عناوین مطلب درباره: رندرینگ چیست؟
- موتور رندر - Render Engine
- موتور رندر های رایج – Common Render Engines
- انواع موتور رندر بر مبنای سخت افزار – Render Engine Hardware Compatibility
- انواع روش های رندرینگ – Type of Rendering
- کاربردهای رند رینگ سه بعدی – Application Areas of 3D Rendering
- فواید و مزایای رندرینگ – Benefits of 3D Rendering
- پارامترهای مهم در رندرینگ – Rendering parameters
- عوامل موثر بر واقعی شدن/رئالیستیک شدن – Realistic رندر – Effective factors to Creating Realistic Renders
- متریال پی بی آر – Material PBR
رندر - Render
ارائهٔ ماشینی تصاویر یا رندرینگ – Rendering فرایند تولید ماشینی تصاویر بر پایهٔ مدلهای محاسباتی، و سپس نمایاندن رایانهای آنها بر روی نمایشگر را شامل می شود. رندر به فرایند نمایش تصاویر اجسام سه بعدی – 3D بر روی صفحهٔ نمایشگر دو بعدی با استفاده از موتور رندرها گفته میشود. در رندر سه بعدی، پردازشگر کامپیوتر اطلاعات خام را از صحنه سه بعدی پُلیگان ها – Polygons، متریال ها – Textures و نورپردازی – Lights گرفته و نتیجه نهایی را محاسبه می کند. خروجی معمولاً یک تصویر منفرد یا مجموعه ای از تصاویر ارائه شده و ترکیب شده به صورت انیمشن یا رندر VR است.
رندر سه بعدی - 3D Render
رندر سه بعدی فرایندی است که پس از شبیه سازی یا مدلسازی سه بعدی – 3D Modeling که با نرم افزارهایی مانند تری دی مکس، مایا، اسکچاپ، راینو، رویت، زیبراش و ... انجام میشود، (این مدل ها صرفاً احجام اولیه و خام یا به عبارتی بدون بافت و رنگ هستند) با کمک موتور رندرهایی مانند وی ری، کرونا، لومیون، کیشات و ... متریال دهی و نورپردازی انجام می شود. در آخرین مرحله، نرم افزار برای تبدیل صحنه به خروجی هایی از جنس عکس یا انیمیشن، پردازش و محاسبات مختلفی را انجام می دهد تا یک تصویر یا انیمیشن را تولید کند. رندرینگ یک فرآیند پیچیده است که شامل چندین مرحله است. اولین مرحله محاسبه موقعیت نورها در صحنه است. نورها بر نحوه ظاهر شدن اشیا در صحنه تأثیر می گذارند، بنابراین مهم است که موقعیت آنها دقیقاً محاسبه شود.مرحله بعدی محاسبه نحوه برخورد نور با اشیا در صحنه است. این کار با استفاده از قوانین فیزیکی مانند قانون بازتاب و قانون شکست انجام می شود مرحله آخر ترکیب نوری است که از اشیا در صحنه بازتابیده می شود. این کار با استفاده از یک الگوریتم ترکیب انجام می شود که رنگ هر پیکسل در تصویر را محاسبه می کند. رندرینگ می تواند یک فرآیند زمان بر باشد، به خصوص برای صحنه های پیچیده. با این حال، این یک فرآیند ضروری در بسیاری از زمینه ها، مانند بازی های ویدیویی، فیلم سازی و معماری است.
موتور رندر - Render Engine
موتور رندر، سیستم نرم افزاری است که یک صحنه سه بعدی آماده شده را به تصویر یا انیمیشن تبدیل می کند. در آخرین مرحله از فرآیند شبیه سازی از نرم افزار رندر سه بعدی استفاده میکنیم. موتورهای رندر جلوههای بصری – Visual Effects مانند سایهزنی – Shading، نقشهبرداری بافت – Texture Mapping ، سایهها – Shadows، بازتابها – Reflections و تاری حرکت – Motion Blur را اضافه میکنند.
