موتور رندر چیست

  این مقاله را میتوانید در مدت زمان 7 دقیقه مطالعه کنید

وقتی از تصاویر سه بعدی دیجیتالی صحبت می کنیم، چه چیزی در ذهنتان نقش می بندد؟ احتمالا یاد آخرین فیلم یا انیمیشنی که دیده اید می افتید. شاید هم اگر طرفدار بازی های رایانه ای هستید، بازی مورد علاقه تان را تصور می کنید. اگر هم نه طرفدار فیلم و انیمیشن هستید و نه طرفدار بازی های رایانه ای، حتما تصاویر سه بعدی زیادی را در پوسترها و مجلات مختلف دیده اید.

فرآیند طراحی سه بعدی کار پیچیده ای است. یک طراح سه بعدی با استفده از نرم افزارهای مخصوص طراحی سه بعدی(مانند بلندر)، اشیا و آبجکت های سه بعدی را طراحی می کند. اما این پایان کار نیست! بعد از طراحی و مدل سازی آبجکت ها، باید مراحل دیگری نیز انجام شود تا نتیجه کار تبدیل به چیزی شود که من و شما هر روز در فیلم ها، بازی ها، انیمیشن ها، تبلیغات و… می بینیم.

این فرآیند که بعد از طراحی و مدل سازی انجام می شود، رندرینگ (Rendering) نام دارد.
در این مقاله درباره این موضوع صحبت می کنیم که موتور رندر چیست؟ چرا مهم است؟ چه روش هایی دارد؟ و در انتها محبوب ترین موتورهای رندر نرم افزار بلندر را معرفی خواهیم کرد. پس با ما همراه باشید.

 


بیشتر بخوانید : “بلندر (Blender) ; بهترین نرم افزار طراحی سه بعدی


 

رندر سه بعدی چیست؟

به زبان ساده، موتور رندر نرم افزاری است که مدل های سه بعدی و تمام اطلاعات آن مانند نور و بافت و… را گرفته و آن ها را به یک تصویر دو بعدی تبدیل می کند.

به عبارت دیگر، موتور رندر یک شی یا آبجکت سه بعدی را می گیرد و با نورپردازی مناسب، تنظیمات دوربین، سایه ها، فضا سازی، جلوه های ویژه و غیره خروجی نهایی را تولید می کند که نتیجه کار، تصاویر جذاب و سه بعدی موجود در اطراف ماست.
اشیا و آبجکت های طراحی شده در مرحله ی مدل سازی سه بعدی، جذاب و واقعی نیستند. ما می توانیم با استفاده از رندرینگ این اشیا، به آن ها جان تازه ببخشیم و آن ها را زیباتر و طبیعی تر نشان دهیم.

 

از موتورهای رندر در چه صنایعی استفاده می شود؟

مدل سازی و رندرینگ سه بعدی این فرصت را به توسعه دهندگان بازی، سازندگان فیلم، مهندسان، هنرمندان، معماران و علاقه مندان به طراحی سه بعدی می دهد تا بتوانند اشیا و شخصیت های عجیب و غریب و خارج از جهان واقعی را بسازند. مثلا، شما نمی توانید از یک اژدها عکس بگیرید، زیرا وجود خارجی ندارد. اما می توانید یک مدل سه بعدی از آن ایجاد کنید و مدل را به گونه ای ارائه دهید که انگار اژدها، مانند گربه های کوچه و خیابان مدت هاست با انسان زندگی کرده است!

تقریباً تمام مشاغل می توانند از مدل سازی و رندرینگ سه بعدی، برای طراحی محصول یا اهداف بازاریابی استفاده کنند. برخی از صنایعی که استفاده موتورهای رندر سه بعدی در آن ها ضروری است عبارتند از:

 

فیلم سازی و انیمیشن

 تعداد فیلم های انیمیشن سه بعدی منتشر شده در سه دهه گذشته، از شواهد غیرقابل انکاری است که نشان می دهد چگونه رندر سه بعدی به صنعت فیلم و انیمیشن سازی کمک کرده است. دیدن فیلم هایی که در آن ها صحنه ها با ترکیب شخصیت های واقعی با تصاویر رایانه ای (CGI) ایجاد می شوند، دیگر تعجب آور نیست.

 

rendering in animation

 

معماری

صنعت دیگری که به شدت با مدل سازی و رندرینگ سه بعدی مرتبط است، طراحی معماری سه بعدی است. تنها راه ممکن برای تجسم بناهای عظیم، آسمان خراش های بلند، پل ها، سدها و سایر سازه ها بدون ساخت نمونه های اولیه در اندازه واقعی، ایجاد نمای واقعی سه بعدی از آن ها است. نرم افزارهای رندر سه بعدی همچنین می توانند شبیه سازی هایی از عملکرد بناها، تاثیر بلایای طبیعی و فرسودگی ایجاد کند تا بتوان هر سازه ای را حتی قبل از ساخت آن بهبود بخشید.

