رندر به چه معناست؟
رندر 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:
رندر زمان واقعی: 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.
خرید سیستم مناسب برای رندر می تواند کمی تخصصی باشد و هر کاربری قادر به تشخیص آن نمی باشد. اگر از آن دسته کاربرانی می باشید که قصد خرید سیستم رندرینگ را دارید می توانید به سایت آرتا پی سی مراجعه کرده و یا با تماس به متخصصان ما در امر خرید سیستم های رندرینگ می توانید از مشاوره رایگان در زمینه خرید سیستم های رندرینگ بهرمند شوید.
