مکانیسم عملکرد RenderMan – قسمت اول

مترجم : مریم ثابت قدم اصفهان

نخستین پرسشی که لازم است پاسخ گوییم آن است که RenderMan چیست ؟ برخلاف واژه های معمول مبحث انیمیشن و صنعت افکت ، رندرمن ، یک رندرر ( Renderer) مورد استفاده پیکسار به جهت ساخت فیلم های انیمیشنی شان نیست. در حقیقت ، رندرمن به هیچ عنوان بخشی از یک نرم افزار نیست.
RenderMan ، رندرینگ API است. این بدان معنا است که رندرمن چگونگی پویانمایی و مدل سازی نرم افزارهایی نظیر Softimage  و Maya را تعیین می کند. نرم افزار  رندرینگ ، دستورالعمل ها را از Modeler که شمای آن توصیف شده است ؛ دریافت نموده و طبق این دستورالعمل ها ، تصاویر را تولید می کند.
تفکیک مدل سازی از رندرینگ ، برای سازندگان نرم افزارهای مدل سازی و رندرر ها و همچنین کاربران نهایی بسیار سودمند است. پیش از این  API در سال 1980 و در زمانی که پیکسار در پی توسعه سخت افزار رندرینگ سفارشی خود بود ؛ گسترش یافت. آنان تمام هم خود را صرف طیف گسترده ای از کاربرانی کردند که تا حد امکان باید از قابلیت بکارگیری سیستم هایشان برخوردار باشند. لذا با سایر شرکت های گرافیکی نیز وارد مذاکره شدند.

 

نتیجه این مذاکرات ، انتشار استاندارد RenderMan بود. ایده فوق بدان معنا بود که سازندگان نرم افزارهای مدل سازی می توانند در مورد سخت افزار جدید پیکسار به گفتگو نشسته و بعلاوه هر فردی نیز قادر به ساخت سیستم رندرینگ مطابق با استاندارد موجود باشد. هر  Modeler مورد تأیید این استاندارد با استفاده از رندرر های منطبق با این استاندارد ؛ قادر به رندر تصاویر خود بودند.
فرضاً کاربران قادر به انتخاب مدلری بر حسب نیازمندی خود بوده و می توانستند آنرا با یک رندرر متشکل از مجموعه فیچرهای مناسب ، سازگار نمایند ( مطابق شکل 2-1 ) .
تولید کنندگان نرم افزار می توانستند بر حوزه Pipeline انیمیشن معطوف شده و به سایرین امکان دسترسی به ابزار های مورد نیاز سایر Task ها را فراهم آورند. مدیران حرفه ای نیز که در صدد گسترش مهارت خود در RenderMan بودند ؛ باید از توانمندی اعمال تجربیات خود در زمان بروز رسانی بسته نرم افزاری جدید بهره مند شده و یا با استفاده از سیستم های رندرینگ مختلف ؛ دانش خود را ارتقاء دهند.

 

متاسفانه  با  احراز سیاست های اقتصادی و توسعه نرم افزاری وابسته به آن ، این شرایط تحقق نیافت. سخت افزار پیکسار تنها در مصارف اقتصادی راه کامیابی را در پیش گرفت ؛ اگر چه آنان در تولید نرم افزار های کارآمد در انجام رندرهایشان که مطابق با استاندارد RenderMan نیز می بود ؛ کاملاً موفق بودند. نام این نرم افزار Photo Realisic RenderMan یا PRMan است.
به هر جهت ؛در طی سالهای متمادی ، سایر رندرمن های در دسترس ؛ مورد رضایت رندرر ها قرار نگرفت . لذا RenderMan به مترادف واژه PRMan تبدیل شد. هر چند نرم افزار PRMan ، همواره ارتقاء و گسترش خود را مد نظر قرار داده است ؛ اما این نرم افزار بسیار گزاف تر از سایر نرم افزار های دیگر بوده و تنها معدودی از شرکت های تولید کننده فیلم های با کیفیت از بضاعت مالی برخورداری از PRMan بهره مند بوده اند.

