رندرگیری

رندر به چه معناست؟

فرآیندی است که در تولید یک تصویر دو بعدی یا سه بعدی از یک مدل با استفاده از نرم افزارهای گرافیکی انجام می شود.

رندر بیشتر در طراحی های معماری، بازی های ویدئویی، فیلم های انیمیشن،

شبیه سازها، جلوه های ویژه تلویزیونی و طراحی تجسمی استفاده می شود.

تکنیک ها و ویژگی های مورد استفاده بسته به پروژه متفاوت است.

رندر به افزایش کارایی و کاهش هزینه در طراحی کمک بسزایی می کند.

در حقیقت رندر فرآیند تولید یک تصویر فوتورئالیستی یا غیرفوتورئالیستی از یک

مدل دو بعدی یا سه بعدی با استفاده از یک برنامه کامپیوتری است.

تصویر حاصل به عنوان رندر نامیده می شود. چندین مدل را می توان

در یک فایل صحنه حاوی اشیاء (مدل‎ها) است، تعریف کرد.

فایل صحنه حاوی اطلاعات هندسی، بافت، نور و سایه است که یک صحنه یا یک سکانس را نشان می دهد.

سپس داده های موجود در فایل صحنه به یک برنامه رندر ارسال می شود تا پردازش شود

و به یک تصویر دیجیتال یا فایل تصویر گرافیکی خروجی داده شود.

اصطلاح «رندر» مشابه مفهوم برداشت هنرمند از یک صحنه است.

اصطلاح «رندر» همچنین در نرم افزارهای تدوین استفاده می شود که بعد از تدوین هنگام خروجی رندر گرفته می شود.

انواع رندر:

دو دسته رندر وجود دارد، پیش رندر Pre-Render و رندر در زمان واقعی Real-Time rendering.

تفاوت قابل توجهی بین این دو نوع در سرعت انجام محاسبات و نهایی سازی تصاویر وجود دارد.

رندر در زمان واقعی Real-Time Rendering:

تکنیک رندر برجسته 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.

پیش رندر Pre-Rendering:

پیش رندر: 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.

تکنیک های رندر:

در رندر، تمامی ذرات و نورپردازی ها می بایست به سرعت بالایی رندر گیری شوند

که بدون تکنیک های رندرگیری این امر میسر نمی شود و زمان بسیار زیادی می طلبد.

حتی ردیابی بخشی از یک تصویر بزرگ زمان زیادی می برد و نیاز به تکنیک‎های رندرگیری است.

 تکنیک های مختلفی در رندگیری وجود دارد که در ادامه به آنها می پردازیم.

حالت رستر Rasterizition:

Rasterizing به طور گسترده ای برای ارائه گرافیک های سه بعدی واقعی مانند بازی ها استفاده می شود.

به دلیل تعادل عملکرد زمان واقعی  (Real-Time) مورد نیاز با توانایی ایجاد تصاویر زیبایی است

که ما از بازی های مدرن انتظار داریم. اساساً، روش کار این است که

رسترایز به هزاران مثلثی که صحنه سه‌بعدی را تشکیل می‌دهند دستور داده و تعیین می‌کند

که تصاویر در پرسپکتیو فعلی قابل مشاهده باشد.

با این اطلاعات موتور سپس منابع نور را به همراه برخی جزئیات محیطی دیگر تجزیه و تحلیل می کند

تا نور و رنگ را به پیکسل های هر مثلث اضافه کند. در ادامه روش رندرگیری Raster

را با روش های مدرن موجود مانند ری تریسنیگ را مشاهده میکنید.

همانطور که مشاهده میکنید حالت رسترایز رندر خوبی را ارائه می دهد

اما به اندازه رندرگیری با متود ری تریسینگ قدرت و سرعت ندارد.

رندر با ری تریسنگ یا ردیابی پرتوهای نور Ray-Tracing:

ری تریسینگ یک تکنیک رندر است که قادر به ایجاد تصاویر واقعی از صحنه های سه بعدی است.

روش کار با محاسبه مسیر هر پرتو نور و دنبال کردن آن در صحنه تا رسیدن به دوربین است.

این بدان معنی است که ری تریسینگ می تواند بازتاب ها و شکست های بسیار دقیقی ایجاد کند.

به طور کلی حالت ری تریسنگ با ایجاد یک پرتو برای هر پیکسلی که روی صفحه نمایش داده می شود کار می کند.

سپس مسیر هر پرتو از دوربین از طریق صحنه به سمت منبع نور اصلی ردیابی می شود.

