معرفی موتور رندر آرنولد – Arnold Renderer

معرفی موتور رندر آرنولد – Arnold Renderer

موتور رندر آرنولد ( Arnold Renderer ) یک برنامه رندر سه بعدی فیزیکی با روش رهگیری نور ( Ray Tracing ) و unbiased از طرف شرکت Solid Angle است که برای رفع تقاضای فیلم های انیمیشنی و جلوه های ویژه ساخته شده است. فیلم های معروفی از موتور رندر آرنولد استفاده کرده اند، از جمله خانه هیولا، ابری با احتمال بارش کوفته قلقلی، آلیس در سرزمین عجایب، ثور، کاپیتان امریکا، مردان ایکس: کلاس اول، انتقام جویان، دم قرمزها، جهان زیرین: بیداری، دزد فضایی کاپیتان هارلوک، ایلیسیم، حاشیه اقیانوس آرام، جاذبه و مرد پرنده ای.

موتور رندر آرنولد به عنوان یک موتور رندر مستقل در Linux، Windows و Mac OS X در دسترس قرار دارد و همچنین پلاگین هایی برای نرم افزارهای Maya، 3ds Max، Houdini، Cinema 4D، Katana و Softimage دارد.

تکنولوژی

مارکوس فاجاردو طراح اصلی آرنولد است. نقطه آغاز موتور Arnold Renderer در سال 1997 آغاز شد، زمانی که فاجاردو تصمیم گرفت خودش یک موتور رندر بنویسد. وی در آن سال به کنفرانس Siggraph رفت و در آنجا هنگام صحبت با دوستانش که در کنفرانس شرکت کرده بودند، به روش stochastic ray tracing (یک بخش بنیادین از تکنولوژی رندر آرنولد) علاقه مند شد.

ورژن های اولیه موتور رندر فاجاردو، RenderAPI نام داشت. نام آرنولد زمانی انتخاب شد که یکی از دوستانش نام آرنولد را برای به سخره گرفتن یکی از فیلم های آرنولد شوارتزنگر که در سینما دیده بودند، پیشنهاد داد.

شرکت Solid Angle که صاحب موتور رندر آرنولد است در اوایل سال 2016 توسط شرکت Autodesk خریداری شد. این مالکیت در 18 آوریل سال 2016 به طور رسمی اعلام شد.

در 4 ژانویه سال 2017، آکادمی علوم و هنرهای سینما به خاطر “بینش خلاقانه و پیاده سازی موتور رندر آرنولد به شیوه ای بدیع”، جایزه علمی و مهندسی (پلاک آکادمی) را به فاجاردو داد.

استودیوهایی که از موتور رندر آرنولد استفاده می کنند

موتور رندر آرنولد در ابتدا با همکاری شرکت Sony Pictures Imageworks توسعه داده شد و اکنون نیز موتور رندر اصلی آنها است. از موتور رندر آرنولد در بیش از 300 استودیو در سراسر جهان استفاده می شود که در زیر تعدادی از آنها را مشاهده می کنید.

امریکای شمالی

ایالات متحده امریکا

• Whiskytree
• Luma Pictures

کانادا

• Sony Pictures Imageworks
• Rodeo Visual Effects Company
• The Embassy Visual Effects
• Hybride technologies

اروپا

انگلیس

• Framestore
• Cinesite

آلمان

• Trixter

فرانسه

• Mikros Image

اقیانوسیه

استرالیا

• Rising Sun Pictures

آسیا

هند

• Prana Studios
• 88 Pictures

نمونه کارهای موتور رندر آرنولد در دنیای سینما و انیمیشن

ویژگی های موتور رندر آرنولد

موتور رندر آرنولد یک raytracer مبتنی بر فیزیک سریع، کارآمد در استفاده از حافظه و مقیاس پذیر است. هدف این موتور رندر ساده کردن روند تولید شرکت های جلوه های ویژه و انیمیشن با کاهش مجموعه عناصر رابط کاربری و ترویج رویکرد single pass برای حذف هزینه های اضافی ذخیره سازی و مدیریت است.

برخی از ویژگی های موتور رندر آرنولد را در زیر می بینید:

خز و مو

یک ابزار اولیه منحنی raytraced باعث شده است که آرنولد بهترین انتخاب برای رندر کردن خز و مو با استفاده از کمترین میزان حافظه باشد. hair shader آن دوبرابر offset specular و transmission دارد و مخصوصا به گونه ای طراحی شده است تا میزان سوسو زدن موهای خیلی ریز را کاهش دهد.

موشن بلور

موشن بلور که از نظر سه بعدی دقیق است به درستی با سایه ها سایه ها، احجام، نورپردازی غیرمستقیم، انعکاس یا شکست نور تعامل برقرار می کند. Deformation motion blur بسیار کارآمد است و برای پولیگان ها، موها و ذرات به خوبی کار می کند. حرکت چرخشی نشانگر قوس های دایره ای دقیق است.