موتور رندر های رایج - Common Render Engines
- موتور رندر وی ری - VRay
- موتور رندر کرونا - Corona
- موتور رندر سایکلز - Cycles
- موتور رندر آنریل انجین - Unreal Engine
- موتور رندر رد شیفت - Red shift
- موتور رندر آرنولد - Arnold
- موتور رندر کیشات - Keyshot
انواع موتور رندر بر مبنای سخت افزار - Render Engine Hardware Compatibility
رندرینگ بر مبنای سی پی یو - CPU Based Rendering Softwares
در این سیستمِ رندرینگ از CPU به عنوان اولین و اصلی ترین منبع برای انجام محاسبات رندر استفاده می شود. معمولاً در رندرهای CPU محور، محاسبات به بخش های کوچک تری تقسیم شده و عملیات بهینه تر می شود. (Corona, Arnold, Mentalray, Vray, RenderMan)
رندرینگ بر مبنای جی پی یو - GPU Based Rendering Softwares
در این سیستمِ رندرینگ از کارت گرافیک یا GPU برای انجام محاسبات رندر استفاده می شود. در رندرهای مبتنی بر GPU محاسبات سنگین تر و پیچیده تری انجام شده و معمولاً از آن برای رندرهای ریل تام استفاده می شود. (Vray, Lumion, Cycles, OctaneRender, Redshift, Eevee Twinmotion)
انواع روش های رندرینگ - Type Of Rendering
Real-Time Rendering
این تکنیک رندر که در کارهای گرافیک تعاملی و بازی ویدیویی استفاده می شود که در آن تصاویر باید با سرعتی بالا (به طور زنده) ایجاد شوند. از آنجایی که تعامل کاربر در چنین محیط هایی زیاد است، ایجاد تصویر در زمان واقعی مورد نیاز است. در این نوع رندر اغلب بار سنگین بروی کارت گرافیک است و برای انجام رندر در زمان واقعی که در موتورهای بازی سازی معمول است کاملا موردنیاز است.
Pre-Rendering / Offline Rendering
این تکنیک رندر در محیط هایی استفاده می شود که سرعت مورد توجه نیست و محاسبات تصویر با استفاده از واحدهای پردازش مرکزی چند هسته ای به جای سخت افزار گرافیکی اختصاصی انجام می شود. این تکنیک رندر بیشتر در انیمیشن و جلوه های بصری استفاده می شود، جایی که تصاویر واقعگرایانه -Photorealism باید در بالاترین استاندارد ممکن باشد. این نوع رندر شما می بایست از پردازنده های بسیار قدرتمند در کنار گرافیک عالی استفاده کنید. تفاوت عمده بین رندر در زمان واقعی و پیش رندر این است که در پیش رندر ها و رندرهای غیر همزمان شما می توانید تصویر را به شکل بسیار باکیفیتی داشته باشید به این دلیل زمان رندر اولیت قرار ندارد. اما در رندر ریل تایم می بایست شما در همان لحظه تصویر رندر گرفته شود و ممکن است باقت و کیفیت کاملا کمتری را داشته باشید.
کاربردهای رند رینگ سه بعدی – Application Areas of 3D Rendering
- بازی های ویدیویی: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد محیط های بازی، شخصیت های بازی و جلوه های ویژه استفاده می شود.
- فیلم سازی: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد جلوه های ویژه در فیلم ها، مانند انفجارها، اژدها و موجودات خیالی استفاده می شود.
- آموزش: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد مدل های سه بعدی از مفاهیم و موضوعات پیچیده استفاده می شود که می تواند برای آموزش و یادگیری استفاده شود.
- تبلیغات: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد تصاویر و فیلم های تبلیغاتی استفاده می شود که می تواند برای جذب و درگیر کردن مخاطبان استفاده شود.
- مد: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد مدل های سه بعدی از لباس و سایر محصولات مد استفاده می شود که می تواند برای نمایش و فروش استفاده شود.
- موسیقی: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد جلوه های ویژه در موزیک ویدیو ها و کنسرت ها استفاده می شود.
- رندرینگ سه بعدی یک صنعت در حال رشد است و با پیشرفت فناوری، کاربردهای آن نیز گسترش می یابد.
- معماری: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد مدل های سه بعدی از ساختمان ها و سازه های دیگر استفاده می شود که می تواند برای ترویج پروژه های معماری یا برای آموزش و آموزش استفاده شود.
- مهندسی: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد مدل های سه بعدی از قطعات ماشین و سایر محصولات مهندسی استفاده می شود که می تواند برای تجزیه و تحلیل و آزمایش استفاده شود.
- پزشکی: رندرینگ سه بعدی برای ایجاد مدل های سه بعدی از اندام ها و سیستم های بدن انسان استفاده می شود که می تواند برای آموزش و آموزش پزشکان و دانشجویان پزشکی استفاده شود.