 

rendering in architecture

 

خودروسازی

 طراحان خودرو از مدل سازی و رندرینگ سه بعدی استفاده می کنند تا با استفاده از تست های عملکرد مجازی و شبیه سازی، طراحی بدنه آیرودینامیکی واقعی خودرو را ارائه دهند. طراحان می توانند با مواد و متریال مختلف بازی کنند تا پارامترهای سختی و دوام مورد نظر را برآورده کنند.

 

rendering in car design

 

واقعیت مجازی

 دنیای محیط های دیجیتالی شبیه سازی شده همچنان در حال رشد است. با پیشرفت فناوری، محیط شبیه سازی شده با استفاده از روش های رندرینگ در زمان واقعی نوید یک گریز همه جانبه و واقع گرایانه از دنیای فیزیکی را می دهد.

 

rendering in virtual reality

 

سایر صنایع که از مدل سازی و ارائه سه بعدی بسیار استفاده می کنند عبارتند از صنعت مدو فشن (مدل های متحرک از حالت لباس بر روی بدن)، پزشکی (ارائه واقعی اندام های اسکن شده سه بعدی برای تشخیص دقیق تر و درمان بیماری ها) و البته تولید (ایجاد نمونه های اولیه محصولات به صورت مجازی).

 


بیشتر بخوانید : “۵ اصل مهم در طراحی سه بعدی با بلندر


 

هدف از رندرینگ چیست؟

رندرهای ایجاد شده توسط نرم افزار رندرنیگ سه بعدی، اغلب شامل یک صحنه کامل شامل چند شیء سه بعدی و نه یک مدل واحد است.
یکی از اهداف اصلی رندرینگ، این است که بینندگان بتوانند اشیاء را در قالب تصویر یا ویدئو، که از نقاط خاصی از صحنه ثبت یا ضبط شده اند، مشاهده کنند تا بهترین زاویه دید را از همه اشیاء موجود دریافت کنند. این صحنه معمولاً دارای یک نقطه کانونی (هدف اصلی برای نمایش) و مدل ها یا منظره تکمیلی است تا همه چیز را واقعی تر کند مانند درختان، ساختمان ها، ابرها، آسمان، خورشید، دود، مه، وسایل نقلیه متحرک، حیوانات و غیره.

هدف مهم دیگر از رندرینگ، پرسپکتیو یا نحوه ظاهر شدن یک شی در صحنه نسبت به یک شی دیگر است. مقایسه اندازه، نور و سایه ها، فاصله و رفتار اشیا باید در نظر گرفته شود.

 

انواع متدهای رندرینگ

دو روش اصلی در رندرینگ وجود دارد: روش Real-time و روش Offline.
تفاوت اصلی بین این دو روش، سرعت پردازش مدل های سه بعدی و البته کیفیت کلی محصول نهایی است. به طور کلی، فرایند رندرینگ به دو دلیل واضح گران است: سخت افزار و نرم افزار.

سخت افزار مورد استفاده برای اجرای عملیات رندرینگ باید قوی باشد و توان انجام محاسبات سنگین را داشته باشد. انتخاب سخت افزار مناسب برای این کار می تواند گران قیمت باشد.
از سوی دیگر، نرم افزار کمی مقرون به صرفه تر است. انواع نرم افزار های طراحی سه بعدی وجود دارد که سالانه هزاران دلار هزینه دارند، اما شما می توانید از نرم افزار مدل سازی سه بعدی رایگان که از عملکردهای رندر نیز پشتیبانی می کند، مانند Blender، که متن باز نیز هست، استفاده کنید.

 

روش Real-time

این روش که عمدتا در گرافیک تعاملی و بازی ها مورد استفاده قرار می گیرد، تمرکز زیادی بر سرعت دارد. در این روش به دلیل ماهیت تعاملی بودن، تصاویر باید با سرعت زیادی پردازش شوند. برای مثال در یک بازی سنگین با الگوریتم های پیچیده، پیش بینی این که بازیکن در مرحله بعد در هر محیط یا منظره ای چه خواهد کرد، چالش برانگیز است و بنابراین صحنه های سه بعدی باید در لحظه با ایجاد تعامل، بازسازی شوند.

برای این که تغییرات حرکت و صحنه روان به نظر برسند، سرعت رندر باید در حدود ٢۰ فریم در ثانیه باشد. هر مقداری کمتر از ١٨ فریم در ثانیه (fps) منجر به نمایش نامرتب و ضعیف مدل های سه بعدی می شود. سرعت ایده آل برای رندر ٢۴ فریم در ثانیه است، زیرا این حداقل چیزی است که چشم انسان می تواند برای دیدن حرکت تصویر، درک کند.

