تفاوت موتور رندرهای GPU BASE و CPU BASE

تفاوت موتور رندرهای GPU BASE و CPU BASE

تفاوت موتور رندرهای GPU BASE و CPU BASE – معرفی انواع موتور رندر

وقتی از تصاویر سه بعدی دیجیتالی صحبت می کنیم، چه چیزی در ذهنتان نقش می بندد؟ احتمالا یاد آخرین فیلم یا انیمیشنی که دیده اید می افتید. شاید هم اگر طرفدار بازی های رایانه ای هستید، بازی مورد علاقه تان را تصور می کنید. اگر هم نه طرفدار فیلم و انیمیشن هستید و نه طرفدار بازی های رایانه ای، حتما تصاویر سه بعدی زیادی را در پوسترها و مجلات مختلف دیده اید.

فرآیند طراحی سه بعدی کار پیچیده ای است. یک طراح سه بعدی با استفده از نرم افزارهای مخصوص طراحی سه بعدی(مانند بلندر)، اشیا و آبجکت های سه بعدی را طراحی می کند. اما این پایان کار نیست! بعد از طراحی و مدل سازی آبجکت ها، باید مراحل دیگری نیز انجام شود تا نتیجه کار تبدیل به چیزی شود که من و شما هر روز در فیلم ها، بازی ها، انیمیشن ها، تبلیغات و… می بینیم. این فرآیند که بعد از طراحی و مدل سازی انجام می شود، رندرینگ (Rendering) نام دارد.

قبل از خواندن این مقاله توصیه می شود مقالات زیر را نیز مطالعه کنید:

• نرم افزار رندرینگ وی ری یا کرونا؟
• معماری دیجیتالی یا طراحی معماری دیجیتالی چیست؟

تفاوت موتور رندرهای GPU BASE و CPU BASE

منتال ری (mental ray)

منتال ری توسط Nvidia توسعه پیدا کرده است و بر روی نرم افزار های تری دی مکس، مایا و سافت ایمیج به روانی کار می کند و با این نرم افزار ها کاملا سازگاری دارد. از منتال ری به طور گسترده در فیلم ها، تبلیغات، کار های معماری و کارهای دیجیتالی دیگر استفاده می شود. این موتور رندر قادر به تولید عکس های واقعی و به صورت رئال است. این نرم افزار انواع سیستم های مختلف از جمله لینوکس، مکینتاش و ویندوز را پشتیبانی می کند. ای ری (iray) آی ری هم توسط Nvidia توسعه پیدا کرده و به عنوان یک انجین کاملا GPU Based می باشد. این موتور رندر اولین موتور GPU Based دنیا به حساب می آید که عکس های واقعی و فیزیک درست را انجام می دهد. Iray در حال حاضر برای نرم افزار های مایا، تری دی مکس، سینما فوردی و کاتیا عرضه شده است.

وی ری (v.ray)

توسعه دهنده این موتور رندرینگ chaos group است و تمرکز اولیه توسعه دهندگان این موتور رندر بروی صنعت معماری بود. مهمترین خصوصیت این موتور رندرینگ پردازش دقیق و مناسب GI یا Global illumination می باشد. نام بردن از موتورهای رندرینگی که پردازش GI را به صورت واقع گرایانه انجام می دهند بدون Vray کاری اشتباه است. چه طرفدار این موتور باشید و چه نباشید، VRay یکی از بهترین ها در این زمینه است. کیفیت تصویر خروجی در این موتور با استفاده از الگوریتم های پردازشی Tone mapping , Image Sampling , Image Filtering , Texture Filtering و ده ها روش محاسباتی پیشرفته به بهترین حالت ممکن انجام می شود. کیفیت تصویر رندر شده در VRay در صورتی که کاربر آن توانایی استفاده از امکانات آن را داشته باشد در واقعیت بوده و عملا نمی توان تفاوت تصویر واقعی و رندر شده را در آن تشخیص داد. الگوریتم های رندرینگ GI در Vray شامل Irradiance Mapping , Light Caching , Photon Mapping می باشد. روشی نیز به نام Brute Force در این موتور قرار دارد که روشی ساده و دقیق است که از نظر عملی نمیتوان به عنوان الگوریتم های Sampling از آن یاد کرد. در VRay به منظور افزایش دقت و کیفیت محاسبات GI ، کاربران می توانند از یک یا دو اگوریتم به صورت همزمان استفاده کنند. ترکیب روشهای مختلف محاسبه روشنایی عمومی باعث می شود که کاربران بتوانند ضمن افزایش کیفیت نهایی، به روشهای گوناگون سرعت این پردازش را نیز افزایش دهند . چندین پلاگین اضافی نیز وجود دارد که میتواند تعداد این Pass را برای شما چندین برابر کرده و بتوانید به کوچکترین جزییات صحنه دسترسی پیدا نمایید. وی ری در حال حاضر بر روی نرم افزار های تری دی مکس، مایا، سینما فوردی، سافت ایمیج، مودو و بلندر قابل اجراست. این موتور ندرینگ از انواع سیستم های مختلف از جمله لینوکس، مکینتاش و ویندوز را پشتیبانی می کند.

