رندرینگ چیست؟ آشنایی با انواع رندر سه بعدی و کاربردهای آن

اگر در حوزه شبیه سازی معماری یا گرافیک کامپیوتری فعالیت دارید، احتمالاً کلمه رندرینگ یا رندر سه بعدی را هزاران بار شنیده اید، ولی ممکن است با معنی دقیق یا جزییات اجرایی آن آشنایی نداشته باشید. معمولاً برای تسلط به رندرینگ همه به سراغ آموزش وی ری می روند این موتور رندر محصول شرکت chaos group می‌باشد که یکی از محبوب ترین و قدرتمند ترین موتور رندر‌هایی است که طرفدارن خاص خود را دارد. بسیاری از افراد برای گرفتن رندر رئال از این موتور رندر استفاده می‌کنند اما تنهای موتور رندر وی ری نیست که برای رندر گیری کار های سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد بلکه موتور رندرهای بسیار زیادی با اهداف و کاربردهای مختلف وجود دارند. در این مقاله علاوه بر بررسی مفاهیم مرتبط با رندرینگ، به بیان کاربردها، اهمیت و انواع رندر از منظرهای مختلف می پردازیم. بنابراین اگر برای شما هم این سوال پیش آمده که رندرگیری چیست، خواندن ادامه این مطلب را به شما توصیه می کنیم.

رندرینگ چیست؟

برای بسیاری از افرادی که به تازگی وارد حوزه شبیه سازی شده اند سوال است که Rendering چیست؟ رندر گرفتن از مدل ‌های سه بعدی به چه صورت است و چگونه انجام می‌شود؟ به طور کلی به پروسه‌ی تولید یک تصویر یا خروجی گرفتن به صورت یک ویدیو از یک نرم افزار سه بعدی، عملیات رندرینگ (Rendering) گفته شده که توسط موتور رندرها انجام می شود.
پس از مدلسازی طرح و ایده های ذهنی خود معمولاً رندرینگ، آخرین مرحله در عملیات ساخت یک صحنه ی سه بعدی است مگر این که بخواهید بر روی رندرهای خود، پست پروداکشن انجام دهید یا به عبارتی با نرم افزارهای ادیت، آن ها را ویرایش کنید.

مقاله پیشنهادی: وی ری چیست؟

رندر چیست؟

رندرگیری فرآیند تولید یک تصویر یا ویدیو از یک مدل دو بعدی یا سه بعدی با استفاده از یک برنامه کامپیوتری است؛ خروجی این فرآیند و تصویر حاصل رندر render نامیده می شود. یک صحنه رندر در معماری  شامل اطلاعات هندسی، بافت، نورپردازی و سایه پردازی می‌باشد. اصطلاح "رندر" در واقع تصور هنرمند از یک صحنه است. در واقع به مدت زمانی که طول می کشد تا یک صحنه سه بعدی از نرم افزار مورد نظر خروجی گرفته شود رندر گفته می‌شود. برای این کار کاربر اطلاعات مفصل و بسیار کاملی را در رابطه موضوعات موجودر در صحنه به کامپیوتر می‌دهند تا کامپیوتر این اطلاعات عظیم را پردازش کند. هر چه تعداد اشیا، کارکترها، انیمت ها، تکتچرها (Textures) ، مدل ها، نورپردازی ها، سایه ها، اجسام و … زیاد تر باشند به همان نسبت هم زمان پرداخت صحنه و رندر گیری طول خواهد کشید.

کاربردهای رندرینگ در صنایع مختلف

کلمه رندرینگ با نام نرم افزارهای سه بعدی سازی گره خورده ولی واقعیت این است که رندرینگ علاوه بر کاربردهایی که شبیه سازی معماری دارد در حوزه هایی مانند بازی سازی، ساخت انیمیشن، معرفی محصولات تجاری و تولید تیزرهای تبلیغاتی نیز نقش پررنگی را ایفا می کند. ولی از نظر لغتی کار یکسانی را انجام می دهند. به طور مثال معنی رندر در معماری این است که از یک نما یا یک آشپزخانه که در تری دی مکس طراحی کرده ایم، خروجی عکس یا انیمیشن تهیه می کنیم و معنی رندر استودیویی این است که یک مدل سه بعدی را در استودیوی مجازی قرار می دهیم و در آنجا از آن خروجی عکس یا انیمیشن می گیریم. 

