender, và có một thứ tôi không thể lay chuyển:

Trong Blender, một kết xuất đơn (thậm chí sử dụng trình kết xuất C chu kỳ tiên tiến hơn) có thể mất tới 45 giây trên máy của tôi. Nhưng rõ ràng, trong một trò chơi, bạn có thể có đồ họa tuyệt vời, và do đó, việc hiển thị rõ ràng đang diễn ra liên tục, nhiều lần trong một giây trong thời gian thực.

Vì vậy, tôi cũng tự hỏi việc ngắt kết nối là gì, liên quan đến cách hiển thị của Blender "chậm", so với cách các công cụ trò chơi đạt được kết xuất thời gian thực (hoặc gần thời gian thực).

Kết xuất thời gian thực, thậm chí kết xuất thời gian thực hiện đại, là một gói các thủ thuật, phím tắt, hack và xấp xỉ.

Lấy bóng tối làm ví dụ.

Chúng ta vẫn chưa có một cơ chế hoàn toàn chính xác và mạnh mẽ để hiển thị bóng thời gian thực từ một số lượng ánh sáng tùy ý và các đối tượng phức tạp tùy ý. Chúng tôi có nhiều biến thể về kỹ thuật lập bản đồ bóng nhưng tất cả chúng đều gặp phải các vấn đề nổi tiếng với bản đồ bóng và thậm chí "bản sửa lỗi" cho chúng thực sự chỉ là một tập hợp các công việc và sự đánh đổi (như một quy tắc bạn thấy các thuật ngữ "độ sâu độ sâu" hoặc "độ lệch đa giác" trong bất cứ điều gì thì đó không phải là một kỹ thuật mạnh mẽ).

Một ví dụ khác về một kỹ thuật được sử dụng bởi các trình kết xuất thời gian thực là tính toán trước. Nếu một cái gì đó (ví dụ ánh sáng) quá chậm để tính toán trong thời gian thực (và điều này có thể phụ thuộc vào hệ thống chiếu sáng bạn sử dụng), chúng ta có thể tính toán trước và lưu trữ nó, sau đó chúng ta có thể sử dụng dữ liệu được tính toán trước trong thực tế - thời gian để tăng hiệu suất, thường đi kèm với chi phí cho các hiệu ứng động. Đây là một bộ nhớ thẳng so với sự đánh đổi tính toán: bộ nhớ thường rẻ và dồi dào, tính toán thường không có, vì vậy chúng tôi ghi thêm bộ nhớ để đổi lấy việc tiết kiệm tính toán.

Mặt khác, các công cụ kết xuất và mô hình hóa ngoại tuyến có xu hướng tập trung nhiều hơn vào tính chính xác và chất lượng. Ngoài ra, vì họ đang làm việc với hình học thay đổi linh hoạt (chẳng hạn như mô hình khi bạn xây dựng nó) nên họ phải tính toán lại mọi thứ, trong khi trình kết xuất thời gian thực sẽ hoạt động với phiên bản cuối cùng không có yêu cầu này.

Câu trả lời hiện tại đã thực hiện rất tốt việc giải thích các vấn đề chung liên quan, nhưng tôi cảm thấy nó bỏ lỡ một chi tiết kỹ thuật quan trọng: Công cụ kết xuất "Chu kỳ" của Blender là một loại công cụ khác với hầu hết các trò chơi sử dụng.

Thông thường các trò chơi được kết xuất bằng cách lặp qua tất cả các đa giác trong một cảnh và vẽ chúng riêng lẻ. Điều này được thực hiện bằng cách 'chiếu' tọa độ đa giác thông qua một camera ảo để tạo ra một hình ảnh phẳng. Lý do kỹ thuật này được sử dụng cho các trò chơi là phần cứng hiện đại được thiết kế xung quanh kỹ thuật này và nó có thể được thực hiện trong thời gian thực với mức độ chi tiết tương đối cao. Không được quan tâm, đây cũng là kỹ thuật được sử dụng bởi công cụ kết xuất trước đó của Blender trước khi Blender Foundation bỏ công cụ cũ để ủng hộ công cụ Ciking.

Mặt khác, chu kỳ là một động cơ raytracing. Thay vì nhìn vào các đa giác và hiển thị chúng riêng lẻ, nó chiếu các tia sáng ảo vào cảnh (một cho mỗi pixel trong ảnh cuối cùng), bật tia sáng đó ra khỏi một số bề mặt và sau đó sử dụng dữ liệu đó để quyết định màu nào cho pixel nên là. Raytracing là một kỹ thuật rất tốn kém về mặt tính toán, khiến nó không thực tế khi kết xuất thời gian thực, nhưng nó được sử dụng để hiển thị hình ảnh và video vì nó cung cấp thêm mức độ chi tiết và chân thực.

Xin lưu ý rằng các mô tả ngắn gọn của tôi về raytracing và kết xuất đa giác được loại bỏ rất nhiều vì lý do ngắn gọn. Nếu bạn muốn biết thêm về các kỹ thuật tôi khuyên bạn nên tìm hiểu một hướng dẫn hoặc cuốn sách chuyên sâu vì tôi nghi ngờ có rất nhiều người đã viết những lời giải thích tốt hơn tôi có thể tập hợp được.

Cũng lưu ý rằng có nhiều kỹ thuật liên quan đến kết xuất 3D và một số trò chơi thực sự sử dụng các biến thể của raytracing cho các mục đích nhất định.