بعد از انتشار " رندرهای شبیه سازی شده از روی عکس " توسط Jonas Bjerre-Poulsen که همچنین به عنوان طراح با شریکش Kasper Rønn در نورم آرکیتکتر فعالیت داره ، رونن از من خواست تا مقاله ای در مورد روش های رندرینگ فوتورئالیستیک بنویسم . من فکر می کردم این واقعا یک چالش بزرگ باشه برای من و از پس اون بر نخواهم آمد . اما من الان اینجا حاضرم و با شادمانی از رونن تشکر می کنم که این فرصت را برای نوشتن مقاله موجود به من داد.
من خیلی خاطر جمع نبودم از اینکه تمرکز کنم روی این موضوع که چطور رندرهای با کیفیت عکس بگیریم یا آموزش قوانین صحیح عکاسی برای شبیه سازی را به عنوان هدف انتخاب کنم .بعد از اینکه خیلی بهش فکر کردم به این نتیجه رسیدم که این ها تا حدود زیادی همراه با هم کار می کنند هر چند که عملکرد مستقل و مجزایی دارند.
در حال حاضر من روی یک مجموعه عکس از یک پروژه تجاری کار می کنم که حال و هوای نقاشی داره ، اما قوانینی که در ادامه به اونها اشاره می کنم همچان در اینجا هم صادق هست .در شغلی که ( عاشق اون هستیم ) به عنوان هنرمند شبیه ساز انتخاب کرده ایم ، باید همه چیز را به بهترین و راحت ترین شکل ممکن تنظیم کنیم علاوه بر اونکه هدف ما رندرهای فوتورئالیستیک می باشد .
به همین دلیله که این مقاله بیشتر به قوانین کلی تصویر سازی می پردازه . البته اینها همه قوانین نیستند و راه های متنوع دیگه ای هم وجود داره . برخی از اونها ممکنه در گذشته توسط نقاشان کلاسیک ، طراحان گرافیک ، عکاس ها و غیره استفاده شده باشند . پس این خلاصه ای از اصولی هست که من روزانه اونها را در کار در نظر می گیرم.
یک مورد واضح ( یا اگه بیشتر می پسندید یک قانون قطعی ) اینه که مواردی که یک تصویر تک فریم را می سازه ، هیچ ارتباطی با یک انیمیشن نداره و اون داستان دیگه داره . تک فریم کل داستان را تنها در یک فریم بیان می کنه در حالی که انیمیشن سرشار از فریم های لوکس و حرکت هست . پس این بسیار مهم هست که تک فریم با نهایت سادگی و وضوح خوانده بشه و منظورش را بیان کنه.
ترکیب بندی
پیدا کردن یک ترکیب خوب، یکی از سخت ترین قسمت های کار هست و یکی از مهمترین بخش ها . برای من ، ساده ترین کار شروع با کشف ترکیب بندی های کلاسیک ، مثل پیدا کردن مرکز پرسپکتیو و موارد مشابه هست .نکته کلیدی اینه که تا اونجایی که می شه برای راحت دیده شدن ساده بگیرید. حذف خطوط پرسپکتیو به شما کمک می کنه بهتر متوجه بشید.
بیشتر مواقع من با عکس های مرجع کار می کنم، و در بعضی از پروژه های شخصیم تلاش می کنم تا از یک زاویه مشخص دوباره رندر بگیرم، البته مواقعی که یک عکس را باز تولید می کنم خلاقیتم را به حداقل می رسونم ( ارم سعی می کنم مثل عکس مرجع رندر بگیرم )، اما همیشه با این روش در پروژه های مشتری چیزی یاد می گیرم که می تونه در پروژه بعدی کمکم کنه. اساسا این همون قابلیت پروژه های شخصی هست که در پروژه های تجاری به دلیل مسائلی نظیر، زمان، پول و دیگر موارد امکان پذیر نیست. بعدها می توانید آموخته های خودتون را به پروژه های دیگه منتقل کنید اگر چیز ارزشمندی یاد گرفتید.