مقاله پیشنهادی: موتور کرونا چیست؟

فواید و مزایای رندرینگ

مزایای تکنولوژی رندرینگ بر کسی پوشیده نیست. با کمک رندرها میتوان یک اثر را با تمام جزییاتش پیش از ساخت مشاهده کرد. مثلاً بعد از طراحی یک ویلا، قبل از این که فرآیند ساخت و اجرا شروع شود، میتوان طرح سه بعدی آن را به صورت عکس یا انیمیشن بررسی 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.
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.
کارفرماها می توانند پروژه خود را در مرحله طراحی به صورت سه بعدی مشاهده کنند و حتی با کمک انیمیشن های معماری، در فضاها حرکت کنند و کاملاً با تسلط بر اوضاع، اگر خواستار تغییراتی هستند، آن ها را مطرح کنند.

رندرینگ سه بعدی یا 3D Rendering چیست؟

شبیه سازی یا سه بعدی سازی شامل مراحل مختلفی است، در ابتدا یک صحنه با تمام جزییاتش به صورت سه بعدی یا 3D مدلسازی می شود (یا در کنار آن از مدل های آماده سه بعدی استفاده می شود). معمولاً برای انجام این مدلسازی از نرم افزارهایی مانند تری دی مکس، مایا، اسکچاپ، راینو، رویت، زیبراش و ... استفاده می شود. ولی این مدل ها صرفاً احجام اولیه و خام یا به عبارتی بدون بافت و رنگ و لعاب هستند.
بنابراین با کمک موتور رندرهایی مانند وی ری، کرونا، لومیون و ... متریال هایی به آن مدل ها اختصاص پیدا می کند یا تکسچرهایی برای آن ها ساخته می شود تا واقعی تر شده و منابع نوری مصنوعی در صحنه قرار می گیرد یا اصطلاحاً نورپردازی انجام می شود تا به کمک بازی با نور و سایه ها، صحنه ی رئال تری ایجاد شود. در آخرین مرحله، نرم افزار برای تبدیل صحنه به خروجی هایی از جنس عکس یا انیمیشن، پردازش و محاسبات مختلفی را انجام می دهد تا یک تصویر یا انیمیشن کاملاً رئال و طبیعی را تولید کند.

پیشنهاد می‌کنیم مقاله بهترین نرم‌افزارهای معماری را مطالعه کنید.

به پردازشگر و محاسبه گر این اطلاعات، موتور رندر گفته می شود. هر موتور رندر الگوریتم های مخصوص به خود را برای تبدیل اطلاعات صحنه به قوانین دنیای واقعی را دارد و با تنظیم کردن پارامترهای آن می توان کیفیت خروجی ها و میزان واقعی بودن آن ها را کنترل کرد.

مقاله پیشنهادی:  لومیون چیست؟

معرفی چند موتور رندر معروف

پس از بررسی این که رندر کردن چیست، باید بدانیم که موتور رندرهای مختلفی در دنیا وجود دارد که هر کدام با توجه به امکاناتی که در اختیار کاربر قرار می دهند، مخاطبان خاص خود را پیدا کرده اند. این موتور رندرها با بهره گیری از الگوریتم های پیچیده و محاسبات دقیق، تلاش می کنند تا شبیه سازی سه بعدی را با واقعی ترین حالت ممکن در خروجی های رندر نمایش دهند:
•    موتور رندر وی ری (VRay)
•    موتور رندر کرونا (Corona)
•    موتور رندر لومیون (Lumion)
•    موتور رندر کیشات (KeyShot)
•    موتور رندر اینسکیپ (Enscape)