RenderMan  چیست؟
همه چیزها با افزایش Tools  Blue Moon RenderMan  ) BMRM)  روبرو بوده است. بطوری که  این رندرر ، با قیمتی کم  در دسترس قرار گیرد و گروه های کوچکی از کاربران که فاقد PRMan بوده اند  نیز تحت پوشش قرار گیرند. چنین رویکردی ، به افزایش پشتیبانی و علاقمندی به API می انجامد .
BMRT اگر چه در دسترس چندانی نیست ؛ با این وجود در سالهای اخیر در دسترس برخی از رندررهای متقاضی سطحی از قابلیت های رندرمن قرار گرفته است.  هر یک از اینها ، مجموعه مختلفی از قابلیت ها و فیچرهایی نظیر سرعت را در بر دارند. برخی از این رندررها در مصارف اقتصادی و برخی دیگر در دانلودهای آزاد وب سایت ها موجود هستند. دسترسی به RenderMan از طریق بسته نرم افزار انیمیشنی نیز تسهیل یافته است. برخی از بسته ها دارای پشتیبانی از رندررهای RenderMan موجود در آن است. اما بسیاری از افراد نیازمند انواع پلاگین ها هستند. شیوه عملکرد این پلاگین ها متناسب با قیمت و کارایی موجود ، متفاوت است. به هر حال ،RenderMan API در طی چند سال اخیر مورد استفاده قرار گرفته است . این در حالی است که رندرمن ، قابلیت هایی نظیر Post Script of 3D را نیز فعال نموده است.

آیا RenderMan متعلق به ما است؟
در ابتدا لازم است که امکان بهره مندی از رندرر RenderMan یک بسته انیمیشنی سازگار ، همراه با دانشی از رندرینگ API فراهم آید. به هر جهت ، این امکانی است که به ندرت رخ داده  و دست کم آگاهی از معماری کلی آن بسیار پر هزینه  است. با این وجود ، ما مایل هستیم که بتوانیم رندرینگ را بعنوان چیزی که " فقط کار می کند " اجراء نماییم. در حقیقت بهترین سیستم های رندرینگ نسبت به مداخلات کاربران کوچک از مزیت های بیشماری برخوردارند.
رندرینگ ، بخش تکمیلی فرایند تصویر سازی رایانه ای است. RenderMan ، کاربر را به کنترل بسیاری از وجوه این فرایند توانمند می سازد تا  بتواند سالیان طولانی از مزایای آن برخوردار گردد.
بکارگیری رندرر RenderMan و قابلیت های کامل آن در یک پروژه مستلزم صرف زمان و تلاشی مضاعف به جهت فراگیری بسته مدل سازی و انیمیشنی است. به لحاظ پیچیدگی جزئیات کامل RenderMan API ، ساختار آن ساده شده و کاربر جدید با تجربه نسبتاً کافی نیز قادر  است تا پیرایش کوچکی را در صحنه نظیر تغییر رنگ یک شئ یا رندرینگ مجدد  صحنه ای با رزولیشن بالا را اعمال نماید. تغییرات دستی صحنه می تواند با دسترسی به تسهیلات قدرتمند موجود در رندرر که توسط بسته انیمیشنی خاصی  پیشتیبانی نمی شود ؛ تحقق یابد.
کاربران با برخورداری از تجربه برنامه نویسی ، در طی چند هفته قادر به خلق صحنه هایی هستند که آنها را در استفاده شخصی ( Custom ) از نرم افزار مدل سازی ، بدون هیچ نگرانی از چگونگی رندرگیری ، یاری می رساند. فیچرهای قدرتمند RenderMan کنترلی بر نمایش Surface هستند. تقریباً هر نوعی از Surface Texure و یا Shading می تواند مورد دسترسی قرار گرفته و در هر شئ قابل اجراء باشند.

