بهبود عملکرد رندر

روش‌های زیادی برای بهبود عملکرد رندر وجود دارد که در این بخش از تک ادیتور آن را بررسی خواهیم کرد. بهبود عملکرد رندر یعنی کاهش زمان و مصرف منابع هنگام تبدیل صحنه سه‌بعدی و تصویری به تصویر نهایی. بدون آنکه کیفیت لازم برای پروژه از دست برود. این کار هم در زمان توسعه مفید است و هم در فرایند تولید نهایی می‌تواند موثر باشد. در ادامه این مطلب راهکارها، مزایا و معایب و نکات عملی را به صورت جامع ارائه می‌دهیم.

اصول کلی بهبود رندرگیری

با رعایت این اصول می‌توانید روند رندرگیری را بهبود دهید.

• همیشه قبل از تغییرات بزرگ، یک (خط پایه) از زمان رندر و مصرف حافظه بگیرید تا اثر تغییرات قابل اندازه‌گیری باشد.
• هدف را مشخص کنید. ابتدا از خود بپرسید آیا می‌خواهید زمان پیش‌ نمایش (viewport) را کم کنید یا زمان رندر نهایی را؟ زیرا این روش‌ها تفاوت دارند.
• بهینه‌ سازی باید متناسب با مرحله کاری باشد. لوکال، پیش‌ نمایش، یا رندر نهایی با بالاترین کیفیت باید انجام شود.

بهبود سخت ‌افزار

یکی از سریع‌ترین راه‌ها برای تاثیر گرفتن، بهبود سخت افزار است.

• ارتقا CPU و GPU می‌تواند کمک بزرگی به به بهبود عملکرد نرم افزارهای شما داشته باشد. مثل برخی موتورهای رندر (مثل Cycles, Arnold, Redshift) که از GPU سریع‌ترند. اما بعضی دیگر روی CPU بهتر کار می‌کنند. به طور کل انتخاب سخت‌ افزار مناسب بسیار مهم است.
• دومین گزینه حافظه (RAM/VRAM) است که برای ارتقا مفید می‌باشد. زیرا کمبود حافظه سبب می‌شود تا استفاده از فضای تبادل (swap) و افت شدید سرعت اتفاق بیفتد. افزایش RAM یا VRAM معمولاً فوری‌ترین روش بهبود است.
• با استفاده از دیسک NVMe می‌توانید روند رندر را بهبود بخشید. زیرا برای بارگذاری بافت‌ها و کش رندر، SSD سریع کمک بزرگی به شما می‌کند.
• استفاده از شبکه یا Render Farm در چنین مواقعی لازم است. به خصوص برای رندرهای حجیم، تقسیم کار روی چند سیستم (شبکه یا سرویس ابری) زمان را خطی کاهش می‌دهد. اما باید در نظر داشته باشید که هزینه و پیچیدگی را افزایش می‌دهد.

تنظیمات موتور رندر

• اگر به دنبال تنظیمات کارآمد هستید تنظیمات مرتبط با Samples یا نمونه‌برداری در کاهش و تعیین تعداد پرتوهای نور در هر پیکسل موثر است.
• تنظیمات Denoisers که مرتبط با استفاده هوشمند از دنویز بوده و برای کاهش samples مورد نیاز می‌باشد. تنظیم دنویز در پس‌فرآیند عملکردی بهتری از خود نشان می‌دهد.
• در بازتاب عمیق و شفافیت (Max bounces) در کاهش تعداد bounces به اندازه‌ای که تاثیر بصری کمی داشته باشد.
• پراکسی (LOD) در استفاده از نسخه‌های سبک‌تر از هر شی در پیش نمایش یا نمای دور
• کش‌ها (texture/geometry cache) که مرتبط با فعال‌سازی و مدیریت کش برای بارگذاری سریع‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بهینه‌سازی هندسه و مش

• برای بهبود عملکرد رندر می‌توان حذف پلِین‌ها و رئنداژهای نامرئی را تجربه کرد.
• استفاده از مش‌های لوپت (LOD) برای آبجکت‌های دور نیز می‌تواند موثر باشد.
• ادغام مش‌های ایستا (merge static meshes) برای کاهش draw calls استفاده می‌شد.
• کاهش عدد پلی‌گان‌ها تنها تا جایی که کیفیت دیداری حفظ شود. شما می‌توانید از ابزارهای پروکسی و ری‌تپولوژی استفاده کنید.

بافت‌ها و تصاویر

• با استفاده از فرمت‌های مناسب می‌تواوید بافت‌های حجیم را به فرمت‌های فشرده مخصوص GPU (مثل .tx یا mipmapped formats) تبدیل کنید.
• همچنین می‌توان اندازه بافت را متناسب با نیاز مثلاً 4K تنها برای close-up کاهش دهید تا سرعت رندرگیری بهبود یابد.
• استفاده از mipmaps و streaming texture نیز می‌تواند موثر باشد تا فقط بخش‌های لازم بارگذاری شوند.
• ترکیب و آلبوم‌ بندی (texture atlasing) برای اشیا کوچک متعدد نیز از دیگر راه‌های ارتقا رندر محسوب می‌شود.