پراکندگی زیر سطحی

رویکرد پراکندگی زیر سطحی مبتنی بر raytracing باعث شده است تا تنظیم کردن ابرهای نقطه ای به تاریخ بپیوندد. استفاده از این قابلیت آسان است، نیاز به حافظه جانبی ندارد، از نورپردازی موشن بلور شده، نورپردازی تعاملی و مقیاس های عملکرد آن به طور بهینه پشتیبانی می کند، زیرا رشته های CPU بیشتری مورد استفاده قرار می گیرند.

حجم ها

سیستم رندر حجمی یا volumetric براساس الگوریتم های نمونه برداری مهم است و می تواند افکت هایی مانند دود، ابرها، مه، جریان گدازه و آتش را رندر کند. حجم ها با نورپردازی مستقیم و غیر مستقیم از منابع نور محیطی تعامل برقرار می کنند.

انعطاف پذیری و توسعه پذیری

به خاطر وجود یک رابط برنامه نویسی C++  با قیدهای Python، برنامه نویس ها می توانند از آرنولد در برنامه های External استفاده کنند و Shader ها، دوربین ها، فیلترهای نوری و درایورهای خروجی اختصاصی بسازند. آرنولد با برنامه های تجاری و خصوصی بسیاری ادغام شده است.

مقیاس پذیری

Arnold Renderer با دقت بالایی چند رشته ای شده است و از تمام رشته های CPU به صورت بهینه ای استفاده می کند. حتی برای عملیات تک رشته ای مانند لود کردن هندسه رویه ای، Displacement یا ایجاد شتاب اشعه های نور. قابلیت Hyper-threading باعث افزایش 20 درصدی سرعت می شود.

نمونه ها

Arnold Renderer می تواند نمونه ها یا Instance های هر شی ای در صحنه را با استفاده از تغییر شکل و Override کردن متریال، Raytrace کند. به راحتی می توان هزاران یا حتی میلیون ها نمونه ساخت که باعث ایجاد تریلیون ها شی قابل رندر می شود که برای ساخت پوشش های گیاهی، محیط های بزرگ و جلوه های ویژه عالی است.

صرفه جویی در مصرف حافظه

به خاطر ساختارهای داده فشرده و بسیار بهینه آرنولد، می توانید صحنه هایی با صدها میلیون اشکال منحصربفرد را سریعا و با ردپای کمتری در حافظه رندر کنید.

بارگذاری هندسه معکوس

هندسه را می توان به صورت لحظه ای از طریق گره های رویه ای (یا Stand-in ها) ایجاد کرد و نیازی به ایجاد آنها به صورت پیشاپیش نیست. این امر مونتاژ مدولار صحنه ها را ممکن می سازد. گره های رویه ای می توانند فایل های ASS، OBJ، PLY و DLL/DSO را هدف قرار دهند که ایجاد و ترکیب صحنه های برنامه ریزی شده را میسر می سازد.

Subdivision و displacement

موتور رندر آرنولد از الگوریتم تقسیم سطوح Catmull-Clark پشتیبانی می کند. سپس رئوس تقسیم شده از طریق شبکه های Shader اختیاری vector-displace می شوند. فرکانس های بالا را می توان به طور خودکار به عنوان bump map ضبط کرد تا نیاز به subdivision بیش از حد را کاهش داد.

متغیرهای خروجی اختیاری ( AOV ها )

موتور رندر آرنولد می تواند هر تعداد AOV یا Pass ها را برای ترکیب بندی رندر کند، از جمله normal، Z-depth، موقعیت و ID mask ها. همچنین از داده های تصویر عمیق پشتیبانی می کند. Shader ها می توانند خروجی های اختصاصی خودشان را بسازند (مانند diffuse مستقیم و غیرمستقیم، specular، SSS و غیره).

رندرر خط فرمان مستقل

موتور Arnold Renderer دارای یک فرمت scene description داخلی است که در فایل های متنی قابل خواندن توسط انسان ذخیره می شود (Arnold Scene Source یا .ass). این فایل ها را به راحتی می توان ویرایش کرد و با رابط برنامه نویسی C/Python خواند و نوشت، می توان آنها را در زمان رندر لود کرد یا به رندرر خط فرمان Kick تغذیه کرد.

منابع: ویکی پدیا انگلیسی ، وبسایت Solid Angle ، آریا گستر و …

توصیه می کنیم دوره های جامع فارسی مرتبط با این موضوع آریاگستر را مشاهده کنید:

– صفر تا صد آموزش آرنولد در تری دی مکس

– صفر تا صد آموزش آرنولد در مایا

– صفر تا صد آموزش تری دی مکس

– صفر تا صد آموزش مدل سازی تری دی مکس

– صفر تا صد آموزش انیمیشن سازی تری دی مکس

– صفر تا صد آموزش مایا – پک 1

– صفر تا صد آموزش مایا – پک 2

– صفر تا صد آموزش هودینی

توجه : مطالب و مقالات وبسایت آریاگستر تماما توسط تیم تالیف و ترجمه سایت و با زحمت فراوان فراهم شده است . لذا تنها با ذکر منبع آریا گستر و لینک به همین صفحه انتشار این مطالب بلامانع است !

دوره های آموزشی مرتبط