نمودی از سیستم RenderMan
در زمانی که استاندارد RenderMan ، پیشنهاد شد ؛ گرافیک رایانه ای هنوز موضوع غامضی در تحقیقات انجام گرفته حامیان هنر بشمار می رفت. توقعات ویژه آن بود که این کاربران نیز بتوانند برنامه های خود را احتمالاً با زبان برنامه نویسی C نوشته و فضای هندسی خلق نمایند. از اینرو ، نخستین ارتقاء RenderMan API ؛ تعیین مجموعه ای از توابع C مورد درخواست برنامه های مدل سازی به جهت ارایه دستور العمل ها به یک رندرر بود.
CAPI مکانیسم مناسبی برای محققانی بشمار می رفت که در زمان ارتباط با یک رندرر ، از آن به هدف بهره مندی از تولیدات اقتصادی استفاده کنند. لذا این امر مستلزم وجود مکانیسم انعطاف پذیر تری بود. کاربران نیاز داشتند تا از قابلیت های خلق صحنه ای نظیر یک ماشین برخوردار باشند و اینچنین بود که فرمت فایل RenderMan Interface Byte ) RIB ) معرفی شد.
فایل های RIB می توانند مورد بررسی و تغییر قرار گرفته و چه بسا در حین عبور به یک رایانه دیگر نهایتاً به برنامه رندرینگ Stand – alone تبدیل شوند .
رابط میان مدلر و رندرر ، بطور ویژه شکلی از فایل RIB است . از اینرو است که می گویند فایل RIB نمایانگر استاندارد RenderMan است ؛ زیرا مدلر مطیع رندرمن ، RIB را نوشته و در همان حال ، یک رندرر مطیع رندرمن ، RIB را می خواند.
این امر با وابستگی کامل به یک بسته مدل سازی و به هدف ایجادRIB و میزان متنهابهی از قدرت و انعطاف پذیری امکان پذیر گردد  که می تواند از دانش کاملاً معطوفی به فرمت RIB حاصل آید . بطور کلی فایل های RIB بعنوان یک  Text ذخیره شده و می توانند به سادگی توسط کاربر، تولید شده و یا تغییر یابند. از آنجا که RIB بیانگر فضای هندسی صحنه است ؛ RenderMan می تواند میان شکل یک شئ و جزئیات Surface آن تمایز قائل شود. بسیاری زا اشیاء ، از نظر هندسی ساده اند و می توانند توسط هندسه ابتدایی نمایش یابند. بطور مثال ، پرتقال یک کره است.
اشیاء واقعی متمایز از اشیایی هستند که منحصراً در رایانه خلق شده و تکسچرهای کامل Surface را در معرض نمایش قرار داده و نسبت به طیفی از نور واکنش نشان می دهند. پرتقال واقعی ، نیز کاملاً گرد نیست و بر پوسته اش حفره های کوچکی را دارا است که بخشی از آن نور را با انعکاس تندی نشان می دهد.
تمام سیستم های رندرینگ مدرن ؛ شیوه هایی را به جهت کنترل مشخصات Surface در اختیار کاربر قرار می دهند. با این وجود استاندارد RenderMan؛ با تعیین سیستم قابل تنظیم و بسیار پیچیده ای که ویژگی Surface یک شئ را توسط شیدرها مشخص می کند ؛ از همه سیستم های موجود پیشی گرفته است.این Task ؛ فرمی از قطعه کوچک کد رایانه است که به زبان ویژه RenderMan یعنی SL که مخفف Shading Languege می باشد ؛ نوشته شده است.
یک رندرر ، بطور خاص دربرگیرنده برنامه ای جهت تبدیل شیدرهای نوشته شده این زبان به فرمت قابل استفاده برای هر نوع رندرری است. این نوع شیدر را  Shader Compiler ( کامپایلر شیدر ) گویند.
Surface پس از تعیین در یک فایل RIB ؛نشان برخورداری از یک شیدر خاص را به خود اختصاص می دهد. پس از رندرگیری یک صحنه ؛ رندرر آن شیدر را مد نظر قرار داده و کد حاوی آن را به جهت محاسبه نمایش Surface مورد استفاده قرار می دهد.لذا درک نوشتن شیدر یکی از مفاهیم کلیدی در دستیابی به قابلیت های RenderMan  است.

تصویر زیر خلاصه ای از Rendering Pipline  است

مترجم : مریم ثابت قدم اصفهان
منبع : Essential RenderMan - Ian Stephenson,   DPhil - second Edition-
 
©  Copyright 2009/ Animationdata.com & Partners     

 

نظر سنجی

فرستنده:   Farsheed Ashouri

متن پیام :
Well, accurate article, But I believe the article missed one the most production proven rendersavailable, 3Delight.

ceo@rodmena.com
  http://rodmena.com
تاریخ ارسال  06/08/1388