 

روش Offline

برای هر چیزی غیر از گرافیک تعاملی یا بازی ها، سرعت رندرینگ، مسئله مهمی نیست. اگر رندرینگ به روش Real-time  به سخت افزارهای گرافیکی اختصاصی متکی است، روش رندر آفلاین می تواند با استفاده از CPU های چند هسته ای این فرایند را انجام دهد. زمانی که از این روش رندرینگ استفاده می کنیم، سرعت رندر طولانی تر خواهد بود اما محسبات آن دقیق تر انجام می شود و در نتیجه محصول نهایی از کیفیت بالاتری نسبت به روش Real-time برخوردار خواهد بود.
رندرینگ به روش آفلاین، اغلب در انیمیشن ها و فیلم ها که در آن جلوه های بصری و جزئیات آن به استانداردهای بسیار بالاتری نیاز دارند، استفاده می شود.

 

تکنیک های رندرینگ

از جمله رایج ترین تکنیک های محاسباتی که در رندر سه بعدی استفاده می شود می توان به ScanLine ، Ray tracing و Radiosity اشاره کرد. هر تکنیک دارای مجموعه ای از مزایا و معایب است، که آن ها را در شرایط مختلف جایگزین مناسب می کند.

Scan Line

از این تکنیک بیشتر در مواقعی که سرعت از اهمیت بالایی برخوردار است استفاده می شود. از این رو تکنیک انتخابی برای روش Real-time یا گرافیک های تعاملی است. در این تکنیک به جای ارائه تصاویر سه بعدی به صورت پیکسل به پیکسل، که حتی برای یک فریم نیز می تواند مدت زمان زیادی طول بکشد، اسکن لاین این کار را بر اساس چند ضلعی به چند ضلعی انجام می دهد. در صورت استفاده از اطلاعات روشنایی از پیش محاسبه شده، این فرایند می تواند به ۶۰ فریم بر ثانیه برسد. به ویژه هنگامی که در یک سیستم سخت افزاری رایانه ای مدرن و پیشرفته استفاده می شود.

Raytracing

تمرکز این تکنیک بر روی نور و روشنایی است. در این روش برای هر پیکسل در یک تصویر یا صحنه، پرتوهای نور تجزیه و تحلیل می شوند تا بسته به نوع مواد موجود در صحنه، بازتاب و شکست نور را تعیین کند. رنگ هر پیکسل نیز بر اساس رفتار نور نسبت به اجسام در مسیر خود محاسبه می شود.

 

Radiosity

اگر ScanLine مبتنی بر چند ضلعی و raytracing پیکسل به پیکسل باشد، روش Radiosity سطح گرا است. تمرکز اصلی این روش بر تابش نور و تاثیر آن بر رنگ سطوح است که البته به صورت غیر مستقیم شامل تجزیه و تحلیل روشنایی هم هست.


بیشتر بخوانید : “معرفی ۶ نرم افزار محبوب طراحی سه بعدی


 

معرفی بهترین موتورهای رندر برای نرم افزار بلندر

همان طور که قول دادیم، در این بخش لیستی از بهترین و محبوب ترین موتورهای رندر برای نرم افزار طراحی بلندر را گردآوری کرده ایم:

 

۱) Cycles

Cycles یکی از محبوب ترین نرم افزارهایی است که برای رندرینگ مدل های بلندر، استفاده می شود. Cycles به عنوان یکی از ساده ترین نرم افزارهای رندر برای یادگیری شناخته شده است. این ابزار عالی برای اهداف مختلف استفاده می شود، و به ویژه برای ساخت انیمیشن بسیار مناسب است.

 

cycles render engine

 

۲) Eevee

موتور رندر eevee به عنوان یک نرم افزاری که از روش real-time استقاده می کند، بعد از cycles معرفی شد. همان طور که قبلا توضیح دادیم، این نرم افزار به دلیل استفاده از روش real-time سرعت بسیار بالایی دارد.

 

Eevee render engine

 

۳) luxCoreRender

موتور رندر luxCoreRender یک نرم افزار متن باز با تمرکز بر واقع گرایی و دقت فیزیکی است. این نرم افزار برای بازیابی اطلاعات دقیق تر از یک صحنه سه بعدی، روش های پیچیده ای از تکنیک ردیابی مسیر ارائه می دهد. در این تکنیک علاوه بر تحلیل از اشعه های دوربین، اشعه هایی را از منابع نوری موجود در یک صحنه سه بعدی آنالیز می شود که منجر به داده های دقیق تری از صحنه می شود. این باعث می شود که در شرایط نوری پیچیده، مانند اتاق های کم نور و صحنه هایی با عناصر شفاف و شیشه ای، استفاده از این موتور رندر مناسب باشد.