رندر من (renderman)

این یک واقعیت است که RenderMan در رندرینگ صحنه های متحرک بی نظیر است، علت آن هم این است که این موتور ذاتا برای تولید انیمیشن و رندر جلوه های سینمایی ساخته شده است. تعداد پروژه های انجام شده توسط این موتور بقدری زیاد است که شمارش آن نیز مشکل خواهد بود. از خصوصیات اصلی و معروف رندرمن میتوان به رندرینگ بسیار دقیق و زیبای Global illumination اشاره کرد. روشها و الگورتیم های محاسباتی RenderMan در پردازش GI بسیار متنوع و البته بسیار نزدیک به واقعیت است. پشتیبانی از Ambient Occulusion، Color Bleeding و استفاده از HDRI و رندرینگ افکت هایی چون Caustic و DOF و MBlur و … از توانایی های اولیه این موتور به حساب می آید. با گسترش استفاده از RenderMan توسط شرکت های مطرح دنیا مانند ILM و Digital Domain این موتور رندرینگ بسرعت بروز رسانی شده و پشتوانه قدرتمندی چون شرکت Pixar را نیز در کنار نام خود یدک میکشد. رندرینگ افکت های Hair & Fur ، Cloth و Fluid شامل تمام سیالات مانند آب ، آتش و دود و … با قدرتی مثال زدنی بروی RenderMan پردازش خواهد شد. رندر من در حال حاضر برای نرم افزار های مایا و کاتانا عرضه شده است و بر روی سیستم عامل های مختلف از جمله لینوکس، مکینتاش و ویندوز قبال استفاده است.

اکتان رندر (octane render)

اکتان رندر یک موتور رندر بسیار سریع GPU Base است که توسط یک شرکت نیوزلندی (Refractive Software) توسعه داده شد و در سال ۲۰۱۲ توسط کمپانی Otoy تملک شد. اکتان اولین موتور GPU Base کامل دنیاست و الان سریعترین آن ها به حساب می آید. از جمله ویژگی های این رندر انجین می توان به پشتیبانی از تکنولوژی CUDA و OpenCL، رندرینگ حجمی یعنی رندرینگ مواردی مثل دود، ابر، آتش، مه و …، امکان رندرینگ Deep Pixel، حمایت از OpenSL ،FBX و Ptex اشاره کرد. شما می توانید اکتان ندر را با نرم افزار های اتوکد، آرچی کد، تری دی مکی، مایا، ریویت، اینونتور، سافت ایمیج، بلندر، کارانا، سینما فوردی، لایت ویو تری دی، مودو، داز استودیو، پوزر، اسکچ آپ و … استفاده کنید. اکتان ندر بر روی سیستم های مختلف از جمله لینوکس، مکینتاش و ویندوز قابل استفاده است.

