Render Nedir? Render Alma Programları ve CPU-GPU-Gerçek Zamanlı Render

1. Render Nedir?

Render, üç boyutlu olarak tasarlanmış mekân ve bu mekân içerisinde modellenmiş objelerin, bir kamera açısından objelerin yüzey özellikleri ve mekandaki ışıkların aydınlatma değerlerinin birebir bilgisayar tarafından hesaplanmasıyla renklendirmesi ve gösteriminin yapılması işlemidir.

Render, bilgisayar destekli tasarım programlarında, kurgu, montaj ve efekt programlarında yer alan bir terimdir. Render teriminin Türkçe’de tam olarak karşılığı olmasa da Görüntüleme kavramı render terimi yerine kullanılabilmektedir. Aynı zamanda görüntü terimi de render yerine tercih edilebilmektedir.

Üç boyutlu tasarım alanında en çok kullanılan sözcüklerden biri olan render Türkçe’de “sunmak”, “derlemek” anlamına gelir. Render teriminin teknik anlamı ise sahnede var olan objelerin verilen komutlar doğrultusunda bir takım matematiksel hesaplamalar yapılarak en son geldiği sunuş halidir.

Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımları sayesinde dijital nesneler oluşturulabilir ve onlara gerçekmiş gibi imaj verilebilir. Gerçekçi bir render almak için ilk önce nesnenin doğru bir biçimde üç boyutlu olarak modellenmiş olması gerekir. Oluşturulan modellerin, çeşitli malzeme, doku, ışık, renk ayarlamaları yapıldıktan sonra projenin istenilen kısmına sanal kamera yerleştirilir. Bir takım teknik işlemden sonra arzu edilen veriler, bilgisayar destekli tasarım programına girilir. Bu kısımda genellikle görüntünün boyutu, kalitesi, ışık ayarları, ışığın yansıma şekli gibi çeşitli parametreler yer almaktadır. Bu işlemin ardından görüntü elde edilir.

Bilgisayar destekli tasarım programında üç boyutlu olarak oluşturulmuş objelere, materyaller atandıktan sonra nesnelerin gözükmesi ve görüntüsüne biçim vermek için aydınlatma sistemi kullanılır. Bu işlemin öncesinde veya sonrasında sahneye eklenen sanal kamera ile sahnenin görüntülenmek istenen yerleri ve görselin boyutu belirlenir. Bu işlemin ardından programa girilen veriler ve programa verilen komutlar doğrultusunda bilgisayar üzerinde çeşitli matematiksel hesaplamalar yapılır. Bu hesaplama işlemi, render olarak tarif edilir. Render işleminin hızını ve süresini belirleyen çeşitli değişkenler vardır. Bu değişkenlerin başında bilgisayarda kullanılan yazılım ve bilgisayarın sahip olduğu donanım özellikleri gelir. Aynı zamanda çalışmadaki poligon sayısı, kullanılan materyaller, ışık kaynakları, kamera ayarları render hızı ve süresini etkilemektedir.

2. Render Programları

Üç boyutlu tasarım programlarının birçoğu kendi içerisinde render hizmeti sunar. Bunun yanı sıra render alma işlemi için render motorları kullanılmaktadır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan render programları;

• V-ray,
• Redshift,
• Arnold,
• Cycles,
• Renderman
• LuxRender,
• Mental Ray,
• Key Shot

gibi yazılımlardır. Render motorlarında ışık dağılımı fiziksel hesaplamalar ile yapılmaktadır. Bu durum görüntüde gölge oluşturma ve ışık dağılımı gibi işlemlerde gerçekçiliği artırır.

Render teknolojilerinde gerçek zamanlı ve gerçek zamanlı olmayan iki farklı render teknikleri bulunmaktadır. Gerçek zamanlı render (Real-Time) işleminde, sahne içinde ışık, renk ve doku özellikleri aktif bir şekilde görüntülenebilir.  Gerçek zamanlı olmayan render işleminde ise, görüntünün elde edilmesi için sahnenin matematiksel olarak hesaplanması gerekmektedir. Real-time render teknolojisinin sahneyi aktif olarak gösterebilmesi, mimarı alanlarda yaygın olarak tercih edilmesine neden olmaktadır

Gerçeğe yakın render görüntüleri fotogerçekçi (fotorealistik) render olarak adlandırılır. Fotogerçekçi render elde etmek için programı kullanan kişi kullandığı bilgisayarın teknik özelliklerini bilmeli ve kullanmış olduğu bilgisayar destekli tasarım programına hakim olmalıdır. Bilgisayar destekli tasarımın yapılabileceği bir program ve render motoru, fotogerçekçi bir çalışmanın ortaya çıkması için yeterli değildir. Fotogerçekçi bir çalışma için en önemli unsur onu kullanan kişinin bilgisi ve kabiliyetidir. Fotogerçekçi görüntü imkanı sunan render motorları gerçek yaşamı temel alan yazılımlardır. Bu yazılımlarda yer alan; ışık, malzeme ve kamera özellikleri tamamen gerçek yaşamı taklit eder bu prensipte çalışır.