زمانی که ترکیب بندی درست را پیدا کردید، مورد دیگه ای که به اون اهمیت می دم پیدا کردن عمق ترکیب هست. من تصویر را به صورت کلاسیک به بک گراند، بخش میانی و بخش جلویی تقسیم می کنم. این یک قانون واقعا ساده ای هست اما خیلی کمک می کنه برای پیدا کردن نقطه تمرکز با کمک ادراکمون از پرسپکتیو صحنه. شما همیشه باید با درجه های مختلفی از (عمق میدان) کار کنید که یکی از اثر گذارترین ابزارهای شما برای این منظور هست . (در روش های دیگه از رنگ و روشنایی برای دادن عمق استفاده می کنند)
همانطور که در تصویر شماتیک زیر می تونید ببینید، رسیدن به هدف بسیار ساده و در عین حال تاثیر گذار است.
در تصاویری که دیدید ، چنین الگویی مد نظر بوده :
فاصله کانونی
سعی کنید از فاصله کانونی کوتاه تر از 30 میلیمتر استفاده نکنید . من معمولا از فاصله بین 30 تا 55 میلیمتر استفاده می کنم . زاویه باز (wide angle) معمولا حالت جنایی به صحنه های شبیه سازی معماری می دهد و نشان دادن حداکثر اشیا، و احجام در صحنه آزار دهنده است .من به شما یادآوری می کنم که ما قدرت فوق العاده ای در سوپر ماتریکس CG داریم ، می توانیم از میان دیوارها ببینیم با بریدن اونها ، مخفی کردنشون یا استفاده از کلیپ دوربین (camera clip) . این به شما کمک می کند از تحریف فاصله کانونی (camera distribution) جلوگیری کنید با کمک عقب بردن دوربین و محدود کردن دید آن .
صرف نظر از این ، من فکر می کنم ما باید به این فکر کنیم که چطور دنیا را می بینیم به عنوان یک انسان .به نظر من بسیار این خیلی مهمه که تا اونجا که امکان داره به دید واقعی نزدیک بشیم . دید هر انسانی زوایه ای بین 120 تا 180 درجه است . زاویه ای حدودا 130 درجه نتیجه ای که به ما می ده بسیار شبیه لنز چشم ماهی (fish eye) هست . اما در واقع ما نمی توانیم تمام این محدوده را ببینیم ، دید مرکزی چشم ما محدوده ای بین 40 تا 60 درجه را می بیند که تقریبا معادل یک لنز 50 میلیمتری نرمال است . اطلاعات بیشتر را می توانید از مقاله Camera vs. The Human Eye به دست بیاورید که منبع عظیمی از تمامی اطلاعات مربوط به عکاسی هست.
مدل سازی و شیدینگ (سایه زنی)
آماده سازی مدل ، بحث گسترده ای هست و من نمی توانم اینجا توضیح فنی بدهم . شما تا جای امکان باید مدلهای خودتون را با دقت آماده کنید . تناسبات و جزئیات بسیار مهم هستند .
شما باید برای رعایت حداکثر جزئیات به خودتون فشار بیاورید . با توجه به زمان ، سفارش همیشگی من آماده کردن کل صحنه است تا بعدن بدون محدودیت هر دیدی را که خواستید انتخاب کنید . همانطور که در اسکرین شایت زیر می بینید ، پنجره با وجود دور بودن از دوربین با حداکثر جزئیات مدل شده است .
متریال هم ، به طور چشمگیری کیفیت تصویر شما را بالا می برد .
دنیای واقعی ، حقیقتن جای پر رفلکتی هست . دیفیوز خالص به ندرت اتفاق می افتد ( جذب نور مطلق) در حالی که در دنیای CG تا حد مرگ می توان از diffuse استفاده کرد . بیشتر اشیا، نور را بازتاب می دهند و بیشترین تفاوت اجسام میزان براق بودن اونهاست . با توجه به این موضوع - بیشتر احجام شما باید درجه خاصی از رفلکت را داشته باشند . نسبت به این مسئله کوتاهی نکنید که تاثیر بسیار بالایی دارد .
به شما پیشنهاد می کنم کتاب های برتراند بنویت " Bertrand Benoit"را با عناوین متریالیسم "Materialism"و تابوت سفید برفی"Snow White’s Coffin" را در وبلاگش مطالعه کنید . مسائل بسیار مهمی را مطرح کرده است.
