قسمت اول:رندر کامپیوتری چیست؟

در این مقاله به معرفی کامل رندر خواهیم پرداخت.برای آشنایی با رندر و شیوه های آن،با ما همراه باشید.

در تعریف کلی،رندرینگ به فرایند نمایش تصاویر اجسام سه بعدی(3D ) برروی صفحهٔ نمایشگر دو بعدی گفته می‌شود. دنیای مجازی و ساختگی می‌تواند هر چیزی باشد، یک فیلم پویانمایی یا یک بازی ویدیویی ولی نکته مهم در تمام آنها این است که قوانین فیزیکی موجود در دنیای واقعی باید تا حدودی بر روی آن اعمال شود تا دنیای مجازی را به دنیای واقعی ما نزدیک کند؛ در پویانمایی‌های کامپیوتری این عمل توسط فرایندی به‌نام “رندرینگ ” صورت می‌پذیرد.  فرایند رندرینگ مهم‌ترین قسمت از ساخت دنیای مجازی است و مهم‌ترین عامل تمایز و تفاوت میان آنهاست. از آنجا که این مرحله تا این حد حائز اهمیت است، در این سند سعی شده مفاهیم کلی و بنیادی و نکات نسبتاً مهم در این زمینه تا حدودی بیان شود.

در سال‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ با کمک رایانه تحول عمیقی در پویانمایی آغاز شد. در سال‌های ۱۹۹۰ تأثیرات رایانه بر پویانمایی‌ها به اوج خود رسید تا بالاخره در سال ۱۹۹۵ اولین فیلم پویانمایی که به طور کامل با کامپیوتر ساخته‌شده بود به پردهٔ سینماها رفت. تولید پویانمایی داستان اسباب‌بازی توجه تمام کسانی را که در ساخت پویانمایی فعالیت می‌کردند را جلب کرد و شرایط ایجاد انقلابی در زمینهٔ تکنیک‌های تولید پویانمایی را به خوبی ایجاد کرد. توصیفی از اجسام سه بعدی به زبانی کاملاً تعریف شده و ساخت‌یافته برای سیستم را مدل گویند. هر مدل از دسته‌ای از اشکال ابتدایی تشکیل شده و این اشکال به طوری در کنار هم قرار گرفته‌اند تا بتوانند حالت موجود مورد نظر را در ذهن بیننده القا کنند. هر چه تعداد چندوجهی‌های به کار رفته در یک مدل بیشتر باشد، جزئیات بیشتری را می‌توان به شکل مدل اضافه کرد که در اجسام پیچیده باعث می‌شود مدل به نمونهٔ واقعی بسیار شبیه شود. مدل ساز باید بداند با چه برنامه ای کار کند و از مدلی که می‌خواهد بسازد آگاه باشد مثلاً باید بلو پرینت و چند عکس و مدل داشته باشد.

هر صحنه متشکل از تعدادی مدل است که طرز قرار گرفتن آنها نسبت به یکدیگر و چگونهٔ طرح‌بندی فضا را مشخص می‌کند و رابطهٔ فضایی بین اشیا شامل مکان و اندازه را تعریف می‌کند. غیر از مدل ها دوربین ها منابع نور، جلوه های ویژه و اشیاء کمکی را نیز می توان در یک صحنه قرار داد. به فرایند تصویر برداری از یک صحنهٔ سه بعدی، تفسیر می‌گویند؛ در این فرایند با اضافه کردن جزئیات فضای سه بعدی مثل سایه‌ها و تفاوت در تاریکی و روشنایی رنگ‌ها، به تصویر حالت واقع-گرایانه‌ای را القا می‌کنیم. وظیفهٔ تفسیر در گرافیک کامپیوتری بر عهدهٔ نرم‌افزار رایانه‌ایست که به آن “مفسر” می‌گویند. هنر تولید تصاویر پویانمایی به وسیلهٔ رایانه را پویانمایی رایانه‌ای گویند. البته گاهی از پویانمایی رایانه برای بازسازی تصاویر در رسانهٔ دیگری مثلاً فیلم استفاده می‌شود. پویانمایی‌های رایانه‌ای را می‌توان به سه دستهٔ کلی تقسیم کرد.

تولید دو بعدی

پویانمایی‌های دوبعدی دسته‌ای از تصاویر ساخته شده به وسیلهٔ کامپیوتر هستند که شامل مدل‌های دوبعدی مثل اشکال هندسی دوبعدی، نوشته‌ها و متون، و تصاویر دیجیتالی می‌باشند. این نوع پویانمایی‌ها معمولاً در برنامه‌های کاربردی‌ای که بر مبنای فناوری‌های سنتی پویانمایی‌سازی تولیدشده‌اند، به صورت دیجیتالی و روی رایانه ایجاد می‌شوند. مراحل ایجاد یک پویانمایی دوبعدی را می‌توان به سه بخش عمده تقسیم کرد: مرحلهٔ ساخت و تصحیح اشکال، مرحلهٔ حرکت و ساخت فریم‌های کلیدی و مرحلهٔ مرفینگ یا تویینینگ هستند.

ساخت اشکال

در این مرحله ما اشکال، اجسام و موجودات مورد نیاز در پویانمایی را به وسیلهٔ برنامهٔ کاربردی مثل ماکرومدیا فلش یا پاورپوینت طراحی می‌کنیم. در صورت نیاز می‌توانیم برای موجودات طراحی شده اسکلت و اهرم‌های مجازی تعریف کنیم تا حرکت دادن آنها در مرحلهٔ بعد ساده‌تر شود ولی به طور کلی اسکلت‌بندی در طراحی مدل‌های دوبعدی بر خلاف مدل‌های سه‌بعدی ضرورتی ندارد. در طراحی مدل‌های دوبعدی می‌توان از گرافیک بیت‌مپ یا برداری استفاده کرد.

مورفینگ

همان رندرینگ در پویانمایی سه بعدی است با این تفاوت که کاری که کامپیوتر باید انجام بدهد تا حدودی متفاوت است. در این مرحله رایانه باید به ازای هر لایه فریم‌های موجود بین فریم‌های کلیدی را محاسبه کند و سپس تمام لایه‌ها را با هم دیگر ادغام کند تا پویانمایی نهایی به دست آید. در ضمن باید عمل رندریگ را برای فریم‌های کلیدی به طور جداگانه انجام دهد ولی به فریم‌های میانی کاری ندارد. به فرایند تولید فریم‌های میانی در اصطلاح مورفینگ یا تویینینگ می‌گویند. فریم‌های پویانمایی تفسیر شده را می‌توانیم به فرمت فیلم یا ویدئو ذخیره کنیم و در هنگام نیاز نمایش دهیم ولی یکی از برتری‌های پویانمایی دوبعدی پهنای باند کم و زمان کوتاه رندرینگ می‌باشد که به ما اجازه می‌دهد که فرایند رندرینگ را به صورت بی‌درنگ در زمان اجرای پویانمایی انجام دهیم. این خاصیت باعث شده که در اینترنت به جای فرایندهایی مثل به رشته درآوردن و از پیش بار کردن پویانمایی‌های طولانی را در رایانه مقصد تفسیرکنند.

ادامه دارد…

برای آشنایی بیشتر در رابطه با موتورهای رندر،به لینک های زیر مراجعه نمائید.

قسمت اول:آشنایی با موتورهای رندر و راه حل های سخت افزاری/نرم افزاری

قسمت دوم:آشنایی با موتورهای رندر و راه حل های سخت افزاری/نرم افزاری