فرایند رندرینگ چیست؟

فرایند رندرینگ (Rendering) یا به بیان دیگر رندرگیری یک عمل هوشمندانه و گرافیکی کامپیوتر است که در آن اطلاعات مربوط به مدل‌های سه بعدی و یا عکس و ویدیو به عکس و یا ویدیو ادیت شده  تبدیل می‌شوند.

رندرگیری در‌واقع یک عمل پیچیده گرافیکی است که با همکاری قطعاتی همچون کارت گرافیک، پردازنده و رم به کمک نرم افزارهای مختلفی نظیر Photoshop، Illustrator، Premiere و برنامه های انیمیشن سازی و سه بعدی سازی نظیر Blender، Maya ، 3D Max و غیره مدل‌های دیجیتالی را به تصاویر یا ویدیوهای قابل مشاهده تبدیل می‌کند.

اگر بخواهیم فرایند رندرگیری را به بیان ساده‌ای عنوان کنیم می‌توانیم بگوییم سیستم کامپیوتر همانند یک نقاش است که میخواهد یک مدل سه بعدی و یا عکسی از یک درخت را ایجاد کرده و آن را به نمایش عموم مردم بگذارد.

نقاش که در این مثال تشبیه سیستم کامپیوتر است باید بتواند با استفاده از علم نقاشی و تکنیک‌هایی که توانایی انجام آن‌ را دارد یک تصویر از درخت را پیاده سازی کند، حال این نقاش برای اجرای این نقاشی به لوازم بخصوصی نظیر قلم‌مو، رنگ با کیفیت، بوم نقاشی و غیره دارد که نبود هرکدام از این‌ها می‌تواند باعث اخلال در روند نقاشی، نقاش شود درست همانند یک سیستم کامپیوتر که برای انجام پروسه رندرینگ نیاز به قطعات متعددی نظیر GPU، CPU و RAM دارد.

جالب است بدانید تاریخچه رندرینگ با توجه به تعاریف متفاوتی که از واژه (رندر) وجود داشته است، چندان روشن و مشخص نیست که چه کسی دقیقا برای بار اول از رندرینگ استفاده کرده است، اما طبق تحقیقات انجام شده می‌توان در نظر داشت که آقای کن نولتون (Ken Knowlton) در آزمایشگاه bell labs برای اولین‌بار در سال 1969 توانست با استفاده از یک برنامه کامپیوتری و پلاتر یک چهره از یک انسان را نمایش دهد.

درست سه سال بعد در سال 1972 آقای اد کتمول (Ed Catmull) در دانشگاه یوتای واقع در ایالت یوتا ایالات متحده آمریکا موفق شد تصویری سه بعدی از نمای دست انسان را با استفاده از یک مدل سه‌بعدی و بکارگیری تکنیک‌های رندرینگ خلق کند.

در راستای پیشروی و تحقیقات این دانشگاه در سال 1975، مارتین نیول (Martin Newell) توانست تصویر سه بعدی از یک اتاق را به‌وسیله یک مدل 3D و تکنیک‌های رندرگیری بوجود بیاورد، این اقدامات را می‌توان پایه‌های شکل گیری رندرینگ به سبک امروزی دانست.

فرایند رندرینگ شامل بخش‌های مختلفی است که در ادامه به آن می‌پردازیم:

1. آماده سازی

مرحله آماده‌سازی دقیقا مرحله‌ی شروع فرایند رندرینگ است، این مرحله شامل ایجاد مدل‌های 3D و تصاویر صحنه اصلی، اضافه کردن بافت‌ها و ایجاده سایه‌ها و نورپردازی برای Subject یا موضوع است.

2. محاسبات

در مرحله محاسبات قطعات کامپیوتر به‌وسیله پردازنده، حافظه رم و کارت گرافیک مستقیما فرایند رندرگیری را با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته شروع کرده و مسیر نور را در صحنه شبیه‌سازی میکند و رنگ هر پیکسل درویدیوها و یا عکس نهایی محاسبه می‌شود.

3. نمونه‌گیری

در سومین مرحله از فرایند رندرگیری سیستم برای تخمین رنگ هر پیکسل، از چندین نقطه ی مجاور نمونه‌گیری می‌کند البته لازم به ذکر است هر چه تعداد این نقاط مجاور بیشتر باشد، کیفیت تصویر نهایی بالاتر بوده و در نتیجه خروجی کار بهتر خواهد بود.