مقاله پیشنهادی: موتور رندر کیشات چیست؟

رندرینگ در معماری

یکی از مهم ترین کاربردهای رندرینگ در میان جامعه معماران، پرزنت و ارائه های خاص و جذاب از طراحی ها و آثارشان است. حتی برترین معماران جهان نیز برای ارائه بهترین آثارشان از ابزارهای دیجیتال و نرم افزارهای معماری استفاده می کنند و این مسئله جزیی جدایی نشدنی از کار حرفه ای هر معماری است. در واقع رندرهای سه بعدی معماری، بخشی از محتوای فاخر تولید شده در رشته وسیع معماری به حساب می آید.

احتمالاً همه ی ما در طول روز تعداد زیادی رندر معماری در سایت ها یا شبکه های اجتماعی می بینیم ولی حتی ممکن است متوجه نشویم که این تصاویر رندر سه بعدی هستند یا عکس واقعی از یک پروژه واقعی! 
تاثیر پیشرفت سیستم های رندرینگ بر معماری دیجیتال در سال های اخیر، غیر قابل انکار است و شبیه سازی معماری، روز به روز دنیای مجازی را به دنیای واقعی شبیه تر می کند. از طرفی معماران و طراحان با نشان دادن طرح هایی از رندر ساختمان به کارفرما که هزینه ساختشان گاهی تا چند میلیارد تومان قیمت دارد، اولاً توانایی ها و قابلیت های خودشان را در طرح های پیشنهادیشان نشان می دهند، و ثانیاً جزییاتی که در پلان ها یا نماهای خشک دو بعدی قابل مشاهده نیستند را در رندرهای سه بعدی به کارفرما ارائه می کنند. در واقع کارفرما با مشاهده سه بعدی طرح ها یا ایده هایی که پیش از هیچ جا ندیده، بهتر و راحت تر برای سرمایه گذاری یا اعتماد به معمار پروژه، متقاعد می شود و این معجزه ی رندرینگ است.

رندر سه بعدی یکی از بهترین دوستان هر معماری هست!

با پیشرفت و توسعه صنعت رندرینگ، رندرهای VR یا واقعیت مجازی نیز پایشان به این بازی باز شده و این قابلیت را در اختیار استودیوهای معماری و شبیه سازی سه بعدی قرار داده اند که سیر و سیاحت 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 می دهد که درکی از پلان و خطوط اسکیس معماران ندارند.

پکیج پیشنهادی: پکیج آموزش لومیون 

تفاوت رندرهای Real Time با رندرهای Offline

حالا که بحث از انواع رندرها شد، بر اساس یک نوع طبقه بندی میتوان رندرها را در دسته های رندرهای تعاملی "در لحظه | Real Time" یا رندرهای غیر تعاملی و آفلاین قرار داد. به طور مثال وقتی شما در حال انجام یک بازی کامپیوتری هستید، در هر لحظه، رندرهای مختلفی را مشاهده می کنید که با تغییر محل و زاویه دید شما نیز این رندرها تغییر می کنند و در واقع محاسبات مربوط به رندر هم زمان با دیده شدنشان اتفاق می افتد.

به عنوان مثالی از رندرهای غیر تعاملی، میتوان به بعضی رندرها یا انیمیشن های معماری اشاره کرد. در این نوع انیمیشن ها ابتدا مدلسازی، متریال دهی، نورپردازی و تنظیمات رندر انجام شده و در نهایت زمان قابل توجهی به پروسه رندرینگ اختصاص پیدا می کند و بعد از رندر شدن نهایی و دریافت خروجی، نتیجه ی کار مانند یک فیلم قابل مشاهده است.

انواع رندرها بر مبنای سخت افزار مورد استفاده

در یک طبقه بندی دیگر، میتوان رندرها را بر مبنای سخت افزار مورد استفاده شان دسته بندی کرد:

•    رندرینگ بر مبنای CPU:

در این سیستمِ رندر گفتن، از CPU به عنوان اولین و اصلی ترین منبع برای انجام محاسبات رندر استفاده می شود. معمولاً در رندرهای CPU محور، محاسبات به بخش های کوچک تری تقسیم شده و عملیات بهینه تر می شود.

