در این مقاله، به تعریف، انواع و کاربردهای موتورهای رندر سه بعدی می‌پردازیم. ابتدا، تعریفی از رندر سه بعدی ارائه می‌دهیم. سپس، دو نوع اصلی رندر سه بعدی، یعنی رندر CPU و رندر GPU را توضیح می‌دهیم. در ادامه، به کاربردهای رندر سه بعدی در زمینه‌های مختلف می‌پردازیم. در نهایت، به سوال «از چه موتور رندرینگی استفاده کنیم» پاسخ می‌دهیم.
تعریف رندر سه بعدی
رندر سه بعدی، فرآیند محاسبه و تولید یک تصویر از یک صحنه سه بعدی است. این فرآیند شامل محاسبه نور، سایه‌ها، اتمسفر، رنگ، بافت و سایر ویژگی‌های صحنه است. به طور کلی، رندر برای یک کار سه بعدی و CG که به عنوان رندر سه بعدی نیز شناخته می‌شود، فرآیند بازتولید یک تصویر بر اساس داده‌های سه بعدی ذخیره شده در رایانه است. این اطلاعات خام از یک صحنه سه بعدی (چند ضلعی‌ها، مواد، بافت‌ها و نور) را می‌گیرد و نتیجه نهایی را محاسبه میکند که به عنوان 'خروجی' شناخته می‌شود و معمولاً یک تصویر یا مجموعه‌ای از تصاویر کامپایل شده است. یک رندر خوب می‌تواند نورپردازی واقعی، سایه‌ها، اتمسفر، رنگ، بافت و جلوه‌های نوری مانند شکست نور یا تاری که روی اجسام متحرک دیده می‌شود را شبیه‌سازی کند. همچنین ممکن است اصلا واقع بینانه نباشد، برای تبدیل خروجی به چیزی که شبیه یک نقاشی یا یک تصویر انتزاعی است.
انواع رندر سه بعدی
دو نوع اصلی رندر سه بعدی وجود دارد:
- رندر CPU: در این نوع رندر، محاسبات رندر توسط پردازنده مرکزی (CPU) انجام می‌شود. رندر CPU معمولاً دقیق‌تر از رندر GPU است، اما زمان بیشتری می‌برد.
- رندر GPU: در این نوع رندر، محاسبات رندر توسط پردازنده گرافیکی (GPU) انجام می‌شود. رندر GPU سریع‌تر از رندر CPU است، اما معمولاً دقیق‌تر نیست.
کاربردهای رندر سه بعدی
رندر سه بعدی در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارد، از جمله:
- فیلم و تلویزیون: رندر سه بعدی برای ایجاد جلوه‌های ویژه سینمایی، مانند انفجارها، آتش‌سوزی‌ها و صحنه‌های اکشن استفاده می‌شود.
- معماری: رندر سه بعدی برای تجسم پروژه‌های معماری استفاده می‌شود.
- بازی‌های ویدیویی: رندر سه بعدی برای ایجاد تصاویر بازی‌های ویدیویی استفاده می‌شود.
- طراحی صنعتی: رندر سه بعدی برای طراحی محصولات صنعتی استفاده می‌شود.
- هنر دیجیتال: رندر سه بعدی برای ایجاد آثار هنری دیجیتال استفاده می‌شود.
موتور رندر چیست؟
موتور رندر، نرم‌افزاری است که فرآیند رندر سه بعدی را انجام می‌دهد. موتورهای رندر معمولاً به عنوان افزونه‌هایی برای نرم‌افزارهای سه‌بعدی ارائه می‌شوند و به محاسبه نور و خواص فیزیکی مواد استفاده‌شده به روشی واقعی‌تر از رندر پیش‌فرض نرم‌افزار کمک می‌کنند. برخی از این موتورهای رندر عبارتند از Corona renderer، V-Ray ، Redshift، Fstorm ، Lumion ، Octane ، Cycles (اختصاصی Blender) و در ادامه موتورهای رندر را میتوان بر اساس نوع رندر، کاربرد و ویژگی‌ها دسته‌بندی کرد.
بر اساس نوع رندر:
- موتورهای ردیابی پرتو (ray tracing): این موتورها نور را به صورت دقیق محاسبه می‌کنند و تصاویری با کیفیت بالا تولید می‌کنند.
- موتورهای رندر زمان واقعی (real-time): این موتورها برای ایجاد تصاویر در زمان واقعی استفاده می‌شوند و معمولاً دقیق‌تر از موتورهای ردیابی پرتو نیستند.