3. CPU Render Teknolojisi

CPU (Central Processing Unit) Türkçe’de merkezi işleme birimi anlamına gelmekle beraber bilgisayarın tüm temel işlemlerini hesaplayan donanımdır. CPU’larda çekirdek sayısı ne kadar arttırılırsa alınacak performansta o kadar iyi olacaktır. İşlemci tabanlı render motorları, Vray, LuxRender, Mental Ray, Arnold, KeyShot gibi bazı render yazılımlarıdır. CPU render teknolojisinde render işlemi için kullanılan işlemcilerin çekirdek sayıları render sürelerinde farklılıklar oluşturabilmektedir. CPU render işlemi esnasında zaman kazanmak için animasyon stüdyoları “Render Farm” olarak tanımlanan özel bilgisayar alanları oluşturmaktadır. Render farmlar için geliştirilen 2 veya 4 işlemciyi aynı anda çalıştırma imkânı sunan anakart donanımları görülmüştür.

4. GPU Render Teknolojisi

GPU (Graphics Processing Unit) Türkçede grafik işlemci birimi anlamına gelmektedir. Bilgisayar üzerinde yapılan işlemlerin, yazı ve grafiklerin oluşturulması sırasında monitör ve CPU arasında görev yapmakta olan dönüştürücülerdir. Ekran kartı işlemcisi olarak ta tanımlanabilir. Günümüzde iki büyük ekran kartı firması olarak AMD ve Nvidia vardır. Bu iki firma arasındaki rekabet GPU ekran kartı işlemcilerini geliştirmekte ve güçlendirmektedir. Ekran kartı birimlerinde oluşan bu gelişmeler, GPU teknolojisini kullanan render motorlarının sayısını artırmaktadır.

GPU’da iki farklı görüntü oluşturma yöntemi vardır. Nvidia ekran kartı için CUDA ve AMD grafik kartı için OpenCL mimarileri kullanılmaktadır. CUDA, Nvidia tarafından desteklenen bilgisayarın işlem gücünü artıran ve GPU görüntülemesi için destek sağlar. OpenCL, AMD grafik kartları tarafından GPU görüntülemesi için destek sağlar.

5. Gerçek Zamanlı (Real-Time) Render Teknolojisi

Gerçek zamanlı render, yapılan işin sonucunu beklemeden görmemizi sağlar. Üç boyutlu bilgisayar programlarında sis ve alan derinliği gibi uzun süren efektli sahnelerin işlenmesi bile gerçek zamanlı render teknolojisinde beklenmeden sonuçlanmaktadır. Gerçek zamanlı olmayan render işleminde tek bir kare görüntü elde etmek için render motoru, sahnede yer alan objelerin poligon sayısı, ışık ayarları, doku ve kaplama bilgisi gibi değerleri matematiksel olarak bir işlemden geçirmektedir. Klasik render motorlarının fiziksel tabanlı olması, sahnenin analiz edilirken yapılan matematiksel işlemlerin zaman almasına neden olmaktadır. Real-time render işleminde kullanılan render motorları, fiziksel render motorlarına göre aydınlatma ve gölgelendirme gibi işlemleri taklit etme yöntemleri ile yaptıkları için daha hızlı sonuç vermektedir. Real-time render teknolojisinin kullanıldığı alanlar başta oyun sektörü olmak üzere animasyon filmleri, mimari görselleştirmeler ve reklam animasyonlarıdır.

Kaynaklar: 
Murat BEREKET-3B ANİMASYON ÜRETİMİDE KULLANILANTEKNOLOJİLERDEN GPU RENDERTEKNOLOJİSİNİN İNCELENMESİVE ÖRNEK BİR UYGULAMA ÇALIŞMASI
ALİ KARAKURT- KONUT REKLAMLARINDA GÖRSEL YAPILANDIRMA
Cardoso, J. (2018). Create Photorealistic Exterior Renders with V-ray and 3ds Max. https://evermotion.org/tutorial /show/11070/create-photorealistic-exterior-renders-with-v-ray-and-3ds-max.
Akipek, F.Ö ve İnceoğlu, N.(2007). Bilgisayar Destekli Tasarım Ve Üretim Teknolojilerinin Mimarlıktaki Kullanımları. YTÜ Mim. Fak. E-Dergisi, 2 (4), 237-253. http://www.journalagent.com/megaron/pdfs/MEGARON 63825-ARTICLE-AKIPEK.pdf.