نور طبیعی
مطالب زیادی در این مورد تا به حال گفته شده ، ولی اجازه بدید من شمارا به مقاله پیتر گوتری(Peter Guthrie’s HDRI related posts)ارجاع بدم ، همچینن مقاله تنظیمات نورپردازی صحنه سه بعدی بر اساس عکسHDRنوشته رونن بکرمن(HDR Image Based Lighting 3D Scene Setup article) که منابع بسیار خوبی در این مورد هستند و روی نور پردازی با کمک تصاویرHDRبه عنوان منبع اصلی نور طبیعی با یا بدون کمک از بقیه منابع نوری تمرکز کرده اند.
یکی از مواردگی که باید حتمن در نظر بگیرید موضوع کنترل رنگ و زاویه نور است . برای مثال در تصویر زیر برای تولید نوری که مد نظر من بود از سه صفحه با شیبی کم استفاده شده که با کمک مدیفایر به سطح اونها نویز داده شده و با کمک مترالvray lightنور ساطع می کنند.
فقط از این طریق بود که ساختن طیف سایه ظریف روی دیوار و نور روی پله ها امکان پذیر می شد.
بالانس رنگ
برای متعادل کردن رنگ سفید در صحنه ، باید در نظر بگیرید که تنها روشن ترین نقاط داخل صحنه شما باید به رنگ سفید دیده شوند . بقیه نقاط سفید بین کد 190 تا 220 متغیر هستند . همچنین باید به لکه های سیاه اجازه نقش آفرینی دهید در صحنه را بدهید . به یاد داشته باشید که همیشه باید متعادل نگه دارید صحنه و نباید محیط های اوراکسپوزد یا آندراکسپوزد زیادی در صحنه داشته باشید .
نکته اصلی و مهمی که اینجا باید در نظر داشته باشید اینه که همچنان که دنیا جای بسیار رفلکتیوی هست ، بسیار هم خاکستری است .البته شاید این تئوری اندکی افسرده کننده باشه ( گفته شده تا 50 درصد فضا)
همانطور که در بالا می بینید ، تنها چیزی که واقعا در این صحنه سفید است ، پنجره اورکسپوزد می باشد . بقیه چیزها ( به جز اشیای قهوه ای ) رنگهای ما بین سیاه تا خاکستری روشن هستند . حتی دیوارهای سفید هم واقعا سفید دیده نمی شوند . البته این تصویر تا حدودی تیره است اما شما دیوارها را سفید می بینید .
توضیح مناطق تیره و روشن در تصویر یک مسئله بسیار نسبی هست ، شما باید اون را در خیال تجسم کنید . تصویر روبرو به خوبی اتفاقی را که با قرار دادن رنگ خاکستری در بخش های مختلف تصویر می افتد نشان می دهد . توجه داشته باشید که این مناطق در میان طیف رنگ خاکستری قرار دارند.
این طور به نظر می رسه که مربع خاکستری در هر قسمت رنگی متفاوت داشته باشه ، اما اینطور نیست ، کد رنگ اون 110 ، 110 ، 110 در همه جا یکسان دیده شده .
برای داشتن رنگهای درست در صحنه باید مفهوم صحیح رنگ آمیزی را بدانید .
راحت ترین راه اینه که کل صحنه را به رنگ خاکستری فرض کنید و یک رنگ کلیدی در نظر بگیرید . البته کارهای بسیار دیگه ای هم می شه انجام داد که من واقعا نمی تونم در این مقاله به اونها اشاره کنم .
مدتی پیش من مجموعهCasa Barragan را ساختم ، هر صحنه رنگ محصر به فرد خودش را داره ، در حالی که همه آنها جزئی از یک صحنه کامل به حساب می آیند . با کمک دفتر معماری Barragn و استفاده آنها از رنگ و ورود این رنگ ها به رندرهای این مجموعه ، این اجازه به من داده شد تا همه اونها را جزئی از یک مجموعه کنم.