بر اساس کاربرد:
- موتورهای رندر سینمایی (cinematic): این موتورها برای ایجاد جلوه‌های ویژه سینمایی استفاده می‌شوند و معمولاً دقیق‌ترین موتورهای رندر هستند.
- موتورهای رندر معماری (architectural): این موتورها برای تجسم پروژه‌های معماری استفاده می‌شوند و معمولاً بر ایجاد تصاویر دقیق و واقع‌گرایانه تمرکز دارند.
- موتورهای رندر بازی‌های ویدیویی (video game): این موتورها برای ایجاد تصاویر بازی‌های ویدیویی استفاده می‌شوند و معمولاً بر ایجاد تصاویر سریع و روان تمرکز دارند.
بر اساس ویژگی‌ها:
- موتورهای رندر با قابلیت پویاسازی (animation): این موتورها امکان پویاسازی صحنه‌های سه بعدی را فراهم می‌کنند.
- موتورهای رندر با قابلیت شبیه‌سازی (simulation): این موتورها امکان شبیه‌سازی پدیده‌های فیزیکی را فراهم می‌کنند.
انتخاب موتور رندر مناسب، به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله: نوع پروژه: نوع پروژه‌ای که قصد دارید انجام دهید، تعیین میکند که به چه نوع رندر نیاز دارید. بودجه: قیمت موتورهای رندر متفاوت است. سطح مهارت: برخی از موتورهای رندر برای استفاده آسان‌تر هستند.
روش های اصلی رندر سه بعدی
دو نوع متداول رندر وجود دارد: CPU (واحد پردازش مرکزی) رندر و GPU (واحد پردازش گرافیکی). CPU پردازنده کامپیوتر است، وظیفه اصلی آن اجرای دنباله‌ای از دستورالعمل‌ها و انجام پردازش کلی داده‌ها است. از سوی دیگر GPU کارت گرافیک نصب شده در رایانه است که بر انجام محاسبات خاص و کاهش حجم کاری پردازنده (CPU) از نظر گرافیک، بردار، ماتریس، راس و پیکسل تمرکز دارد.
رندر مبتنی بر CPU
رندر CPU عمدتا در استودیوهای فیلم استفاده می‌شود و همچنین فرآیند مورد علاقه برای تجسم معماری است. این به دلیل دقت آن در ایجاد تصاویر فوتورئالیستی است و به این دلیل که زمان رندر برای این صنایع در نظر گرفته نمی‌شود. یک صحنه با نور صاف و مواد با اشکال ساده را میتوان در عرض چند ثانیه رندر کرد، در حالی که یک صحنه با نورپردازی و مدل‌های HDRI می‌تواند ساعت‌ها طول بکشد.
رندر مبتنی بر GPU
رندر GPU برای پردازش بلادرنگ استفاده می‌شود. در بازی‌های ویدیویی و برنامه‌های تعاملی استفاده می‌شود و زمانی که نیاز دارید 30 تا 120 فریم در ثانیه رندر کنید و تجربه‌ای روان داشته باشید بسیار رایج است. رندر ریل تایم اجازه استفاده از برخی از تکنیک‌های قبلی رندر CPU را نمی‌دهد. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، اثرات دیگری که چشم را فریب می‌دهند و المان‌ها را صاف‌تر نشان می‌دهند، ممکن است اعمال شوند، مانند تاری حرکت در اجسام متحرک. با این حال، رندر GPU همیشه نباید در زمان واقعی استفاده شود، همچنین می‌تواند در رندرهای پیچیده CPU کمک کند و روش خوبی برای نشان دادن اولین نتایج یک قطعه نهایی (نوعی پیش نمایش) بدون نیاز به انتظار است. این باعث می‌شود که ابزار بسیار مفیدی از نظر گردش کار سه بعدی، به ویژه هنگام اعمال نور و بافت باشد.
رندر سه بعدی برای چه مواردی استفاده می شود؟
رندر سه بعدی، فرآیند محاسبه و تولید یک تصویر از یک صحنه سه بعدی است. این فرآیند شامل محاسبه نور، سایه‌ها، اتمسفر، رنگ، بافت و سایر ویژگی‌های صحنه است. رندرهای سه بعدی، امکانات جدیدی را در اختیار سازندگان سمعی و بصری قرار می‌دهند و امکان ساخت فیلم‌ها بدون نیاز به ضبط مکان‌ها یا اشیاء واقعی را فراهم می‌کنند. طراحان صنعتی از رندرهای سه بعدی برای شبیه‌سازی موقعیت‌های خاص و آزمایش استفاده از محصولات استفاده می‌کنند. برای معماران، رندرهای سه بعدی روشی قدرتمند برای تجسم ساختمان‌ها، مجتمع‌ها، خانه‌ها یا حتی بازسازی سازه‌های باستانی هستند. تبلیغ‌کنندگان و طراحان گرافیک از رندرهای سه بعدی برای ایجاد نتایج چشمگیرتر و جذاب‌تر استفاده می‌کنند. رندرهای سه بعدی همچنین در بازی‌های ویدیویی، هنر دیجیتال، پزشکی و حتی در غذاشناسی برای ارائه تجربیات همه جانبه‌تر استفاده می‌شوند.
