Raytracing versus Realtime

Of: Welk renderprogramma moet je kiezen?

Orlando Sardaro, SketchUp liefhebber van het eerste uur en directeur van Design8 bv geeft antwoord op de veelgestelde vraag: "Welk programma moet ik kiezen om een fotorealistische weergave te maken van mijn SketchUp ontwerpen?"

Wist je dat er rond de 50 renderprogramma's op de markt zijn? Maar… welke moet je nu kiezen als je met SketchUp tekent? Keuzestress! En omdat wij deze vraag zeer regelmatig krijgen, gaan we dit eens nader bekijken!

Raytracing of Realtime?

We kunnen renderprogramma’s tegenwoordig grofweg in twee categorieën indelen:

• Raytracing: Het beeld wordt pixel voor pixel berekend en weergeven
• Realtime: Het beeld staat direct op je monitor

Als eerste moet je een keuze maken uit één van deze categorieën. Vervolgens kies je in deze categorie een programma dat bij jouw wensen en budget past.

Vier verschillen

De vier grootste verschillen tussen Realtime en Raytracing zijn:

1. Snelheid - Realtime geeft sneller een resultaat
2. Kwaliteit - Raytracing geeft een mooier resultaat
3. Animatie-opties - In Realtime beweegt alles en maak je sneller animaties
4. Workflow - Realtime werkt eenvoudiger en door de snelheid kun je gesynchroniseerd werken

1. Snelheid

Bij een Realtime render-programma wordt alles direct door de videokaart berekend. Zie het als het spelen van een game: als je daarin bijvoorbeeld een voertuig bestuurt, heeft het weinig zin om te wachten tot de hele straat gerenderd is voordat je je weg vervolgen kan. Dan ben je al 10x ingehaald! Nee, je wilt direct resultaat. Je draait een hoek om en BAM: je ziet direct de straat, de lantaarns, de huizen en ... je tegenstander natuurlijk!

De consequentie daarvan is dat het resultaat nooit zo mooi kan zijn als een beeld waar de computer uitgebreid de tijd voor kan nemen. Desalniettemin kan een realtime gerenderd beeld best mooi zijn, steeds mooier eigenlijk. Denk maar eens aan het verschil tussen Space Invaders toen en Call of Duty nu…

En als je uiteindelijk in een Realtime programma op de knop drukt om je render als afbeelding op te slaan, dan kost het uitrekenen van het eindresultaat een paar seconden, misschien minuten, maar meer zeker niet. Een Raytracing programma heeft voor hetzelfde beeld al snel een kwartier nodig. En dat is onhandig als je aan het eind van de dag honderd renders moet inleveren!

2. Kwaliteit

Bij een Raytrace renderprogramma worden alle pixels op het beeldscherm één voor één uitgerekend door lichtstralen af te vuren (rays) en te bekijken wat die allemaal zoal tegenkomen. Dat kunnen lichtbronnen zijn, andere objecten, doorzichtige vlakken, etcetera. Het resultaat is een perfect plaatje, tegenwoordig niet van echt te onderscheiden. Neem nu de afbeeldingen van de IKEA producten: zit geen foto bij hoor!

Dat berekenen gaat best snel, steeds sneller eigenlijk, maar je moet bij afbeeldingen met een hogere resolutie toch al snel een paar uur wachten op je eindresultaat. Raytracers hebben vaak wel een realtime preview, maar dat is slechts een grove benadering van het eindresultaat en vaak nog heel korrelig. De realtime preview geeft je snelle feedback op je acties, zoals het aanpassen van kleur, glans of lichtintensiteit maar dient niet als resultaat.

De kracht van Raytracing ligt dus in de kwaliteit en daarom is het een goede keuze als jouw afbeelding in een magazine komt waar iemand het uitgebreid kan inspecteren.

