Rendering är när en dator räknar fram en färdig bild ur en digital 3D-modell. Programmet beräknar hur ljus faller på ytor, hur material reflekterar och var skuggor hamnar, sett genom en virtuell kamera. Resultatet blir en stillbild, en film eller en bild som räknas om i realtid.
Ordet används i arkitektur, produktdesign, film och spel, men också i webbutveckling och i engelskt byggspråk – med helt olika betydelser. Nedan går vi igenom vad rendering betyder på svenska, vad som måste finnas innan en bild kan renderas, hur beräkningen fungerar och vad som skiljer en trovärdig bild från en som ser datorgjord ut.
Vad betyder rendering? Ordet på svenska och i olika sammanhang
Rendering kommer från engelskans render, som i grunden betyder att återge eller framställa något. I svenskan har ordet lånats in som det är: en rendering, renderingen, renderingar, och verbet rendera. I yrkesspråket är rendering det ord som används.
Vilken betydelse som avses beror på sammanhanget:
- 3D-grafik och visualisering. Den vanligaste betydelsen i den här artikeln: en bild eller film som räknas fram ur en 3D-modell. Så arbetar arkitekter, fastighetsutvecklare, produktföretag och filmbolag.
- Webb och programvara. När en webbläsare ritar upp en sida på skärmen kallas även det rendering. Utvecklare talar om serverrendering och klientrendering, alltså var sidans innehåll byggs ihop.
- Ljud och video. När ett redigeringsprogram exporterar en färdig film eller ljudfil kallas det ofta att rendera ut den.
- Bygg på engelska. I brittisk engelska betyder render också puts på en fasad. Står det ”rendered facade” i en engelsk beskrivning handlar det alltså om putsen, inte om en datorbild.
När någon i byggbranschen säger ”vi behöver renderingar till försäljningen” menar de nästan alltid fotorealistiska bilder av ett projekt som ännu inte är byggt.
Från 3D-modell till bild: vad som måste finnas innan renderingen
En renderingsmotor skapar ingenting själv. Den räknar på det ni ger den. Innan första bilden kan tas fram behövs fyra saker:
- Geometri. En 3D-modell av byggnaden, rummet eller produkten, oftast byggd utifrån ritningar, CAD-filer eller en BIM-modell. Allt som ska synas i bilden måste finnas i modellen.
- Material. Varje yta får egenskaper: färg, struktur, hur blank eller matt den är, om den släpper igenom ljus. En betongvägg, ett ekgolv och ett glasräcke beter sig helt olika i ljus.
- Ljus. Sol och himmel för en exteriör, fönsterljus och armaturer för en interiör. Ljussättningen avgör mer än något annat om bilden känns verklig.
- Kamera. Position, höjd, brännvidd och bildformat. Samma modell kan ge en stark eller en intetsägande bild beroende på var kameran står.
Att modellering och rendering är två olika steg är lätt att glömma när man bara ser slutbilden. Modelleringen bygger formen, renderingen gör den till en bild. En välgjord modell kan ge en svag bild med fel ljus, men en rendering kan aldrig laga en modell som är fel.
Hur en renderingsmotor räknar fram ljus, material och skuggor
I en renderingsmotor som använder strålföljning skickas strålar från kameran genom scenen för att beräkna ljusets väg. När en stråle träffar en yta räknar programmet ut hur mycket ljus som når punkten, vilken färg ytan har och hur ljuset studsar vidare. Tekniken kallas strålföljning, på engelska ray tracing.
Det som gör en bild trovärdig är de indirekta studsarna. Solljus som träffar ett ljust golv lyser upp taket. En röd soffa färgar väggen bredvid svagt röd. Skuggor blir mjukare ju längre de är från föremålet som kastar dem. Allt detta kallas global belysning, och det är den beräkningen som tar tid.
Varje pixel räknas med många strålar, och resultatet medelvärdesbildas. För få strålar ger en kornig bild med brus; fler strålar ger en ren bild men längre renderingstid. Moderna motorer använder dessutom brusreducering för att komma till en ren bild snabbare.
Upplösningen påverkar mer än många tror. En bild i 4K är 3 840 × 2 160 pixlar, drygt 8,2 miljoner pixlar. Dubblar ni både bredd och höjd får ni fyra gånger så många pixlar att räkna på, och renderingstiden ökar ungefär i samma takt.
Realtidsrendering och offline-rendering – två olika mål
Det finns två huvudsakliga sätt att rendera, och de löser olika problem.
Offline-rendering lägger den tid som behövs på varje bild. En fotorealistisk stillbild kan ta från några minuter till flera timmar att räkna fram. Det används för marknadsföringsbilder, bygglovsbilder och filmer där varje bildruta ska hålla högsta kvalitet.
