На этом этапе математическая ( векторная ) пространственная модель превращается в плоскую ( растровую ) картинку . Если требуется создать фильм , то рендерится последовательность таких картинок — кадров . Как структура данных , изображение на экране представлено матрицей точек , где каждая точка определена , по крайней мере , тремя числами : интенсивностью красного , синего и зелёного цвета . Таким образом рендеринг преобразует трёхмерную векторную структуру данных в плоскую матрицу пикселов . Этот шаг часто требует очень сложных вычислений , особенно если требуется создать иллюзию реальности . Самый простой вид рендеринга — это построить контуры моделей на экране компьютера с помощью проекции , как показано выше . Обычно этого недостаточно , и нужно создать иллюзию материалов , из которых изготовлены объекты , а также рассчитать искажения этих объектов за счёт прозрачных сред ( например , жидкости в стакане ).
Существует несколько технологий рендеринга , часто комбинируемых вместе . Например : Z-буфер ( используется в OpenGL и DirectX 10 );
Сканлайн ( scanline ) — он же Ray casting (« бросание луча », упрощенный алгоритм обратной трассировки лучей ) — расчёт цвета каждой точки картинки построением луча из точки зрения наблюдателя через воображаемое отверстие в экране на месте этого пиксела « в сцену » до пересечения с первой поверхностью . Цвет пиксела будет таким же , как цвет этой поверхности ( иногда с учётом освещения и т . д .);
Трассировка лучей ( рейтрейсинг , англ . raytracing ) — то же , что и сканлайн , но цвет пиксела уточняется за счёт построения дополнительных лучей ( отражённых , преломлённых и т . д .) от точки пересечения луча взгляда . Несмотря на название , применяется только обратная трассировка лучей ( то есть как раз от наблюдателя к источнику света ), прямая крайне неэффективна и потребляет слишком много ресурсов для получения качественной картинки ;
Глобальное освещение ( англ . global illumination , radiosity ) — расчёт взаимодействия поверхностей и сред в видимом спектре излучения с помощью интегральных уравнений .
Грань между алгоритмами трассировки лучей в настоящее время практически стёрлась . Так , в 3D Studio Max стандартный визуализатор называется Default scanline renderer , но он считает не только вклад диффузного , отражённого и собственного ( цвета самосвечения ) света , но и сглаженные тени . По этой причине чаще понятие Raycasting относится к обратной трассировке лучей , а Raytracing — к прямой .
Наиболее популярными системами рендеринга являются : PhotoRealistic RenderMan ( PRMan ); mental ray ; V-Ray ; FinalRender ; Brazil R / S ; BusyRay ; Turtle ; Maxwell Render ; Fryrender ; Indigo Renderer ; LuxRender ; YafaRay ; POV-Ray .
Вследствие большого объёма однотипных вычислений рендеринг можно разбивать на потоки ( распараллеливать ). Поэтому для рендеринга весьма актуально использование многопроцессорных систем . В последнее время активно ведётся разработка систем рендеринга , использующих GPU вместо CPU , и уже сегодня их эффективность для таких вычислений намного выше . К таким системам относятся :
Refractive Software Octane Render ; AAA studio FurryBall ; RandomControl ARION ( гибридная ); Vray-RT ; iray . Многие производители систем рендеринга для CPU также планируют ввести поддержку GPU ( LuxRender , YafaRay , mental images iray ). Самые передовые достижения и идеи трёхмерной графики ( и компьютерной графики вообще ) докладываются и обсуждаются на ежегодном симпозиуме SIGGRAPH , традиционно проводимом в США .