การเรนเดอร์ล่วงหน้า

ในกราฟิกคอมพิวเตอร์การเรนเดอร์ล่วงหน้าหรือการเรนเดอร์แบบออฟไลน์เป็นเทคนิคการเรนเดอร์ภาพก่อนที่จะเล่นภาพเหล่านั้นในภายหลัง ซึ่งมักจะทำบนระบบคอมพิวเตอร์อื่น ซึ่งแตกต่างจากการเรนเดอร์แบบเรียลไทม์ที่ภาพจะถูกเรนเดอร์และแสดงผลภายในเวลาที่กำหนด โดยปกติแล้วจะเร็วพอที่จะสร้างภาพลวงตาของการเคลื่อนไหวได้^{[ 1 ] [ 2 ]}

เนื่องจากการเรนเดอร์ภาพนั้นใช้ทรัพยากรการคำนวณมากกว่าการเล่นภาพที่เรนเดอร์ไว้ล่วงหน้า การเรนเดอร์ล่วงหน้าจึงสามารถใช้ได้ในกรณีที่การเรนเดอร์แบบเรียลไทม์ไม่สามารถทำได้ด้วยทรัพยากรการคำนวณที่เพียงพอ ระบบคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า หรือเวลาในการเรนเดอร์ที่นานกว่า สามารถนำมาใช้เรนเดอร์ภาพหรือวิดีโอเพื่อเล่นบนระบบคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า หรือเมื่อมีข้อจำกัดด้านเวลาที่เข้มงวดกว่า ดังนั้น การเรนเดอร์ล่วงหน้าจึงมีประโยชน์ในกราฟิกคอมพิวเตอร์แบบโต้ตอบ เช่น ในวิดีโอเกมและซอฟต์แวร์แอนิเมชั่น 3 มิติ

ข้อดีของการเรนเดอร์ล่วงหน้าคือความสามารถในการใช้โมเดลกราฟิกที่ซับซ้อนและต้องใช้การคำนวณมากกว่าโมเดลที่สามารถเรนเดอร์แบบเรียลไทม์ได้ เนื่องจากความเป็นไปได้ในการใช้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องเป็นเวลานานเพื่อเรนเดอร์ผลลัพธ์สุดท้าย ตัวอย่างเช่น สามารถเปรียบเทียบระหว่างเกมยิงปืนMaximum Force (ซึ่งใช้ระดับ 3 มิติที่เรนเดอร์ล่วงหน้า แต่ใช้สไปรต์ 2 มิติสำหรับศัตรู) และVirtua Cop (ที่ใช้โพลีกอน 3 มิติ) ได้ Maximum Forceดูสมจริงกว่าเนื่องจากข้อจำกัดของ เอนจิ้น 3 มิติ ของ Virtua Copแต่Virtua Copมีความลึกที่แท้จริง (สามารถแสดงศัตรูทั้งใกล้และไกล พร้อมกับการโจมตีเฉพาะส่วนของร่างกายและการโจมตีหลายครั้ง) เมื่อเทียบกับข้อจำกัดของศัตรูสไปรต์ 2 มิติในMaximum Force ^{[ 3 ]}

ข้อเสียของการเรนเดอร์ล่วงหน้า ในกรณีของ กราฟิก วิดีโอเกมคือ ระดับการโต้ตอบกับผู้เล่นโดยทั่วไปจะต่ำกว่า หรืออาจไม่มีเลย อีกด้านลบของสินทรัพย์ที่เรนเดอร์ล่วงหน้าคือ ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอะไรได้ในระหว่างการเล่นเกม เกมที่มีฉากหลังที่เรนเดอร์ล่วงหน้าจะถูกบังคับให้ใช้มุมกล้องคงที่ และเกมที่มีวิดีโอที่เรนเดอร์ล่วงหน้าโดยทั่วไปจะไม่สามารถสะท้อนการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ตัวละครในเกมอาจเกิดขึ้นระหว่างการเล่นเกม (เช่น บาดแผลหรือเสื้อผ้าที่ปรับแต่งเอง) ได้โดยไม่ต้องมีวิดีโอเวอร์ชันสำรองเก็บไว้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นไปไม่ได้เนื่องจากต้องใช้พื้นที่จำนวนมากในการจัดเก็บสินทรัพย์ที่เรนเดอร์ล่วงหน้าคุณภาพสูง อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานขั้นสูงบางอย่าง เช่น ในFinal Fantasy VIIIสินทรัพย์แบบเรียลไทม์ถูกผสมผสานกับวิดีโอที่เรนเดอร์ล่วงหน้า ทำให้สามารถใช้ฉากหลังแบบไดนามิกและเปลี่ยนมุมกล้องได้ อีกปัญหาหนึ่งคือ เกมที่มีแสง ที่เรนเดอร์ล่วงหน้า ไม่สามารถเปลี่ยนสถานะของแสงได้อย่างสมจริง

เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาอย่างต่อเนื่องในช่วงกลางทศวรรษ 2000 กราฟิก ในวิดีโอเกมจึงสามารถสร้างความสมจริงระดับภาพถ่ายได้ ซึ่งก่อนหน้านี้ทำได้เพียงการเรนเดอร์ล่วงหน้าเท่านั้น ดังที่เห็นได้จากการเติบโตของ Machinima

กราฟิกที่เรนเดอร์ไว้ล่วงหน้าส่วนใหญ่ใช้เป็นฉากคัตซีนในวิดีโอเกมสมัยใหม่ การใช้กราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติ ที่เรนเดอร์ไว้ล่วงหน้า สำหรับลำดับวิดีโอมีมาตั้งแต่เกมวิดีโอเลเซอร์ดิสก์ อาร์เคดสองเกม ที่เปิดตัวในช่วงปลายปี 1983 ได้แก่^{Interstellar [} 4 ] ^{[ 5 ]ซึ่งเปิด}ตัวโดยFunaiในงาน AM Showในเดือนกันยายน^{[ 6 ]}และStar Rider [ ^{7 ]}ซึ่งเปิดตัวโดยWilliams Electronicsในงาน AMOA Show ในเดือน^{ตุลาคม[ 8 ]}

เกมYs I: Ancient Ys Vanishedเวอร์ชันปรับปรุงX68000 ที่วางจำหน่ายในปี 1991 ใช้กราฟิกแบบพรีเรนเดอร์3 มิติ สำหรับ สไปรท์ ของบอส แม้ว่าสิ่งนี้จะสร้างสิ่งที่ถือว่าเป็น "ความแตกต่างที่แปลกประหลาด" กับกราฟิก 2 มิติส่วน ใหญ่ของเกม ^{[ 9 ]}หนึ่งในเกมแรกๆ ที่ใช้กราฟิกแบบพรีเรนเดอร์อย่างกว้างขวางควบคู่ไปกับวิดีโอแบบเคลื่อนไหวเต็มรูปแบบคือThe 7th Guestวางจำหน่ายในปี 1993 ในฐานะหนึ่งใน เกม พีซี เกมแรกๆ ที่วางจำหน่าย เฉพาะบนซีดีรอมเกมนี้ได้รับความนิยมอย่างมาก แม้ว่าบทวิจารณ์จากนักวิจารณ์จะค่อนข้างหลากหลาย เกมนี้มีลำดับวิดีโอแบบพรีเรนเดอร์ที่มีความละเอียด 640x320 ที่ 15 เฟรมต่อวินาทีซึ่งเป็นความสำเร็จที่ก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นไปไม่ได้บนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ไม่นานหลังจากนั้น การวางจำหน่ายMystในปี 1993 ทำให้การใช้กราฟิกแบบพรีเรนเดอร์และซีดีรอมเป็นที่นิยมมากยิ่งขึ้น งานสร้างภาพกราฟิกส่วนใหญ่ของMystกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างเกมใหม่realMyst: Interactive 3D Editionซึ่งมีกราฟิก 3 มิติแบบเรียลไทม์ที่ให้ผู้เล่นได้สำรวจอย่างอิสระ เกมที่ใช้กราฟิกแบบเรนเดอร์ล่วงหน้าทั้งหมดได้อย่างล้ำหน้าที่สุด มักถูกกล่าวอ้างว่าเป็นMyst IV: Revelationที่วางจำหน่ายในปี 2004

หนึ่งในเกมคอนโซลเกมแรกๆ ที่ใช้กราฟิกแบบเรนเดอร์ล่วงหน้าอย่างมีนัยสำคัญคือDonkey Kong Countryซึ่งวางจำหน่ายบนเครื่อง SNESในปี 1994