4. فیلترها

در این مرحله از روند رندرگیری فیلترهای مختلفی اعم از فیلتر نویز و یا فیلترهای شارپ سازی روی تصویر نهایی اعمال می‌شوند که همین امر موجب افزایش خروجی و تصویر نهایی خواهد بود.

5. خروجی

مرحله آخر پروسه رندرینگ خروجی نهایی گرفتن است که در این مرحله تصویر یا ویدیوی خروجی با فرمت  دلخواه (مانند PNG، JPG، MP4 یا AVI) ذخیره می‌شود.

نقش ارتقاء سخت افزار در رندرینگ

قطعات مختلفی در یک سیستم کامپیوتر وجود دارند که می‌توانند مستقیما بر عملکرد کامپیوتر در رندرگیری تاثیر بگذارند که در آنها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

پردازنده (CPU)

سی‌پی‌یو یا پردازنده مغز یک سیستم کامپیوتر است که در فرایند رندرینگ وظیفه انجام محاسبات را داراست، هر چه پردازنده شما هسته‌ها و رشته‌های بیشتری داشته باشد و فرکانس آن بالاتر باشد، می‌تواند محاسبات را سریع‌تر انجام دهد و در نتیجه سرعت رندرینگ افزایش می‌یابد.

برای رندرینگ‌های سنگین، استفاده از پردازنده‌های قدرتمند مانند AMD Ryzen Threadripper  یا Intel Core i9  توصیه می‌شود، اما اگر قصد رندرگیریهای خیلی سنگین را ندارید می‌توانید با خیالت راحت به سراغ پردازنده‌های Intel Core i7 بروید.

کارت گرافیک (GPU)

کارت گرافیک یکی از حیاتی‌ترین سخت افزارها در یک سیستم کامپیوتری هستند که در فرایند رندرینگ وظیفه‌ی پردازش گرافیکی و رندر تصاویر را بر عهده دارند.

برای رندرگیری‌های 3D و رندر ویدیوهای طولانی که جزئیات بسیاری دارند به کارت گرافیک‌های پیشرفته با حافظه‌ اختصاصی بالا نظیر NVIDIA RTX Quadro احتیاج خواهید داشت که نیازمند بودجه بسیار بالایی نیز می‌باشند اما اگر مطابق با عمده مردم بودجه آنچنانی برای خرید کارت گرافیک های تخصصی ندارید گزینه‌های دیگری نیز می‌توانند مناسب باشند.

کارت های گرافیک بالارده ای نظیر NVIDIA GeForce RTX 4090 یا AMD Radeon RX 7900 XT میتوانند گزینه های نسبتا ارزانتری باشند، البته اگر نیازمند کارت گرافیک اقتصادی با هزینه پایین‌تر هستید پیشنهاد ما کارت گرافیک‌های مدل‌های اقتصادی‌تر مثل GeForce RTX 4070 TI است که می‌تواند از پس رندرینگ با صرف زمان بیشتر بربیاید.

لازم به ذکر است که کارت گرافیک‌های سری Nvidia RTX به طور خاص برای سیستم گیمینگ طراحی شده‌اند اما می‌توانند به دلیل استفاده از تکنیک Ray Tracing با صرف کمی زمان بیشتر نسبت به مدل‌های Quadro از پس رندرینگ نیز به خوبی برآیند.

حافظه رم (RAM)

حافظه رم، سخت افزار مهم دیگری است که نقش مهمی در سرعت رندرگیری دارد. وظیفه اصلی حافظه رم، تامین حافظه موقت برای برنامه‌ها و داده‌های در حین اجرا است.

برای رندر ویدیوهای طولانی، انیمیشن و در کل رندرهای سنگین حداقل RAM مورد نیاز 32 گیگابایت خواهد بود اما برای رندرهای سبک‌تر مقدار 16 گیگابایت حافظه رم نیز قابل استفاده می‌باشد، البته در نظر داشته باشید هرچه حافظه ذخیره سازی موقت یا RAM سیستم کامپیوتر شما بیشتر باشد در واقع می‌توانید به طور همزمان برنامه‌های بیشتری را اجرا کنید و رندرگیری فایل‌های حجم بالا برای سیستم شما راحت‌تر خواهد بود.

نکته : اگر از داشتن سخت افزار مناسب برای پردازش‌های سنگین بهره‌مند نیستید راهکارهای دیگری نیز برای شما وجود دارد یکی از این راهکارها استفاده از رندرفارم است.