Realtidsrendering ritar om bilden många gånger per sekund, ofta 30 eller 60, så att ni kan röra er fritt i modellen. Tekniken kommer från spelvärlden och används i virtuella rundvandringar, interaktiva konfiguratorer och VR. Här görs förenklingar i ljusberäkningen för att hinna med, även om skillnaden mot offline-rendering har krympt de senaste åren.
Valet handlar om vad bilden ska användas till. Ska en köpare kunna gå runt i en lägenhet väljer ni realtid. Ska bilden sitta på en byggskylt eller i en säljbroschyr är offline-rendering fortfarande det säkra valet. Till ett kustnära bostadsprojekt inför säljstart tog vi till exempel fram 22 färdiga bilder för webb, kampanjer och tryckt säljmaterial.
CPU, GPU och renderfarm: var beräkningen sker
Renderingen kan köras på datorns processor (CPU) eller på grafikkortet (GPU). Grafikkortet har tusentals små beräkningskärnor och är snabbt för den typ av parallella beräkningar som strålföljning kräver. Processorn klarar i gengäld stora scener med mycket geometri och tunga texturer bättre, eftersom den kan använda datorns vanliga arbetsminne.
För animationer blir hårdvaran en egen fråga. En film på 30 sekunder med 25 bildrutor per sekund innehåller 750 bilder. Tar varje bildruta tio minuter att rendera blir det över 120 timmars beräkning på en dator. Därför fördelas animationer ofta på en renderfarm, alltså många datorer som räknar på olika bildrutor samtidigt, antingen i egen regi eller som molntjänst.
Vanliga typer av 3D-rendering inom arkitektur och produkt
Rendering är ett verktyg, inte en produkt. Samma teknik ger väldigt olika resultat beroende på vad bilden ska göra:
- Exteriörbilder visar en byggnad i sin omgivning, med rätt ljus, växtlighet och gatumiljö. De används i bygglovsärenden, vid samråd och i försäljning.
- Interiörbilder visar rum med möblering, material och dagsljus. De säljer lägenheter innan de är byggda och hjälper beställare att välja material.
- Flygvyer visar ett helt område eller en tomt ovanifrån, till exempel utifrån en situationsplan.
- Produktbilder visar en produkt på vit bakgrund eller i miljö, ofta i många färgvarianter ur samma modell.
- Animationer och rundvandringar gör modellen rörlig, antingen som förrenderad film eller i realtid.
Om det är en tomt ni vill visa börjar arbetet ofta i underlaget till bygglovet. Vi har skrivit mer om vad en situationsplan visar och hur den skiljer sig från nybyggnadskartan, och samma ritning är ett bra underlag för att placera huset rätt i en 3D-scen.
Vad som gör en rendering trovärdig – och vad den inte kan laga
Tekniken är i dag tillgänglig för alla, så skillnaden mellan en övertygande och en platt bild ligger nästan alltid i besluten runt beräkningen:
- Ljuset stämmer med platsen. Ett svenskt hus i oktober har ett annat ljus än en villa vid Medelhavet. Solens höjd och himlens färg ska passa läget och årstiden som bilden påstår.
- Materialen har slitage och variation. Verkliga ytor är aldrig helt jämna. Små skillnader i trä, sten och puts gör mer för realismen än högre upplösning.
- Skalan är rätt. Dörrhöjder, trappsteg och möbler i verkliga mått. Ögat märker direkt när något är för stort eller för litet, även om betraktaren inte kan säga vad som är fel.
- Kameran står där en människa kan stå. Ögonhöjd och rimlig brännvidd ger en bild som känns som ett fotografi, inte som en vy ur ett program.
Lika viktigt är att veta vad renderingen inte kan göra. Den kan inte rätta en ritning med fel mått, och den kan inte hitta på material som ingen har bestämt. Är underlaget ofullständigt blir bilden en gissning, hur bra motorn än är.
Så arbetar vi från clayrender till färdig bild
I vår studio delar vi upp arbetet så att de dyra besluten fattas tidigt, innan den tunga beräkningen börjar:
- Underlag. Vi går igenom ritningar, modell, materialval och referensbilder, och frågar om det som saknas i stället för att gissa.
- Modell och kameror. Vi bygger eller justerar 3D-modellen och föreslår kameravinklar.
- Clayrender. En snabb gråskalebild utan material, där ni godkänner vinkel, volymer och ljusriktning. Här är ändringar billiga.
- Material och ljus. Ytor, växtlighet, möbler och den slutliga ljussättningen läggs på.
- Slutrendering och efterbearbetning. Bilden räknas fram i full upplösning och justeras i färg och kontrast.
När vi får ett projekt där kameravinkeln ändras efter att materialen är klara blir det i praktiken en ny bild. Därför lägger vi mest tid på steg tre: det är där en rendering blir rätt från början. Vill ni se hur det fungerar på riktiga byggnader kan ni läsa mer om vår arkitekturvisualisering av byggprojekt eller titta på bilder och filmer från genomförda projekt.
Från ritning till färdig rendering
