رندرینگ چیست؟
- مدیر سایت
- شهریور 13, 1402
- بدون نظری
بیاید از ابتدا به سراغ این سوال برویم، رندر چیست؟ و کلمه رندرینگ در واقع چه معنایی دارد؟ رندرینگ یک فرآیند گرافیکی است، که در آن تصاویر و ویدئوهای کامپیوتری با استفاده از مدل‌های سه بعدی و اطلاعات ورودی، مانند موقعیت، رنگ، جنسیت، متریال‌ها و نوردهی تولید می‌شوند. این فرآیند به کمک نرم‌افزار صورت می‌گیرد و در بیشتر موارد برای ارائه و نمایش نهایی استفاده می‌شود. در واقع رندرینگ نقش مهم و اساسی در دنیای گرافیک رایانه ای ایفا می‌کند.
رندرینگ پروسه بسیار پیچیده‌ای است. به همین دلیل نرم افزارهای سه بعدی، برای این کار از موتورهای رندرگیری استفاده می‌کنند. در نظر داشته باشید که واژه رندر در نرم افزارهای دیگری غیر از سه بعدی نیز استفاده می‌شود. در برنامه‌های تدوین ویدیو، هنگام خروجی از پروژه، کلمه رندر نیز وجود دارد. همچنین در نرم افزارهای ساخت موسیقی نیز برای خروجی گرفتن نهایی از پروژه از کلمه رندرینگ استفاده می‌کنند. در واقع رندرینگ همان فرآیند گرفتن خروجی نهایی می‌باشد که برای ارائه می‌گیرد.
انواع رندرینگ
رندرینگ به دو صورت تقسیم بندی می‌شود، رندرینگ واقع گرایانه (Photorealistic Rendering) و رندرینگ غیر واقع گرایانه (Non-Photorealistic Rendering) و هر یک کاربردهای خاص خود را دارد که در ادامه به آنها می‌پردازیم.
رندرینگ واقع گرایانه
هدف از این نوع رندرینگ، ایجاد تصاویری است که به انسان احساس واقعیت را بدهد. معمولا برای خلق تصاویری با کیفیت در یک انیمیشن، بازی ویدئویی، جلوه های ویژه در فیلم سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. رندرینگ واقع گرایانه به چند دسته تقسیم می‌شود که به طور خلاصه به آنها می پردازیم.
رندرینگ در زمان واقعی یا Real-Time Rendering
در این حالت رندر، تصاویر و ویدیوها با سرعت بسیار بالا و بدون تأخیر قابل توجه تولید می‌شوند. این نوع از رندرینگ به خصوص در صنایع بازی‌سازی و واقعیت مجازی (VR و AR) اهمیت دارد و امکان تولید تصاویر و ویدئوهای را به صورت Real Time را به شما می‌دهد. در این حالت نیازمند سیستم قدرتمند نیست هستید که بتواند به صورت آنی تصاویر را به شما بدهد.
پیش رندر یا Pre-Rendering
اصطلاح پیش رندر به هر چیزی که در زمان واقعی (Real-time) رندر نشده باشد، اطلاق می‌شود. پیش رندر (Pre-Rendering) یکی از مراحل مهم در فرآیند رندرینگ تصاویر و ویدئوها می‌باشد که به تولید تصاویر با کیفیت بالا می‌پردازد. دو تفاوت اصلی بین پیش رندر و رندر در زمان واقعی وجود دارد، کیفیت نهایی و سرعت رندر. در پیش رندر کیفیت خروجی در بالاترین سطح قرار دارد. معمولاً پیش رندر زمان بیشتری نسبت به رندر در زمان واقعی نیاز دارد، این فرآیند، شاید ساعت‌ها یا حتی روزها به طول بیانجامد تا تصاویر بهینه تولید شوند. پیش رندر معمولاً در صنایعی مانند فیلم‌سازی، تبلیغات، معماری و طراحی صنعتی بسیار مفید کاربرد دارد. به عنوان مثال، در صنعت فیلم‌سازی، تصاویر پیش رندر برای ایجاد جلوهای ویژه (VFX) و افکت‌های خاص استفاده می‌شوند تا تجربه جذابی را به بیننده القا کند.