3. Animatie

Wat is een animatie eigenlijk? Een animatie is een bewegend beeld. En kan dus nooit één afbeelding zijn. Zelfs een GIF, een bewegende afbeelding, bestaat intern uit een aantal plaatjes. We hebben het dus eigenlijk over een film. Een film bestaat altijd uit meerdere stilstaande beelden. Denk aan de oude 8mm films. Dat was een strip met zo’n 25 beelden voor één seconde film (FPS, Frames Per Second). Tegenwoordig betekent dat dus dat je 25 renders voor één seconde film moet maken. Als je de paragraaf over Snelheid hebt gelezen dan snap je dat Realtime de juiste keuze is als je animaties wilt maken.

In een Realtime programma laat je moeiteloos dikke rijen auto's rijden, mensen lopen/rennen/dansen/praten/bellen, je laat vlinders vliegen, de haard branden en met een druk op de knop regent of sneeuwt het. Daarbij wiegen de bomen en bladeren in de wind en zweven de wolken voorbij terwijl de zon langzaam ondergaat en de lichtkleur verandert in de reflectie op het kabbelende water…

4. Workflow

Het laatste grote verschil is de workflow, je werkwijze. Daar bedoelen we dan ook de leercurve mee. Een Raytrace renderprogramma is doorgaans wat lastiger te leren omdat je niet direct het resultaat ziet én je vaak meer opties hebt. V-Ray, bijvoorbeeld, kun je rustig vergelijken met een heel complexe professionele spiegelreflex fotocamera.

Heb je tijd om er in te duiken, dan kun je heel veel uit een Raytrace programma halen en is dat ook zeker de moeite waard. Terwijl na een middagje stoeien met een Realtime programma je al snel voldoende goede resultaten boekt. Als jouw klant tevreden is met ‘voldoende goed’ dan heb je je investering in een Realtime programma snel terugverdiend!

Daartussenin zit nog het programma SU Podium. Wél Raytrace, maar niet zo veel opties en geen realtime preview. Met name dat laatste maakt het lastiger om te snappen wat je doet maar door de beperkte set opties kom je toch al snel bij een Raytraced eindresultaat.

Stand Alone of Plugin?

Er is nog één belangrijk ander verschil tussen de renderprogramma’s, en wel deze: werkt het programma op zichzelf, dus zonder dat je je 3D tekenprogramma open hebt? Of is het een set extra knopjes in je 3D programma (plugin of extensie)?

Draait het programma in je 3D programma, dan is elke wijziging aan je geometrie direct in de volgende render verwerkt. Bij Realtime is dat bovendien direct.

Draait het stand alone, dan moet je dus eerst je 3D model openen. En als jouw model later wijzigt, dan moet je het opnieuw in je renderprogramma inladen. Vaak worden daarbij de meeste aanpassingen wel bewaard gelukkig, maar het levert toch gedoe op. Daar heb je met een plugin/extensie geen last van: je 3D model en de render zitten altijd samen, dus geen sync problemen.

Conclusie

Als je portemonnee het toelaat zou ik beide soorten renderprogramma’s naast elkaar gebruiken:

• Wanneer snel niet snel genoeg is en 'mooi' voldoende: Realtime
• Wanneer mooi niet mooi genoeg is en je de tijd hebt: Raytracing*

* Overigens kun je met bijvoorbeeld Chaos Cloud razendsnel Raytrace renders door externe computers laten uitrekenen.

Toekomst

25 jaar geleden zette ik ‘s avonds m’n 486-computer aan het rekenen om hopelijk de volgende ochtend een resultaat te zien. Als het plaatje na een nacht renderen klaar was, bleef ook nog eens ver achter bij hetgeen we tegenwoordig realtime te zien krijgen. Dat is toch ongelooflijk te noemen!

Het is dan ook de verwachting dat Realtime en Raytracing uiteindelijk naar elkaar toe groeien, zodat je Realtime Raytracing krijgt: een perfect resultaat zonder enige vertraging.

Wanneer het zover is? Dat blijft koffiedik kijken. V-Ray Vision doet het al, maar kent toch nog een vertraging. Maar... omdat de versnelling nu eenmaal de versnelling versnelt, verwacht ik toch wel binnen 3 jaar een vloeiende Realtime Raytracing.

Overzicht Renderprogramma's

* Realtime middels het bijgeleverde programma V-Ray Vision
** Piranesi is een 2D NPR renderprogramma (Non Photo Realistic)