تعریف رندر سه بعدی
رندر سه بعدی، فرآیند محاسبه و تولید یک تصویر از یک صحنه سه بعدی است. این فرآیند شامل محاسبه نور، سایه‌ها، اتمسفر، رنگ، بافت و سایر ویژگی‌های صحنه است.
رندر سه بعدی، فرآیند خلاقانه‌ای شبیه به عکاسی یا سینما است که با یک ایده آغاز می‌شود و از طریق ترکیب‌بندی و طراحی، در مرحله پایانی یک پروژه انیمیشنی اجرا می‌شود. رندر صحنه‌ها را پردازش میکند تا تصویر نهایی تولید شود.
تنظیم یک رندر خوب، زمان‌بر و پیچیده است. گاهی اوقات حتی در رایانه‌های قدرتمند، رندر می‌تواند زمان زیادی طول بکشد. دلیل این امر این است که نرم‌افزار باید هر پیکسل را برای تصویر ایجاد کند. این فرآیند شامل تعداد زیادی محاسبات، از جمله ردیابی و مدیریت نور، رفتار آن و نحوه جهش آن بر روی اشیاء مختلف یک صحنه است. این فرایند توسط برنامه‌ای به نام موتور رندر انجام می‌شود.
از چه موتور رندرینگی استفاده کنیم
موتور رندر، نرم‌افزار یا افزونه‌ای است که به شما امکان می‌دهد یک نمای نهایی واقعی را از یک مدل سه بعدی ایجاد کنید. هر موتور رندر بر اساس GL (نورپردازی جهانی) کار میکند، یعنی نور تولید شده توسط منابع مختلف نور در یک نقطه و میانگین آن را در یک سطح مشخص محاسبه میکند. ده‌ها موتور رندر وجود دارد. در واقع، تقریباً هر نرم‌افزار سه بعدی موتور رندر داخلی خود را دارد، اما ممکن است در مقایسه با موتورهای رندر تخصصی محدودیت‌هایی داشته باشد.
از آنجا که آموزش های مجموعه پرشین انیمیشن بر روی پلتفرم مایا است در ادامه 5 موتور برتر رندر مایا را معرفی میکنیم
معرفی بهترین موتورهای رندر مایا
موتور رندر pixar renderman
Pixar RenderMan یک رندر سه بعدی فوتورئالیستی اختصاصی استودیو انیمیشن پیکسار است. این نرم‌افزار یک محصول تجاری است که به اشخاص ثالث اجاره داده شده است که پیکسار از آن برای ارائه تولیدات انیمیشن سه بعدی داخلی خود استفاده میکند. همچنین برای افرادی که مایل به استفاده از آن برای مقاصد تجاری نیستند کاملا رایگان است.
نرم افزار RenderMan از اکثر نرافزار های سه بعدی مطرح پشتیبانی میکند که از جمله از آن ها نرم افزار مایا ، KATANA و هودینی است. حتی میتوان با نرم افزار های واسط، برای دیگر نرم افزار مانند Blender و Cinema4D نیز استفاده شود. از مجموعه کارهای معروفی که با استفاده از RenderMan خرجی گرفته شده میتوان به داستان اسباب بازی ها ،شگفت انگیزان ، WALL-E،Iron Man، ماشین ها ، AVATAR و بسیار از فیلم ها و انیمیشن های معروف دیگر اشاره کرد،
موتور رندر V-Ray
موتور رندر V-Ray در حال حاظر محبوب‌ترین و قدرتمندترین موتور رندر در جهان محسوب می‌شود. وی‌ری برای اکثرا نرم افزار‌های پایه عرضه شده است و هنرمندان زیادی از آن برای رندر و نورپردازی انیمیشن و بازی سازی و همچنین VFX استفاده می‌کنند. وی‌ری با استفاده از فناوری ویژه‌ی خود، خصوصیات توزیع نور و متریال مواد مختلف را بررسی میکند و در نتیجه خروجی‌های گرفته شده دقیقا شبیه نمونه‌ی واقعی از آب در می‌آیند. تنظیمات موتور رندر Vray for Maya بسیار انعطاف‌پذیر هستند و کاربر هر چه قدر که بخواهد می‌تواند در تنظیمات تغییر ایجاد کند. نور و سایه‌ها در انیمیشن و فیلم بسیار مهم است هر چه رفتار این دو عنصر طبیعی‌تر باشد، محصول نهایی باور پذیرتر است.