•    رندرینگ بر مبنای GPU:

در این سیستمِ رندرینگ از کارت گرافیک یا GPU برای انجام محاسبات رندر استفاده می شود. در رندرهای مبتنی بر GPU محاسبات سنگین تر و پیچیده تری انجام شده و معمولاً از آن برای رندرهای ریل تام استفاده می شود.

سرعت رندر به چه عواملی بستگی دارد؟ 

سرعت رندر به عوامل زیادی بستگی دارد، هرچه جزییات موجود در یک صحنه بیشتر باشد، تکسچرها، نورها و سایه ها تنظیمات بالاتری داشته باشند، زمان رندر بیشتر شده یا به عبارتی سرعت رندرینگ کمتر می شود. کیفیت خروجی و تنظیماتی که برای آن در موتور رندر در نظر می گیریم نیز در سرعت رندر بسیار تاثیر گذار خواهد بود. 
در کنار این موارد نرم افزاری از تاثیر سخت افزار مورد استفاده در سرعت رندر هم نمی توان به سادگی گذشت. هرچه سخت افزار قدرتمند تری در اختیار داشته باشیم، می توانیم در زمان کمتری به رندرهای با کیفیت دسترسی پیدا کنیم.

پیشنهاد می‌کنیم مقاله پیکربندی سیستم مناسب رندرینگ را مطالعه کنید

انواع رندر بر مبنای کاربردهای معماری و تجاری

رندرهای سه بعدی معماری با هدف ارائه هدفمند و کاربردی ایجاد می شوند بنابراین بسته به هدفی که هر کدام از این رندرها دنبال می کند، میتوان آن ها را به چند دسته تقسیم بندی کرد:
•    رندر داخلی: نمایش جزییات داخلی، نورپردازی ها، متریال های استفاده شده در پروژه و ...
•    رندر هوایی (فضایی): نمایش ساختمان و ویلا از دید پرنده، برای مشاهده بهتر کلیت پروژه و سایت پلان
•    رندر خارجی: نمایش نما، جزییات محوطه سازی، ساختمان های اطراف و... 
•    رندر از پلان طبقات: نمایش ارتباطات و فضاهای داخلی در یک طبقه + جانمایی مبلمان
•    رندر انیمیشن: حرکت در فضای پروژه و نمایش متحرک بخش های مختلف
•    رندر VR: رندرهای واقعیت مجازی که شما را به سفر و حرکت در پروژه دعوت می کند
•    رندر استودیویی: برای نمایش تبلیغاتی محصولات (طلا و جواهر، محصولات الکترونیک، خودرو و ...) 

انواع رندر بر مبنای فرمت

رندر تک فریم: رندرهای تک فریم به صورت عکس ارائه می شوند و طبیعتاً سوژه در این نوع رندر ثابت است.
رندر انیمیشن: این نوع رندرها به صورت فیلم یا عکس های متحرک و پویا هستند

عوامل تاثیر گذار در واقعی شدن یک رندر

تمامی موتور رندرها در تلاش هستند تا با تقلید و تبعیت از قوانین فیزیکی نور، سایه، بافت و جنس و ... در دنیای واقعی، طراحی های سه بعدی را به واقعی ترین شکل ممکن شبیه سازی کنند.

پارامترهای زیادی در واقعی شدن یا اصطلاحاً رئال شدن رندرها موثر هستند، از جمله مدلسازی دقیق و با جزییات فراوان، نورپردازی دقیق و اصولی و مبتنی بر واقعیت و جایگاه واقعی قرارگیری خورشید در طول روز و همچنین پیشبینی دقیق رفتار نور در مواجهه با متریال های گوناگون... 
استفاده از متریال ها و تکسچرهای با کیفیت...
استفاده از تکنیک های عکاسی و کادربندی هنری...