رندرینگ
منابع بسیاری در مورد این موضوع روی وبسایت ها می توانید پیدا کنید و من مطمئنم آدمهای بسیاری هستند در گوشه و کنار که دانششون بیشتر از من هست اما من تنها می خواهم یافته های شخصیم را به اشتراک بگذارم .
چیزی که من واقعن مفید و مهم پیدا کردم در رندرینگ فوتورئالیسم (شبیه عکس واقعی) گرین نام داره. ازش نترسید. گرین خفیف و ظریف در رندر شما، کمک می کنه بیشتر شبیه عکس به نظر برسه. آثاری که بسیار تمیز و شسته رفته هستند فریاد می کشند که من یک CG (طرح کامپیوتری) هستم. از قضا با کمک تنظیمات حداقلی رندر می توانید این گرین را به وجود بیاورید. :)
اجازه بدید من به شما کاری از سارا دورویلیر نشون بدم. شما می تونید کارش را در انجمن ببینید، اون یک شبیه ساز هست که در برلین کار می کنه (همچنین یک انسان بسیار خوب). اون به من گفت که از اسکچ آپ برای مدلینگ و Indigo Render برای رندرهای عالیش استفاده می کنه. این یک موتور رندر آنبیاس است که ارزش نگاه کردن به رندرهاش زیباش را داره. مزیت اصلی موتورهای آنبیاس (anbiased render) مطمئنن وضوح جزئیات در اون هاست و گرین با لطافت این موتورها نتیجه خوبی به کار می ده. رندر شما با کلی نویز شروع می شه و به مرور در طی پردازش این نویز کمتر می شه. ندرتا (هوم ... هرگز!) شما یک نتیجه بی نقص به دست می اورید، پس معمولا اندکی نویز وجود خواهد داشت.
شما می توانید این تصویر را احساس کنید ... نه فقط به خاطر اینکه اون زیباست ... کاملا لمس کردنی به نظر می رسه . ( عجب اصراری می کنه !! - مترجم)
با توجه به اینکه من از موتور V-ray استفاده می کنم ، می خواهم اینجا ازش کمک بگیرم . بعضی از مواردی که بهش اشاره می کنم ممکنه در موتورهای رندر دیگه هم قابلیت اجرا داشته باشه .
من صحنه را با سه عدد صندلی برای تست نور محیط باز می کنم ، و یک نور استاندارد با شیدر خاکستری در صحنه می گذارم . همچنین به دلیل بازشوهای بسیار کم نوری در اتاق این یک صحنه بسیار سنگینی برای نور GI به حساب می آید . تنها یک پنجره کوچک در روبرو و یک در بزرگ سمت راست داریم بنابراین نور در اینجا خیلی انعکاس پیدا می کنه .
به DOME LIGHT یک HDRI نسبت می دم و سابدیوز اون را روی 64 تنظیم می کنم .
این تست ها را روی رزولیشن 800x541 پیکسل با چهار سیستم Core i-7 انجام می دهم ( کندترین سیستم ما در استودیو ) . ( پیشنهاد می کنم ادامه مطلب را فراموش کنید - مترجم(
ابتدا برای تست ، من از استاندارد لایت کش + ایردیسن شروع می کنم . همانطور که مشاهده می کنید ، نتیجه فاقد کیفیت است .
لکه ها همه جا دیده می شوند . ژئومتری و جزئیات هم از دست رفته اند .
وقتی که LC و Detail Enhancement را روشن می کنید ، تصویر به نظر بهتر میاد ، البته هنوز لکه هایی دیده می شوند همچنین زمان رندر هم طولانی هست .
در یک ورژن از تست، من تنظیمات Irradiance map را بالا بردم. کمک کرد که فضا بهتر بشه و سابدیوها کروی تر شدند اما هنوز گوشه ها پنجره خش وجود داره. زمان رندر به شکل وقیحانه ای به چهار ساعت و نیم رسید. یک راه حل این بود که از پرتال های اسکای لایت استفاده کنم اما حتی اون هم در سرعت رندر تاثیر گذار نبود.
V-ray همچنین می تواند به صورت unbiased تنظیم بشه ..