کی شات (key shot)

کی شات توسط شرکت Luxion توسعه پیدا کرده است. یک موتور رندرینگ بر پایه توانایی های CPU می باشد. این نرم افزار از تمامی هسته ها و فضا های در دسترس برای رندرینگ استفاده می نماید که همین امر موجب بالا رفتن چشمگیر سرعت رندر و مشاهده همزمان تغییرات اعمال شده بر روی مدل می شود. این موتور رندرینگ تصاویر را به صورت بسیار واقع گرایانه ای رندر میکند. از قابلیت مهم این موتور، نورهای فیزیکال آن می باشد. همانطور که می دانید نورهای فیزیکال از دقت و کیفیت بالایی برخوردار هستند که این موضوع در کیفیت رندرینگ و صحت آن بسیار موثر است. این موتور رندر در حال حاضر سریع ترین موتور رندر سه بُعدی است و شما می توانید تنها با چند کیلک و در کمترین زمان ممکن تصاویر واقعی را از آن خروجی بگیرید. این موتور رندر بر روی نرم افزار های مایا، تری دی مکس و سافت ایمیج قابل استفاده است و با سیستم عامل های ویندوز و مکینتاش کاملا سازگاری دارد.

کرونا رندر (corona render)

کرونا رندر یکی از موتورهای رندر قدرتمند سی پی یو بیس (رندر بر پایه سی پی یو) و فیزیکال بیس (شبیه سازی نور بر پایه محیط واقعی) است که در سال ۲۰۰۹ به جمع موتور های رندر پیوست. کرونا از متریال ها ، نور هاو دوربین های مکس پشتیبانی میکند و یک موتور Biased و Unbiased است و در حال حاضر برای نرم افزار های تری دی استودیو مکس ، نرم افزار مایا و نرم افزار سینما فوردی و نرم افزار بلندر قابل استفاده است. این موتور توسطOndrej Karlik توسعه داده شده و در حال حاضر با سرعت هرچه تمام تر در حال پیشرفت می باشد. جالب است بدانید که خبری از تنظیمات پیچیده Vray و Mental Ray و … نخواهد بود. تنظیم یک صحنه آنقدر ساده است که هر کسی میتواند بدون نیاز به دانش بسیار زیاد از آن استفاده کند.

مکسول رندر (Maxwell render)

موتور مکسول (Maxwell) بر گرفته شده از نام فیزیکدانانی بزرگ که در مورد محاسبه ی نور خدمتی بسیار زیادی به دنیا کرده گرفته شده است. این موتور توسط کمپانی Next Limit ساخته شده و در سال ۲۰۰۶ به صورت رسمی برای موتور های سه بعدی منتشر و در دسترس هنرمندان قرار گرفت. موتور رندر Maxwell Render یک موتور فیزیکال بیس می باشد که بر پایه نظم فیزیک کاملا دقیق نور و اشعه های کاملا واقعی عملیات رندر و تصویر پردازی را انجام میدهد. این نوع موتور ها بهترین گزینه برای ساختن صحنه های معماری و سینماتیک محسوب می شوند.

ارنولد (Arnold)

توانایی های رندرینگ و تیم توسعه دهنده Arnold Render آنقدر قدرتمند بود که بسرعت جای خود را میان طرفداران رندرینگ تثبیت نمود. فیلم های چون آلیس در سرزمین عجایب (Alice in Wonderland) محصول سال ۲۰۱۲، باران کوفته قلقلی (Rain of meatballs) و فیلم- انیمیشن فراموش نشدنی BeoWulf و انیمیشن monster’s House از نمونه های ساخته شده توسط Arnold Render می باشند. شرکت Solid Angle با تکیه بر تیم توسعه بسیار قوی خود که از افرادی چون Borja Morales و یا Marcos Fajardo تشکیل شده بود توانست به زودی با بروز رسانی خود Arnold Render را به عنوان یک الگوریتم و موتور محاسبه GI در رندرینگ حرفه ای به دنیا معرفی کند. مهمترین شاخصه در مورد Arnold Render این است که محاسبه GI و Hair و افکت های مشابه بدون لرزش (Flicker ) می باشد. نکته ای که برای بیشتر کاربران رندرینگ انیمیشن به کابوسی سخت تبدیل شده است. فراموش نکنید که سادگی فوق العاده زیاد پارامترها و تنظیمات و سرعت بسیار بالای رندرینگ، جزء لاینفک Arnold Render می باشد. با توجه به نوع رندرینگ Unbiased این موتور رندر پس هیچ ذخیره سازی (Caching) برای Diffuse , Glossy و سایه ها انجام نخواهد شد که نتیجه سرعت بیشتر رندرینگ و کیفیت بسیار واقع گرایانه رندرینگ نهایی می باشد. آرنولد از آن دسته موتور هایی است که بر پایه سرعت و قدرت CPU ها پایه ریزی شده اند که در حال حاضر محدودیتی برای پشتیبانی از پردازنده ها ندارند. به تازگی پشتیبانی از GPU نیز همانند دیگر شرکت های تولید کننده موتورهای رندرینگ به این سیستم اضافه شده است.