فواید و مزایای رندرینگ – Benefits of 3D Rendering
- واقع گرایی: رندرینگ می تواند تصاویری تولید کند که بسیار واقع گرایانه هستند. این می تواند برای ایجاد جلوه های ویژه در فیلم ها و بازی های ویدیویی یا برای شبیه سازی محیط های واقعی در معماری مفید باشد.
- خلاقیت: رندرینگ می تواند برای ایجاد تصاویری استفاده شود که فراتر از آنچه در دنیای واقعی امکان پذیر است، امکان پذیر باشد. این می تواند برای ایجاد تصاویر هنری یا برای طراحی محصولات جدید مفید باشد.
- ارتباط: رندرینگ می تواند برای ایجاد تصاویری استفاده شود که اطلاعات را به روشی واضح و مختصر منتقل کنند. این می تواند برای آموزش و یادگیری یا برای بازاریابی و تبلیغات مفید باشد.
- تحلیل: رندرینگ می تواند برای ایجاد تصاویری از اشیا یا سیستم هایی استفاده شود که غیرممکن یا خطرناک است که آنها را در دنیای واقعی مشاهده کنیم. این می تواند برای تجزیه و تحلیل و آزمایش مفید باشد.
سرعت رندر – Render Speed
- قدرت سخت افزار: قدرت سخت افزاری که برای رندر استفاده می شود، مهم ترین عامل در سرعت رندر است. یک کامپیوتر با پردازنده قوی تر، کارت گرافیک قوی تر و حافظه بیشتر می تواند تصاویر را سریعتر از یک کامپیوتر با سخت افزار ضعیف تر رندر کند.
- پیچیدگی صحنه: پیچیدگی صحنه نیز بر سرعت رندر تأثیر می گذارد. صحنه های پیچیده با اشیا و نورپردازی بیشتر، زمان بیشتری برای رندر شدن نسبت به صحنه های ساده تر می گیرند.
- موتور رندر: موتور رندر مورد استفاده نیز می تواند بر سرعت رندر تأثیر بگذارد. برخی از موتورهای رندر سریعتر از موتورهای دیگر هستند.
- تنظیمات رندر: تنظیمات رندر نیز می تواند بر سرعت رندر تأثیر بگذارد. تنظیمات با کیفیت بالاتر، زمان بیشتری برای رندر شدن نسبت به تنظیمات با کیفیت پایین تر می گیرند.
پارامترهای مهم در رندرینگ – Rendering parameters
- نورپردازی – Lighting: نورپردازی برای ایجاد ظاهر و احساس یک صحنه است. انواع مختلفی از نورپردازی وجود دارد، مانند نورپردازی خورشیدی، نورپردازی نقطه ای و نورپردازی محیطی.
- متریال – Material: متریال مسئول تعیین ظاهر و احساس سطوح در یک صحنه است. انواع مختلفی از متریال وجود دارد، مانند فلزات، پلاستیک ها و چوب.
- تکسچر – Texture: تکسچر مسئول افزودن جزئیات به سطوح در یک صحنه است. انواع مختلفی از تکسچر وجود دارد، مانند تکسچر های بافت، تکسچر های نگاشت محیطی – Environment Mapping Textures و تکسچر های نگاشت سلویید – Celloid MappingTextures.
- ترکیب بندی – Composition: دیدگاه مسئول تعیین نقطه دید دوربین است.
اینها تنها برخی از پارامترهای مهم در رندرینگ هستند. پارامترهای دیگر نیز وجود دارد که می تواند بر ظاهر و احساس یک صحنه تأثیر بگذارد.
عوامل موثر بر واقعی شدن/رئالیستیک شدن – Realistic رندر – Effective factors to Creating Realistic Renders
- مدل های سه بعدی – 3d Objects: مدل های سه بعدی باید با جزئیات بالا و با دقت مدل سازی شوند تا رندر واقعی به نظر برسد.
- متریال – Material: متریال ها باید با دقت انتخاب و اعمال شوند تا ظاهر واقعی به اشیا در رندر بدهند.
- نورپردازی – Lighting: نورپردازی باید واقع گرایانه باشد تا رندر واقعی به نظر برسد.
- سایه ها – Shadows: سایه ها باید واقع گرایانه باشند تا رندر واقعی به نظر برسد.
- انعکاس و شکست نور – Reflection And Refraction: انعکاس و شکست نور باید واقع گرایانه باشند تا رندر واقعی به نظر برسد.
- آسمان و پس زمینه – Sky And Backgroud: آسمان و پس زمینه باید با دقت انتخاب و اعمال شوند تا رندر واقعی به نظر برسد.