در یک ورژن از تست ، من تنظیماتIrradiance map را بالا بردم. کمک کرد که فضا بهتر بشه و سابدیوها کروی تر شدند اما هنوز گوشه ها پنجره خش وجود داره . زمان رندر به شکل وقیحانه ای به چهار ساعت و نیم رسید . یک راه حل این بود که از پرتال های اسکای لایت استفاده کنم اما حتی اون هم در سرعت رندر تاثیر گذار نبود.همچنینvrayمی تواند به صورتunbiasedتنظیم شود ، شما باید هر دو موتورGIرا رویLight cashبگذارید ، سابدیو ها را روی ماکزیمم (65000) تنظیم کنید وSample sizeرا روی عدد صفر وmodeرا رویProgressive Path Tracingقرار دهید(PPT).
آموزش Vray
همچنین vray می تواند به صورت unbiased تنظیم شود ، شما باید هر دو موتور GI را روی Light cash بگذارید ، سابدیو ها را روی ماکزیمم (65000) تنظیم کنید و Sample size را روی عدد صفر و mode را روی Progressive Path Tracing قرار دهید (PPT) .
خوب این زمان خیلی زیادی برای رندر لازم داره (8 ساعت) ، ولی نتیجه نهایی کاملا معقول به نظر می رسد و من فکر می کنم که گرین و وضوح جزئیات بسیار خوب شده .
زمانی که ما در مورد رندر به صورت unbiased صحت می کنیم نباید از تکنولوژی GPU غافل شویم ، شما حتما در مورد موتور رندر Octane که سالهای گذشته به تکامل بزرگی رسیده ، شنیده اید . من اون را امتحان کرده ام و بهتون قول می دهم که بسیار خوب کار می کنه .
در این باره من همین صحنه را با VRay RT به کمک موتور Cuda تست کردم ، من یک کارت گرافیک GTX 660 TI روی ورک استیشن خودم که مجهز به 1344 پروسسور کودا هست نصب کرده ام . همانطور که می بینید نتیجه بعد از 1 ساعت رندر شبیه به رندر 8 ساعته به روش PPT هست . حتی کنتراست بالاتری هم داره که زیباترش کرده .
در پایان تمایل دارم تا به Brute Force هم یک شانسی داده باشیم . به خاطر اینکه این موتور رندری بود که من در مجموعهtraditionازش استفاده کردم .
شما ممکنه بروث را به عنوان یک موتور وقت حروم کن شناخته باشید . اما اگه از سمپلر adaptive DMC درست استفاده کنید خیلی هم می تونه سریع باشه !
زمانی که من میزان نمونه های adaptive DMC را روی 0.995 ( نزدیک به 1 ) گذاشتم برای من خیلی خوب کار کرد .سابدیو ها را روی 1 تا 8 تنظیم کنید .برای شروع هم colorthreshold را روی 0.01 رها کنید ، noise threshold در پانل تنظیمات برای کنترل نویز هست .
بی شک شما از هر موتور رندری که خواستید می توانید استفاده کنید و بالاخره به این بستگی داره که چطور کارتون را مدیریت کنید و چقدر زمان داشته باشید . هنرمندان سه بعدی که از موتورهای رندر مرسوم (که بر اساس GPU نیستند) استفاده می کنند ، می توانند سر موقع رندرهای خودشون را آماده کنند درست مثل اونهایی که از روشهای سریع تر استفاده می کنند . همش بستگی داره که چطور پردازشتون را مدیریت می کنید .
من از bruth force خوشم میاد چون واقعا بعضی وقتها از IM/LC (لایت کش / ایردینس مپ - مترجم) سریعتر هست . (یا حداقل می شه گفت با تنظیمات یکسان کیفیت بهتری ارائه می کند ) . البته مشکلات خودش را هم داره که ممکنه رندرتون را منفجر کنه ! پس مواظب باشید .
برای اینکه مطمئن شروع کنید ، شاید IM/LC خوب باشند . اگه با کیفیت زیاد مشکلی ندارید می توانید هنوز با اونها کار کنید ، این یکی از نقاط قوت بسیار بزرگ V-ray هست که به شما تقدیم کرده .