در دنیای پر تعداد نرم افزارهای طراحی سه بعدی و موتور رندرها آشنایی داشتن با مشخصات پایه اطلاعاتی آنها برای کاربران آنها از اهمیت بالایی برخوردار است.

GPU BASE و CPU BASE

CPU BASE که شامل نرم افزار و موتور رندرهای سی پی یو محور است یعنی محاسبات و تمام پردازش عملیات محاسبه و رندرینگ بر عهده CPU خواهد بود. موتور رندرها برای ارائه خروجی نهایی فایل در حال رندر نیازمند محاسبات پردازشی هستند تا با توجه به نوع BASE محاسباتی عملیات رندرینگ را انجام دهند. هر نوع نرم افزار و موتور رندر مورد استفاده نیازمند سخت افزار قدرتمند مربوط به بخش پردازشی خود است. به طور مثال نرم افزار لومیون GPU BASE بوده و برای عملیات رندرینگ و محاسبات پردازشی نیازمند کارت گرافیک قدرتمند هستند و یا موتور رندر کرونا CPU BASE بوده و نیازمند CPU قدرتمند برای پردازش محتوای رندرینگ هستند.

طبعا هرچه سخت افزار قدرتمند تر باشد چه کارت گرافیک در GPU BASE و چه سی پی یو قدرتمند CPU BASEها عملیات رندرینگ و مدل‎ سازی با سرعت بالاتری انجام خواهد شد. در گذشته اغلب نرم افزارها و موتور رندرها به صورت CPU BASE بودند و با تکیه برمحاسبات CPU رندرینگ را انجام می دادند. اما با گذشت زمان و پیشرفت شگفت انگیز کارت های گرافیک به خصوص سری RTX که عملیات پردازشی را با قدرت بسیار بالایی انجام می دهند ظهور GPU بیس ها بیشتر از قبل بوده است. کارت های گرافیک نسل جدید به لطف پردازش قدرتمند عمیات ری تریسینگ و استفاده از نسل های رم قدرتمند DDR6 در کارت های گرافیک از اقبال بالایی در انتخاب کاربران برای سخت افزار برخوردار هستند. همین امر سبب شده تا نرم افزار ها و موتور رندرهای GPU BASE طرفداران بیشتری داشته باشند.

تفاوت GPU BASE و CPU BASE

در حال حاضر در بازار نرم افزارها و موتور رندرها نمونه هیبرید یا ترکیبی هم وجود دارد که همزمان هر دو پایه نرم افزار را در عملیات رندرینگ چه GPU و چه CPU انجام می دهند.

موتور رندرهای GPU:

• Thea Render
• Indiago Render
• Guerilla Render
• Cycle Render
• Arnold Render
• RenderMan Engine
• I-Ray Render
• Luxrender
• Fryrender
• Octane Render
• NOX renderer
• (Gpurender)VRay
• KeyShot
• Mantra
• Mitsuba Render

موتور رندرهای CPU:

• vray(cpurender)
• ARNOLD
• Mental Ray
• Final Render
• FurryBall Render
• Corona
• Maxwell Render
• Twilight render

و موتور رندرهای هیبرید:

• ARION
• Kerkythea

با توجه به پردازش پرسرعت تر GPUها و سوق بازار و کاربران به این دسته از موتور رندرها و نرم افزارها رسیدن پردازش CPU به GPU در حال حاضر کمی دور از ذهن است.

برای مشاوره ی رایگان می توانید با شماره های ۰۹۱۲۲۴۶۰۰۸۹ | ۰۹۱۲۱۴۷۱۸۴۷ به طور مستقیم تماس بگیرید.

نظرات خود را در ارتباط با این مقاله ما بنویسید.

موفق باشید.