موتور رندر Arnold
موتور رندر آرنولد، یک موتور رندر ردیابی پرتو (ray tracing) است که از کارت گرافیک (GPU) برای پردازش استفاده میکند. این موتور از بسیاری از نرم‌افزارهای سه‌بعدی و انیمیشنی، از جمله مایا (Maya)، ۳ds Max، هودینی (Houdini) و سینما ۴دی (Cinema 4D) پشتیبانی میکند.
آرنولد تلاش میکند تا تصاویری با کیفیت بالا و واقع‌گرایانه تولید کند. این امر به لطف استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته در محاسبه نور و خواص فیزیکی مواد است.
آرنولد همچنین به سرعت کار در محیط IPR (پیش‌نمایش) اهمیت می‌دهد. پیش‌نمایش سریع، امکان مشاهده تغییرات ایجاد شده در صحنه را در زمان واقعی فراهم میکند و به هنرمندان کمک میکند تا کار خود را دقیق‌تر و سریع‌تر انجام دهند.
آرنولد برای بسیاری از نرم‌افزارهای سه‌بعدی موجود است و میتوان آن را بر حسب نیاز، در هر نرم‌افزاری استفاده کرد. همچنین، آرنولد در سیستم عامل ویندوز می‌تواند از چندین کارت گرافیک پشتیبانی کند.
آموزش‌های آرنولد می‌تواند برای یادگیری اصول اولیه رندر مفید باشد و دانش پایه‌ای را فراهم میکند که میتوان از آن در دیگر موتورهای رندر نیز استفاده کرد.
البته، برتری یک موتور رندر بستگی به نوع کار دارد. برای مثال، موتورهای ردیابی پرتو معمولاً برای تولید تصاویر با کیفیت بالا مناسب هستند، اما ممکن است برای رندرهای زمان واقعی مناسب نباشند.
موتور رندر Redshift
موتور رندر Redshift محصول شرکت Maxon است که نرم‌افزار Cinema 4D را نیز توسعه می‌دهد. این موتور رندر از بسیاری از نرم‌افزارهای سه‌بعدی مطرح، از جمله مایا، ۳ds Max، Cinema 4D و هودینی پشتیبانی میکند.
Redshift یک موتور رندر جوان و قدرتمند است که برای اشخاص حقیقی خلاق و استودیوهای کوچک و بزرگ مناسب است. این موتور رندر مجموعه‌ای از ویژگی‌های قدرتمند را ارائه می‌دهد و با برنامه‌های کاربردی صنعت CG ادغام شده است.
نویسنده و گردآوری کننده: مجید پویافر
تمام مطالب سایت پرشین انیمیشن با زحمت، نوشته و ترجمه شده است در صورتی که قصد استفاده از این مطالب را دارید، لطفا از سایت خود به سایت ما لینک دهید در نتیجه استفاده از این مطالب جهت ترویج آموزش انیمیشن بلا مانع است.
آموزش مقدماتی نرم افزار مایا
اگر به انیمیشن سازی علاقه مند هستید و به دنبال یک منبع آموزش انیمیشن میگیردید پیشنهاد میکنم دوره آموزش نرم افزار مایا ارائه شده در پرشین انیمیشن را ببینید که می تواند اولین قدم برای شروع آموزش انیمیشن باشد
مقاله های مرتبط
پیشنهاد می شود مقالات دیگر سایت پرشین انیمیشن را نیز مطالعه نمایید
ویژگی‌های جدید After Effects 24.1
درباره نرم افزار Autograph
شرکت ادبی Substance 3D Modeler 1.5 را عرضه کرد
Reallusion نرم‌افزار iclone را بروزرسانی کرد
جلوه‌های ویژه VFX دنیایی از تخیل و واقعیت
Foundry نسخه Mari 7.0 را منتشر کرد
موتور رندر V-ray برای 3dsmax منشر شد
درباره MaterialX نرم‌افزار مایا
درباره Lookdevx نرم‌افزار Maya
امیدوارم که این مطلب برای شما مفید بوده باشد اگر این مقاله را دوست داشتید از شما درخواست میکنم آن را به اشتراک بگذارید.
