Klasterové renderování (Clustered Rendering) je moderní technika renderování, která dramaticky zlepšuje efektivnost světelných výpočtů v herních enginech. Umožňuje realističtější a detailnější osvětlení rozsáhlých herních světů bez přehnaných nároků na výkon.
Zjednodušené vysvětlení: Jak funguje clusterové renderování?
Představte si rozsáhlé fotbalové hřiště osvětlené množstvím reflektorů. Klasické renderovací metody by pro každý pixel na hřišti musely znovu a znovu přepočítat vliv každého jednoho reflektoru. To je extrémně náročné. Klasterové renderování to řeší tak, že rozdělí herní scénu na malé, prostorově souvislé „klastry“. Pro každý cluster se pak vypočítá seznam relevantních světelných zdrojů. Díky tomu se při renderování pixelu berou v úvahu pouze ta světla, která daný cluster opravdu ovlivňují, což výrazně snižuje výpočetní náročnost.
Jinými slovy, místo toho, aby se každý pixel „ptal“ na všechna světla, ptá se jen na ta světla, která jsou relevantní pro jeho cluster. Je to jako kdybyste na tom fotbalovém hřišti měli pro každou malou skupinu diváků (klastr) seznam pouze těch reflektorů, které na nich svítí nejvíc. Takto ušetříte spoustu energie a času.
Proč je to důležité? (Vliv na vizuál a hratelnost)
- Realističtější a detailnější osvětlení rozsáhlých herních světů.
- Zvýšený výkon a plynulejší obraz, zejména ve scénách s velkým množstvím světelných zdrojů.
- Možnost využití komplexnějších světelných efektů bez drastického poklesu FPS.
- Věrnější zobrazení materiálů a jejich interakce se světlem.
Příklady v praxi: Které hry využívají Klastrové renderování?
Ačkoli klastrové renderování není vždy přímo marketingově komunikováno, používá se v moderních herních enginech a hrách, které si potrpí na detailním osvětlení. Technologie je implementována například ve hře Metro Exodus, kde přispívá k působivé atmosféře post-apokalyptického světa. Dále ji můžeme nalézt ve hrách jako Dying Light 2, kde rozsáhlé otevřené světy a dynamické osvětlení vyžadují efektivní techniky renderování. A konečně klastrové renderování využívá i Cyberpunk 2077, kde se díky němu daří vykreslovat neony prosvětlené ulice s množstvím světelných zdrojů bez výraznější ztráty výkonu.
Výhody a nevýhody
Výhody
- Výrazné zvýšení výkonu při renderování světla.
- Možnost využití většího množství světelných zdrojů ve scéně.
- Lepší škálovatelnost renderingu pro různé hardwarové konfigurace.
- Zlepšená vizuální kvalita a imerze.
Nevýhody
- Vyšší komplexnost implementace do herního enginu.
- Potřeba pečlivé optimalizace nastavení pro dosažení optimálních výsledků.
- Možné artefakty při nesprávném nastavení clusterů.
Související technologie
Klasterové renderování je úzce spjato s technikami jako Deferred Rendering a Forward Rendering, které představují základní přístupy k renderování v moderních hrách. Dále souvisí s technikami Global Illumination, které usilují o realistické simulování globálního osvětlení scény. Alternativou ke klastrovému renderování může být Tile-Based Deferred Shading, který dělí obrazovku na menší dlaždice.
Technologie v kostce
| Typ Technologie | Renderování |
| Hlavní Přínos | Optimalizace výpočtů světla, zvýšení výkonu. |
| Klíčoví Vývojáři | Interní týmy herních studií a výrobci herních enginů |
| Typické Použití | Renderování rozsáhlých herních světů s komplexním osvětlením. |
| Příklady Her | Metro Exodus, Dying Light 2, Cyberpunk 2077. |