من خیلی به پیشرفت های تکنولوژی GPU علاقه مندم . من الان یک کارت گرافیک 3GB وی رم دارم ، ولی هنوز هم جا برای بهتر بودن داره .موقع کار با موتورهای رندر unbiased خیلی عملکرد خوبی داره و در موقع کار با موتور V-ray هم عملکرد مطمئن و سریعی داره .
از اونجایی که ما همیشه برای بالا بردن کیفیت و پایین آوردن زمان رندر در تلاشیم ،حقیقتن من هیچ پایانی برای این مسابقه سرعت سراغ ندارم . البته که یک رندر فارم محکم تر در موقع رندر می ایسته و قویتر کار می کنه ... ما هنرمندان 3 بعدی ربات نیستیم ، پس ما هم زمانهای بیکاری داریم که می تونیم از اونها برای گرفتن رندر استفاده کنیم و باقی زمانها رندر کثیف ارائه کنمی .
(به واقع همینطوره ، همیشه بهترین مکس کارهای دنیا هم توی هارد کامپیوترشون پر از مزخرفاتی هست که به عنوان رندر تقدیم مشتری می کنند و فقط رندرهای خویشون را نشون شاگردهاشون می دن ، این نباید موجب کم شدن اعتماد به نفس شما بشه - مترجم
پست پرداکشن / فتوشاپ
به این مرحله از کار پٌست پرداکشن (پس تولید - مترجم) می گویند اما از نظر من نقش بسیار مهمی مثل مرحله رندر ایفا می کنه . شبیه سازهای بسیاری هستند که هنر اصلیشون را در اینجا به نمایش می گذارند . پس لطفا این را کم ارزش نکنید .
راهی که من در این مرحله باید بروم بستگی به هدفی داره که از ابتدا مشخص کرده ام . به مقدار زمانی که روی رندر هم گذاشته باشیم بستگی دارد .درست کردن تصاویر برای یک مسابقه تفاوت بسیاری با آماده کردن اونها برای چاپ مثلا یک محصول تبلیغاتی دارد .فرآیند کارهای که باید انجام شود کاملا متفاوت هست .
در یک پروژه تجاری ، مرحله پست پروسس کاملا ناچیز می باشد . بیشتر چیزی که ارائه می کنید با رندر ساخته شده ، یک عکاس ابزار قدرتمند یک CG کار را در دستش ندارد و بیشتر اوقات کاری که در این مرحله روی عکس انجام می شه جزئی است ، (منظور عکاسی معماری است .... سایر زمینه ها ممکنه پست پرداکشن شدید انجام بشه ) . در حرفه ما بیشتر موتورهای رندر امروزی توانایی ساختن رندرهای فوتورئالیستی هستند ، این دیگه بستگی به خود شما داره که چطور شیرجه بزنید داخلش و از حداکثر پتانسیل استفاده کنید . اگر شما روی همه جنبه های پروژه مثل مدلینگ - ترکیب بندی - نورپردازی - متریال - تکسچرینگ و ... درست کار کنید اون زمان شما در موقعیتی هستید که رندر خام (raw) شما همون رندر نهایی هست و اون زمان به حداقل پست پرداکشن ، دقیقا همانند عکاسها نیاز دارید .
نکته کوچکی که اینجا برای بهتر شدن کار می خواهم به شما یاد بدهم ،کم کردن یه چیزهایی هست به جای اقزودن اونها در پست پرداکشن ، برای مثال زمانی که شما می خواهید چیزی زرد تر به نظر برسه ، آبی را کم کنید . گاهی اوقات این ظرافت ها تاثیر زیادی در نتیجه نهایی می گذارد . این ممکنه یه کم مبهم به نظر برسه ، می دونم ، ولی این کار به شما کمک می کنه جلوی اورکسپوز شدن تصویر را بگیرید و تعادل رنگ را حفظ کنید و رنگها را روی لول مینیمم خودشون حفظ کنید .
پس در نهایت امیدوارم با اندوخته های ناقص خودم خستتون نکرده باشم، بعضی بخش ها صحبت های پیش پا اقتاده به نظر می رسند اما برای حفظ یکپارچگی مطلب مجبور شدم ذکر کنم.
تحریریه معماری آرل
نوشته :Lasse Rode
گرداورنده : گیتامطلب نژاد