رندرینگ غیر واقع گرایانه (Non-Photorealistic Rendering)
رندرینگ غیر واقع‌گرایانه به اختصار NPR یک فرآیند گرافیکی می‌باشد، که در آن تصاویر و ویدئوها با استفاده از تکنیک‌ها و سبک‌های هنری خاص تولید می‌شوند. در واقع، هدف اصلی از این سبک، ایجاد تصاویر زیبا با ابتکار هنری بیشتر است. بیشترین استفاده از این نوع روش رندرینگ، در انیمشن ها می‌باشد. استودهایی مانند Pixar و همچنین انیمیشن های کارتونی شرکت Walt Disney به شکل گسترده ای از این سبک رندرگیری استفاده می کنند. این شرکت ها با تلفیق رندرینگ واقعی و سبک NPR، تصاویر شگفت انگیز و خلاقی را به نمایش می‌گذارند.
موتور رندرگیری
موتور رندر معمولا به شکل یک افزونه (Add-on) به نرم افزار متصل می‌شود. نرم افزارها برای خروجی، از این موتورها استفاده می‌کنند. غالب نرم افزارهای طراحی سه بعدی، به صورت پیشفرض موتور رندرگیری خود را در اختیار کاربر می‌گذارند اما چندین موتور رندرگیری قدرتمند وجود دارد كه می‌بایست کاربر از آن استفاده کند. موتورهای رندرگیری دارای تنظیمات پیشرفته ای مانند تنظیمات نورپردازی و ویژگی های دیگر را به شما ارائه می‌دهد. ار معروف ترین موتورهای رندرگیری می‌توان به V-Ray، آرنولد؛ ردشیفت و منتال ری می‌باشند.
ری تریسینگ Ray-Tracing – دقیق ترین تکنیک نورپردازی
ری‌تریسینگ (Ray-tracing) یکی از پیشرفته‌ترین و پیچیده‌ترین تکنیک‌های رندرینگ در گرافیک کامپیوتری محسوب می‌شود. در ادامه کاربردهای این تکنیک را به صورت مختصر مشاهده می‌کنید:
- واقغی بودن نور: تولید تصاویر نزدیک به واقعیت (Photorealistic) با ری تریسینگ. این تکنیک مبتنی بر اصول اپتیکی (شناخت نور و بازتاب آن) می‌باشد که می توان با کمک این رشو، تمامی جزئیات نورپردازی، سایه‌ها، انعکاسات، شفافیت و جزئیات متریال‌ها را با دقت بسیار بالا شبیه‌سازی کرد.
- پراکنش نور: در ری‌تریسینگ، نورپردازی و رنگ‌ها از طریق انعکاس پراکنش نور (Ray Casting) شبیه‌سازی می‌شوند. این به این معناست که یک پرتو از دوربین به سمت صحنه ارسال می‌شود و با تعامل با اشیاء و سطوح مختلف، اطلاعات رنگ و نور را به دوربین بازتاب می‌دهد.
- بازتاب واقعی نور: یکی از ویژگی‌های بارز ری‌تریسینگ، توانایی شبیه‌سازی انعکاسات (Reflections) و انکسارات (Refractions) نور است. این تکنیک به ما امکان می‌دهد تا تأثیرات مثل آینه‌ها، آب، شیشه، و سطوح براق را با دقت بسیار بالا شبیه‌سازی کنیم.
قطعات مهم در رندرینگ
در فرآیند رندر، دو قطعه بیشترین تاثیر را در سرعت و دقت رندر دارند. پردازنده مرکزی (CPU) و کارت گرافیک (GPU). هنگام خرید سیستم رندرینگ می‌بایست به این دو قطعه اهمیت بالاتری دهید. پردازنده های مرکزی با فرکانس بالا و هسته های قدرتمند در اجرای محاسبات دشوار نقش موثرتری دارند. در سوی دیگر استفاده از کارت گرافیک سرعت بسیار بالاتری را به شما در رندر خواهد داد.