تعرفه، قیمت رندر و بازار و کسب درآمد

اولین نکته درباره بازار شبیه سازی و رندرینگ این است که این حوزه فقط به شبیه سازی معماری محدود نمی شود. مدلسازی و رندرینگ تبلیغاتی (مثلاً رندر گوشی آیفون)، رندرهای استودیویی (مثلاً رندر طلا و جواهر)، تولید و ساخت بازی، مدلسازی و رندرینگ در حوزه طراحی لباس و ... هم از حوزه های پردرآمد و پولساز در این صنعت هستند.
با توجه به پیشرفت تکنولوژی و سلطه ی نرم افزار در تمامی حوزه ها از جمله معماری، عملاً مدلسازی، رندرینگ و در کل ارائه دیجیتال معماری به یک جزء جداناشدنی از فرآیندهایی تبدیل شده که در یک دفتر معماری وجود دارد.
کارفرماها عادت کرده اند (و البته تمایل دارند) که طرح شان را قبل از اجرا به صورت سه بعدی ببینند. پیمانکاران، طراحان و شرکت های مشاور ترجیح میدهند ایده های خود را قبل از اجرا به صورت سه بعدی به کارفرما ارائه کنند تا هم اعتماد آن ها را جلب کرده و هم خودشان از جزییات دقیق پروژه به صورت سه بعدی آگاه باشند.
از طرفی این حوزه به دلیل این که قابلیت انجام به صورت دورکاری یا فریلنسری را دارد، نیاز به هزینه ی اولیه زیادی برای علاقه مندان یا فریلنسرها ندارد و بنابراین در کل می توان آینده ی بسیار روشنی را برای این حوزه ی کاری در نظر گرفت.

مسیر یادگیری یک موتور رندر

حالا که متوجه شدیم رندرینگ یعنی چه، قبل از یادگیری یک موتور رندر، پیشنهاد می کنیم که حتماً به یک نرم افزار مدلسازی مانند 3Ds Max ، Revit ، Rhino یا SketchUp مسلط باشید چون تنظیمات مربوط به تکسچر و متریال، نور و سایه ها و ... را باید در یک محیط طراحی شده و سه بعدی شده پیاده سازی کنید و از طرفی اساساً خیلی از موتور رندرها به صورت پلاگین موجود هستند و روی نرم افزارهای سه بعدی سازی نصب می شوند. به طور مثال پیشنهاد می شود که ابتدا با آموزش تری دی مکس شروع کنید و بعد به سراغ یادگیری وی ری به عنوان موتور رندر بروید. همانطور که میدانید تری دی مکس که محصول شرکت Autodesk است  یکی از بهترین نرم افزارهای شبیه سازی سه بعدی است. که با آموزش این نرم افزار میتوانید طرح و ایده های ذهنی خود را به راحتی مدلسازی کنید برای آموزش این نرم افزار میتوانید پکیج آموزش تری دی مکس را از سایت آپادمی تهیه کنید.
هماهنگی و ارتباط بدون دردسر بین نرم افزار مدلسازی و موتور رندری که استفاده می کنید هم از نکاتی است که می تواند در تصمیم شما برای انتخاب نرم افزار رندر تاثیر گذار باشد. اگر بعد از مدلسازی قرار باشد زمان زیادی را برای بهینه کردن یا تغییر دادن مدل ها و متریال هایتان صرف کنید تا بتوانید با موتور رندر خاصی کار کنید عملاً زمان زیادی را از دست می دهید و این اصلاً خوب نیست!
نکته ی مهم بعدی در انتخاب موتور رندر برای یادگیری، سخت افزار یا سیستمی است که در اختیار دارید. به طور مثال اگر کامپیوتری با کارت گرافیک ضعیف دارید، نمی توانید از موتور رندر لومیون استفاده کنید. بنابراین قبل از انتخاب پکیج مورد نظرتان برای آموزش رندرینگ، حتماً از آپادمی مشاوره بگیرید.