- جزئیات – Details: جزئیات کوچک مانند مو، پرز و چین و چروک، کثیفی – Dirt در متریالها و ... باید با دقت اضافه شوند تا رندر واقعی به نظر برسد. (در مورد میزان استفاده از دیتیل میگن: More Is Less ینی هر چی بیشتر بهتر:))
نورپردازی – Lighting
- نورپردازی یکی از مهمترین جنبههای رندرینگ سهبعدی است. نورپردازی برای ایجاد ظاهر و احساس یک صحنه است. انواع مختلفی از نورپردازی وجود دارد، مانند نورپردازی خورشیدی، نورپردازی نقطهای و نورپردازی محیطی
- نور خورشیدی – Sun Light: نورپردازی خورشیدی میتواند بسیار قدرتمند باشد و میتواند سایههای شدیدی ایجاد کند و در صورت کنترل نشدن باعث ایجاد سوختگی در صحنه میشود.
- نور نقطهای – Spot Light: نورپردازی نقطهای میتواند برای ایجاد جلوههای خاص، مانند برجستهسازی یا سایههای شارپ استفاده شود.
- نور محیطی – Environment Light: نورپردازی محیطی نوری است که از همه جهات میآید. نورپردازی محیطی میتواند برای ایجاد ظاهری ملایم و طبیعی (مثل نور هوای ابری) استفاده شود و میتواند سایههای نرم ایجاد کند.
متریال – Material
متریال در رندرینگ سهبعدی برای تعیین ظاهر و احساس سطوح در یک صحنه است. متریال ها می توانند برای ایجاد ظاهری بسیار واقع گرایانه برای صحنه های سه بعدی استفاده شوند. با تنظیم صحیح ویژگی های متریال ها، می توانید صحنه هایی ایجاد کنید که از واقعیت قابل تشخیص نباشند. انواع مختلفی از متریال وجود دارد، مانند فلزات، پلاستیک ها و چوب.
هر متریال دارای مجموعه ای از ویژگی های منحصر به فرد است که نحوه تعامل آن با نور را تعیین می کند. برخی از ویژگی های رایج متریال ها:
- رنگ – Base Color: رنگ متریال مشخص می کند که چگونه نور را منعکس کند.
- انعکاس – Reflection: انعکاس متریال مشخص می کند که چگونه نور را منعکس می کند.
- شفافیت – Refraction: شفافیت متریال مشخص می کند که چگونه نور را از خود عبور می دهد.
- براقیت – Glossiness:براقیت متریال نشان دهنده خاصیت انعکاس آینه ای سطح است.
متریال پی بی آر – Material PBR
متریال PBR – Physically Based Rendering، نوعی متریال است که بر اساس قوانین فیزیکی نور و تعامل آن با مواد مختلف ساخته شده است. این نوع متریال نسبت به سایر انواع متریال، واقع گرایانه تر و دقیق تر است.
متریال PBR از چهار پارامتر اصلی تشکیل شده است:
- Diffuse Color: این پارامتر رنگ اصلی متریال را تعیین می کند.
- Roughness: این پارامتر میزان صافی یا خشن بودن سطح متریال را تعیین می کند.
- Metallic: این پارامتر میزان فلزی بودن متریال را تعیین می کند.
- Normal Map: این پارامتر بافت سطح متریال را تعیین می کند. (میزان فرورفتگی و بیرون زدگی ها را مشخص میکند.)
آنرپ – Unwrap
به فرآیند باز کردن یک جسم سه بعدی و تبدیل آن به دو بعدی آنرپ – Unwrap گفته میشود. فرآیند آنرپ برای اینست که بتوانیم به یک جسم به درستی تکسچر (که ماهیتی دو بعدی – 2D دارد) بدهیم. آنرپ اساس و پایه تکسچرینگ – Texturing میباشد. در عمل آنرپ یک جسم سه بعدی مختصات نقطه به نقطه اش در یک جسم دو بعدی تصویر میشود تا هر نقطه از صفحه بیانگر همان نقطه از فضا باشد. آنرپ معمولا به دو روش انجام میشود.
- UVW Map: فرمی اتوماتیک از آنرپ است که بر مبنای اشکال و الگوریتم های ساده مثل باکس – Box، پلین – Plane، سیلندر – Cylindre و… میباشد.
- UVW Unwrap: فرمی از آنرپ است که با مشخص کردن خطوط درز – Seam ، محل های برش مدل را مشخص میکنیم.