پردازنده یا کارت گرافیک؟ کدام را انتخاب کنیم؟
تفاوت اصلی بین رندر با CPU و GPU در رندرینگ، نوه محاسبات تصاویر گرافیکی و سرعت است. هر کدام از این قطعات ویژگی‌ها و مزایا و معایب خود را دارند، و به نوع پروژه شما بستگی دارد. در ادامه تفاوت‌ها و کاربردهای هر یک از این روش‌ها را بررسی می‌کنیم:
رندر با CPU:
رندرینگ با CPU به دلیل ماهیت پردازنده به شکل موازی عمل می‌کند. رندر با کمک پردازنده مرکزی، برای تصاویر تک فریم استفاده می‌شود. اگر می‌خواهید از یک نمای پرجززیات خود یک خروجی داشته باشید و جزییات و نورپردازی برای آن تصویر فوق العاده اهمیت دارد، بهترین حالت برای رندر، استفاده از پردازده مرکزی است. هرچه تعداد هسته بیشتر باشید، سرعت رندر نیز افزایش می‌یابد. استفاده از پردازنده مرکزی در رندرینگ برای تصاویر پیچیده و تحلیل‌های سنگین کاربرد دارد.
رندر با کارت گرافیک GPU:
GPU از معماری موازی برای اجرای همزمان تعداد زیادی عملیات محاسباتی استفاده می‌کند. GPU دارای تعداد هسته‌های بسیار بیشتری نسبت به CPU می‌باشد، اما سرعت ساعت (Core Clock) آن نسبت به CPU معمولاً در بخش پایینتری قرار دارد. این به معنای اجرای همزمان و سریع‌تر تعداد زیادی محاسبات است. GPU به عنوان یک گزینه عالی برای رندرینگ در زمان واقعی (Real-Time Rendering) و برای بازی‌های ویدئویی استفاده می‌شود. همچنین در مواردی که نیاز به تسریع فرآیند رندرینگ و ایجاد تصاویر با کیفیت بالا در زمان کوتاهی استفاده می‌شود.
تعیین اینکه کدام یک از رندر با CPU و GPU بهتر است، به وظیفه و نیازهای خاص شما بستگی دارد. اگر به تولید تصاویر با کیفیت بالا و دقت بالا و در زمان کمتری نیاز دارید، ممکن است از رندر با GPU بهره بگیرید. از طرف دیگر، اگر به انجام محاسبات دقیق و پیچیده‌تر برای مواردی مانند تصاویر تک فریم (یک عکس) مانند نمای یک ساختمانی که پر از نورپردازی است و مدل شما از پالی گان های بالایی تشکیل شده است، رندر با CPU ممکن است بهترین گزینه باشد. در نظر داشته باشید که بسیاری از پروژه‌ها از ترکیب هر دو روش برای بهینه‌ترین کارایی بهره می‌برند.
|
|
سرعت
|
دقت و کیفیت
|
قیمت
|
|---|---|---|---|
|
پردازنده CPU
|
پایین
|
بالا
|
پایین
|
|
کارت گرافیک GPU
|
بالا
|
متوسط
|
بالا
|
رندر فارم چیست؟
برخی از پروژه ها مانند انیمیشن‌های سه‌بعدی و همچنین جلوه‌های ویژه سینمایی، برای رندرینگ، نیازمند سیستم‌های فوق پیشرفته هستند. اگر قرار باشد چنین پروژه‌هایی را با یک سیستم خانگی انجام داد، ممکن سال‌ها به طول بینجامد. به همین دلیل رندرفارم Render farm به کمک استودیوها می‌آید. رندرفارم از چندین سیستم رندرینگ فوق پیشرفته در کنار هم تشکیل شده است. در واقع باید گفت ده‌ها و یا صدها سیستم قدرتمند در یک محیط در کنار هم قرار گرفته و ابر سیستم قدرتمند با استفاده از پیشرفته‌ترین قطعات روز دنیا را تشکیل داده است. ساخت یک رندرفارم هزینه بسیار بالایی را در بر دارد. به همین دلیل تعداد رندرفارم‌ها محدود است.