در حقیقت ری تریسینگ بازتاب نور و شکست نور را به شکل دقیقتری شبیه سازی میکند،

در این حالت بار گرافیکی بسیار زیادی بروی کارت گرافیک اعمال می شود.

شرکت هایی تولید کننده کارت گرافیک که معروفترین آنها NVIDIA است،

کارت های نسل جدید خود را با نام RTX روانه بازار کرده که حروف RT

در حقیقت Ray Tracing می باشد که در این نسل به شکل بسیار خوبی کار سایه زنی انجام می شود.

از بارزترین مشکلات این روش سنگینی رندر می باشد که برای رندر Real Time مناسب نیست

اگرچه با توجه به قدرت کارت های گرافیک امروزی میتوان به صورت ریل تایم رندرها

را انجام داد اما می بایست بسیار مدل ها و نورپردازی ها را به شکل بهینه ای انجام داد.

حالت پرتویی یا Radiosity:

حالت پرتویی یک تکنیک از رندر است که روی نورپردازی کلی تمرکز دارد

و برای ردیابی نحوه انتشار نور در اطراف یک صحنه عمل میکند.

در این حالت به شکل کلی نور بعد از برخورد به سطح تا جایی که امکان دارد بازتاب ایجاد می شود

و سایه هایی بسیار طبیعی را می توان در این روش شبیه سازی کرد.

برای مثال به شکل زیر دقت کنید، جایی که دیوارها به سقف می رسند.

شبیه سازی طبیعی نور و سایه توسط این روش بدست می آید.

در عکس بعدی نیز تصویری را مشاهده میکنید که تفاوت این روش را با روش های معمول را نشان می دهد.

رندر سایه ای Shaded Rendering:

در این روش کامپیوتر ملزم به انجام محاسبات مختلف اعم از نورپردازی، مشخصات سطح، سایه زنی و غیره است.

این روش تصویری بسیار واقعی ایجاد می کند، اما عیب آن زمان طولانی رندر مورد نیاز است.

رندر وایرفریم Wireframe:

در این حالت ما رنگ و سط مدل را نخواهیم دید و فقط شاهد خطوط تشکیل دهنده سطح را مشاهده می کنیم.

رندر در حالت بسیار سریع اعمال می شود اما دقت داشته باشید که رنگ و سطوح مشخص نیست.

اما برای اینکه به رندر ایده آل دست یابیم اکثر کاربران حرفه از تمامی متودها با هم استفاده می کنند،

ری تریسینگ، رسترایز و حالت رادیوسیتی (پرتویی) در کنار هم می تواند رندری ایده‎آل را به ما نمایش دهد.

در بازی های این حالت ها را در کنار از طریق روشی با نام Lightmap بدست آورد.

این روش در بازی‎های ویدیویی بروی اجسام و مدلهایی که داینامیک نیستند

و حرکتی ندارند (مانند ساختمان‎ها و اجسامی که گیمر در بازی نمیتواند در آنها تغییری ایجاد کند) اعمال می شود.

کاربردهای رندرگیری در فرایند طراحی و تولید محتوا

ارائه سه بعدی روند کار را در بسیاری از صنایع تغییر داده است.

 در معماری و مهندسی ، اکنون طرح ها و مدل های اولیه با انواع ارائه های شبیه سازی تکمیل می شوند.  

ساخت نمونه های اولیه با استفاده از نرم افزار های شبیه سازی و رندر، باعث صرفه جویی در وقت و هزینه  می شود.

می توان گفت فرایند رندرینگ حتما نیاز به نرم افزارهای سه بعدی سازی دارد.

در واقع تمام حوزه های رندرینگ مانند شبیه سازی معماری، بازی سازی،

ساخت انیمیشن، معرفی محصولات تجاری و تولید تیزرهای تبلیغاتی متکی به نرم افزار های شبیه سازی هستند.

مزایای تکنولوژی رندرینگ در معماری، بر کسی پوشیده نیست.

با کمک رندرها می توان پیش از ساخت یک اثر تمام جزئیات آن را مشاهده و بررسی کرد.

مثلاً بعد از طراحی یک ویلا، قبل از این که فرآیند ساخت و اجرا شروع شود، می توان طرح سه بعدی

آن را به صورت عکس یا انیمیشن ارائه کرد و این کار علاوه بر کمک به تجسم دقیق تر طرح نهایی،

در مسائلی مانند پرزنت و ارائه جذاب تر اثر نیز کاربردهای زیادی دارد و کارفرماها می توانند

پروژه خود را در مرحله ی طراحی به صورت سه بعدی مشاهده کنند

و حتی با کمک انیمیشن های معماری، در فضاها حرکت کنند و کاملاً با تسلط بر اوضاع، تغییرات لازم را مطرح کنند.