 

LuxCoreRender

 

۴)‌Radeon ProRender

شرکت سازنده پردازنده های AMD ارائه دهنده ردیاب مسیر رایگان خود را که برای بلندر نیز موجود است ارائه می دهد. از آنجا که این موتور رندر نسبتاً جوان است، به اندازه Cycles یا LuxCoreRender کامل نیست. اما یک رندر قابل دسترسی است که به خوبی با بلندر ادغام شده است. Radeon ProRender برای کاربران Blender که با سیستم عامل مک کار می کنند مناسب است. زیرا این نرم افزار از کتابخانه گرافیکی Metal اپل به طور کامل پشتیبانی می کند و از این مزیت برای تسریع در فرایند رندرینگ در سیستم عامل مک استفاده می کند.

 

RadeonProRender engine

 

۵) Octane render

Octane render زمانی که ساخته شد، اولین و سریع ترین موتور رندری بود که از روش raytracing استفاده می کرد. به همین دلیل، این موتور یکی از محبوب ترین موتورهای رندر بلندر است. این نرم افزار از نظر عملکرد، با Cycles قابل مقایسه است. اما اکتان واقع گرایی بیشتری را ارائه می دهد.

 

OctaneRender engine

 

۶) Renderman

Renderman یک موتور رندر بسیار خاص است که توسط کمپانی Pixar توسعه یافته و مورد استفاده قرار می گیرد. این نرم افزار یکی از پیشرفته ترین موتورهای رندر است که در حال حاضر برای نرم افزار بلندر در دسترس است.
این نرم افزار در صحنه های پیچیده مانند صحنه های داخلی یا صحنه های چند ضلعی بسیار سریع است. اما در صحنه های کوچکتر کمی کندتر از Cycles یا Octane عمل می کند.

 

pixar renderman engine

 


بیشتر بخوانید : “معرفی ۱۴ افزونه (پلاگین) بلندر به همراه آموزش نصب


 

کلام آخر

فرایند رندرینگ یکی از بخش های اصلی طراحی سه بعدی است و یکی از سر فصل های اصلی در دوره آموزش طراحی سه بعدی هم هست. در این مقاله سعی کردیم یک دید کلی از این که موتور رندر چیست، چه انواعی دارد، چه تکنیک هایی در آن استفاده می شود، به شما بدهیم.
همچنین ۶ مورد از بهترین و محبوب ترین نرم افزارهای رندرینگ برای بلندر را به شما معرفی کردیم. البته تعداد موتورهای رندر بسیار بیشتر از این تعداد است که می توانید با جستجو در گوگل به آن ها دسترسی داشته باشید. اما هدف اصلی این مقاله این بود که با ارائه توضیحات و تعاریف مربوط به فرایند رندرینگ به شما کمک کند تا بتوانید بر اساس نیاز خود بهترین موتور رندر را برای پروژه خود پیدا کنید. 

 

برای تهیه این مقاله از سایت های زیر استفاده شده است:

designblendz.com

magic-mark.com

blendernation.com

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

امتیازشو ثبت کنید

میانگین / 5. تعداد رای

اولین نفر شما امتیاز دهید

شاید به این مطالب نیز علاقه مند باشید.

Blender plugins

معرفی ۱۴ افزونه (پلاگین) بلندر به همراه آموزش نصب

همان طور که در مقاله معرفی نرم افزارهای طراحی سه بعدی گفتیم، نرم افزار بلندر یکی از محبوب ترین و پرکاربردترین نرم افزارها در حوزه طراحی سه بعدی است. دو…

نرم افزار بلندر چیست، نرم افزار blender،چگونه نرم افزار بلندر کار را برای طراحان سه بعدی 3D Design آسان می کند، مزایا نرم افزار بلندر ، معایب نرم افزار بلندر

بلندر (Blender) ; بهترین نرم افزار طراحی سه بعدی

در ارتباط با نرم افزار بلندر (Blender) یا به طور کلی همه نرم افزار های  طراحی سه بعدی (3D Design) چیزی که همیشه برای من جذاب بوده انیمیشن های جذاب…

نکات طراحی سه بعدی با بلندر

۵ اصل مهم در طراحی سه بعدی با بلندر

طراحی سه بعدی به هیچ عنوان کار آسانی نیست. احتملا شما در مورد قواعد و قوانین طراحی در منابع مختلف مطالبی خوانده باشید یا در شبکه های اجتماعی پست هایی…

0 0 رای
امتیازدهی به مقاله
دنبال کردن
با خبر کردن از
guest
0 دیدگاه
بازخورد داخلی
دیدن همه نظرات

تاییدیه ها

تهران - ستارخان، خیابان کوثر دوم، پلاک ۱۰، واحد ۳

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

امتیازشو ثبت کنید

میانگین / 5. تعداد رای

اولین نفر شما امتیاز دهید