การใช้ฉากหลังและภาพยนตร์ที่สร้างไว้ล่วงหน้าได้รับความนิยมอย่างมากจาก เกม Resident EvilและFinal Fantasyบนเครื่อง PlayStation รุ่นแรก ซึ่งทั้งสองเกมใช้ฉากหลังและภาพยนตร์ที่สร้างไว้ล่วงหน้าอย่างกว้างขวางเพื่อให้ได้ภาพที่สวยงามกว่าที่เครื่องคอนโซลจะแสดงได้ด้วยกราฟิก 3 มิติแบบเรียลไทม์ เกมเหล่านี้มีองค์ประกอบแบบเรียลไทม์ (ตัวละคร ไอเท็ม ฯลฯ) นอกเหนือจากฉากหลังที่สร้างไว้ล่วงหน้าเพื่อเพิ่มปฏิสัมพันธ์บ่อยครั้งที่เกมที่ใช้ฉากหลังที่สร้างไว้ล่วงหน้าสามารถจัดสรรพลังการประมวลผลเพิ่มเติมให้กับองค์ประกอบแบบโต้ตอบที่เหลือ ทำให้ได้รายละเอียดที่มากกว่าปกติสำหรับแพลตฟอร์มนั้นๆ ในบางกรณี คุณภาพของภาพในองค์ประกอบแบบโต้ตอบยังคงด้อยกว่าฉากหลังที่สร้างไว้ล่วงหน้าอยู่มาก

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 เมื่อเอนจิ้นเกม 3 มิติส่วนใหญ่มีLightmapและการแมปพื้นผิวที่คำนวณไว้ล่วงหน้า/คงที่ นักพัฒนาเกมมักหันไปใช้กราฟิกแบบเรนเดอร์ล่วงหน้าซึ่งมีความสมจริงสูงกว่ามาก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ได้รับความนิยมลดลงตั้งแต่กลางทศวรรษ 2000 เนื่องจากความก้าวหน้าของกราฟิกในพีซีสำหรับผู้บริโภคและเครื่องเล่นเกมคอนโซลทำให้สามารถใช้เอนจิ้นของเกมเองในการเรนเดอร์ภาพยนตร์เหล่านี้ได้ ตัวอย่างเช่น เอนจิ้น id Tech 4ที่ใช้ในDoom 3อนุญาตให้ใช้bump mappingและแสงแบบไดนามิกต่อพิกเซลซึ่งก่อนหน้านี้พบได้เฉพาะในวิดีโอแบบเรนเดอร์ล่วงหน้าเท่านั้น

เกมอย่างWarcraft III: Reign of Chaosใช้ฉากคัตซีนทั้งสองประเภท คือ ฉากที่สร้างไว้ล่วงหน้าสำหรับช่วงเริ่มต้นและช่วงจบของแคมเปญ และฉากที่สร้างจากเอนจิ้นในเกมสำหรับข้อมูลสรุปของด่านและบทสนทนาของตัวละครระหว่างภารกิจ

เกมบางเกมยังใช้ สกายบ็อกซ์แบบเรนเดอร์ล่วงหน้า 16 บิตเช่นHalf-Life (เฉพาะใน เวอร์ชัน GoldSrc ), Re-Volt , Quake IIและเกมอื่นๆ

ภาพยนตร์แอนิเมชั่นคอมพิวเตอร์กราฟิก เช่นToy Story , ShrekและFinal Fantasy: The Spirits Withinนั้นสร้างขึ้นโดยการเรนเดอร์ล่วงหน้าทั้งหมด

อีกหนึ่งวิธีการสร้างภาพก่อนเรนเดอร์ที่ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ คือการสร้างชุดพื้นผิวสำหรับเกม 3 มิติ ซึ่งมักใช้ร่วมกับอัลกอริธึมแบบเรียลไทม์ที่ซับซ้อนเพื่อจำลองรายละเอียดในระดับสูงอย่างเหลือเชื่อ ในระหว่างการสร้างเกม Doom 3นั้นid Softwareได้ใช้โมเดลที่สร้างภาพก่อนเรนเดอร์เป็นพื้นฐานในการสร้างแผนที่แสงแบบปกติ แสงสะท้อน และแสงกระจาย ซึ่งจำลองรายละเอียดของโมเดลต้นฉบับแบบเรียลไทม์

เทคนิคการสร้างแสงแบบพรีเรนเดอร์กำลังได้รับความนิยมลดลง อัลกอริ ทึมเรย์เทรซ ซิ่งที่ใช้พลังประมวลผลสูง สามารถนำมาใช้ในระหว่างการผลิตเกมเพื่อสร้างพื้นผิวแสง ซึ่งจะถูกนำไปใช้ทับบนพื้นผิวที่วาดด้วยมือตามปกติ

• การเรนเดอร์ (กราฟิกคอมพิวเตอร์)
• เกม FMV
• การวาดภาพแบบแมทท์