بهترین نرم افزار رندرینگ برای یک معمار چیست؟؟

ارائه رندرهای کلوزآپ از بخش های مختلف یک پروژه ساختمانی میتواند

در نشان دادن میزان روشنایی و محل سایه ها، طراحی نورپردازی با توجه به نیاز ساختمان و

همچنین بررسی رنگ ها یا شناخت متریال های به کار برده شده در پروژه موثر باشد.

علاوه بر این، در یک رندر ما میتوانیم فضاسازی ها، ارتباط بخش های مختلف یک پروژه

با هم یا چیدمان دقیق مبلمان را ببینیم و حتی چشم اندازهای ساختمان را از دید ساکنین

واقعی آن (پیش از ساخت) مشاهده و بررسی یا طراحی کنیم.

همچنین رندرهای VR یا واقعیت مجازی نیز وارد عرصه معماری شده است و این قابلیت

را در اختیار استودیوهای معماری و شبیه سازی سه بعدی قرار داده اند که بازدید در پروژه

و طرح سه بعدی را به لیست روش های پرزنت دیجیتال خود اضافه کنند.

تور مجازی در یک پروژه معماری، قابلیت درک تمام زوایا، امکانات و جزییات ساختمانی

 و سازه ای را به کارفرمایانی که درکی از پلان و خطوط اسکیس معماران ندارند می دهد.

سایر صنایع نیز در حرفه ی خویش می توانند برای تولید یک محصول، چنین امکانی را به کار گیرند.

صنایع فیلم سازی، به شدت به ارائه خدمات رندرگیری متکی هستند.

استودیوهای انیمیشن سه بعدی برای تولید فیلم های انیمیشن با کیفیت بالا نیاز

به استفاده و تحلیل شرایط محیطی مناسببا استفاده از موتور رندر ها دارند.

در بازاریابی، رندرها برای به تصویر کشیدن تصاویر واقع گرایانه محصولات استفاده می شوند.

صنایع بازاریابی که از نظر بودجه مقرون به صرفه هستند، از رندر برای ایجاد تبلیغات

تا حد ممکن واقع گرایانه و جذاب استفاده می کنند.

بهبود بازی ها از طریق ارائه تصاویر واقع گرایانه و کیفیت بالا برای شرکت های معتبر اهمیت دارد.

سازندگان بازی هر ساله همچنان به دنبال جزئیات واقع گرایانه تر برای جذب بیشتر گیمرها هستند.

توسعه کاربرد رندگیری در اغلب صنایع، برنامه نویسان را به سمت بهبود الگوریتم های

محاسباتی و ساده سازی فرایند رندرینگ سوق می دهد و قطعا در آینده به یکی از شغل های با اهمیت بالا تبدیل خواهد شد.

مزایای رندرگیری چیست؟

رندرگیری یکی از مراحل مهم در فرایند طراحی پروژه است و به شما این امکان را می دهد

که پیش از ساخت پروژه، آن را به صورت واقعی و با همه جزئیات ببینید.

این امر به شما کمک می کند طرح نهایی را به دقت و با جزئیات کامل تجسم کنید.

رندرینگ در پرزنت کردن پروژه ها نیز کاربرد قابل توجهی دارد.

رندرگیری به علت ویژگی های Interactive یا تبادلی ای که دارد، کارآمد ترین ابزار ارتباطی

در طراحی است که با تجسم بصری مدل ها کار مدیریت و آنالیز پروژه را آسان تر می کند.

علاوه بر این، رندرینگ باعث کاهش هزینه ها و زمان پروژه و افزایش بازده می شود.

با کمک رندرینگ می توانید ایرادات و تداخلات طرح را پیدا کرده و رفع کنید.

رندرگیری کار گروهی و به اشتراک گذاشتن مستندات را راحت می کند.

از سوی دیگر به شما این امکان را می دهد که طرح خود را به صورت بصری

و عینی به مشتری یا مخاطبین نشان دهید. مثلا می توانید به حای طرح های دو بعدی

که درک آن ها دشوار است، رندر سه بعدی طرح را به کارفرما نشان دهید

تا هم ایده های شما را بهتر متوجه شود هم راحت تر به شما و تخصص شما اعتماد کند.