نورپردازی و شیدینگ

• اگر قصد دارید رندرگیری ساده‌تری داشته باشید، بهتر است نورهای غیرضروری را حذف یا به نورهای ساده‌تر تبدیل کنید.
• همچنین می‌توانید از IBL با رزولوشن مناسب استفاده کنید، به جای آنکه تعداد زیادی نور کوچک به کار گیرید.
• از نمونه‌ برداری جهانی (GI) پاک‌ سازی‌ شده یا bake کردن نور در موارد ثابت کمک بگیرید.
• شیدرهای پیچیده و procedural را در پیش‌ نمایش ساده کنید یا در صورت امکان بیک‌ش کنید.

شبیه‌سازی‌ها

• در مواردی همچون فیزیک، پارچه، ذرات و… می‌توان از شبیه سازی کمک گرفت. اما اگر بخواهیم شبیه سازی را آسان‌تر رندرگیری کنیم بهتر است شبیه‌سازی را در رزولوشن کمتر انجام دهیم و نتیجه را cache یا bake کنیم.
• شما می‌توانید برای تعداد زیاد ذرات از instancing استفاده کنید.
• هنگام LOD برای سیستم‌های ذره‌ای یا دود و آتش به کار ببرید.

موازی‌سازی و رندر فارم

• با کمک موازی‌سازی و رندر فارم می‌توان تا حد زیادی روند رندرگیری را بهبود دارد.
• شما می‌توانید به هنگام تقسیم تصویر (bucket/tile) یا فریم‌ها بین چند ماشین تقسیم کنید.
• به I/O و همگام‌سازی توجه داشته باشید
• زیرا زیاد بودن نودها بدون فضای مشترک سریع و قابل اتکا ممکن است باعث کندی شود.
• هزینه و زمان در این روند تاثیر متقابل دارند. مزیت زمان مقابل هزینه بیشتر قرار دارد و برای آن برنامه‌ریزی اقتصادی لازم است.

پروفایلینگ و دیباگ

• در حالت پروفایلینگ و دیباگ می‌توانید برای بهبود عملکرد رندر از ابزارهای پروفایلینگ موتور رندر استفاده کنید. در این صورت خواهید دید که گلوگاه کجاست (CPU-bound, GPU-bound, I/O-bound, memory).
• اما به این نکته توجه داشته باشید که تست‌ها را با صحنه‌های نمونه و معیارهای دقیق انجام دهید.

مزایای بهبود عملکرد رندر

• در صورتی که خروجی گرفتن یا همان رندرگیری را بهبود دهید، می‌توانید از این مزایا بهره‌مند شوید.
• سرعت بیشتر، فیدبک سریع‌تر در ویرایش و زمان کمتری برای برای رندر نهایی استفاده می‌کنید.
• هزینه کمتری برایتان دارد. مخصوصاً در رندر فارم‌های ابری یا هزینه برق در پروژه‌های بزرگ که کاهش می‌یابد.
• بهره‌وری بالاتر کار تیمی نصیب شما می‌شود. زیرا زمان انتظار کمتر و چرخه بازخورد کوتاه‌تر است.
• امکان رندر با کیفیت بالاتر در همان زمان یا کاهش هزینه برای همان کیفیت وجود دارد.
• آخرین مزیتی که میتوان برای این عمل ارائه داد، قابلیت مقیاس‌پذیری بهتر در پروژه‌های بزرگ است.
• برای گرفتن نتیجه‌ای بهتر می‌توانید از بهترین و کاملترین جعبه ابزار برای ادیت استفاده کنید.

معایب بهبود عملکرد رندر

• ممکن است با تغییر تنظیمات، دچار افت کیفیت بصری شوید. اگر بهینه‌ سازی بیش از حد باشد، نویز، جزئیات از دست رفته یا artefact ظاهر می‌شود.
• پیچیدگی مدیریت در تنظیم کش‌ها، نسخه‌های LOD و رندر فارم اتفاق می‌افتد، در نتیجه مدیریت بیشتری می‌طلبد.
• هزینه ارتقا سخت‌افزار از مهمترین معایب انجام این کار است. زیرا ارتقا RAM/VRAM و NVMe هزینه دارد.
• زمان اولیه تنظیم باید در نظر گرفته شود. زیرا لازم است زمان صرف شود تا تنظیمات و پروفایلینگ انجام شود.
• بین پیش‌نمایش و رندر نهایی ناسازگاری وجود دارد. زیرا ممکن است چیزی در پیش‌ نمایش خوب باشد ولی در رندر نهایی تفاوت کند. در نتیجه نیاز به تست دارد.

هوش مصنوعی برای بهبود کیفیت رندر

علاوه بر روش‌هایی که گفته شد، می‌توان با موتور رندر هوش مصنوعی کیفیت رندر را بهبود داد. در این بخش چند رندر AI معرفی می‌کنیم تا بتوانید از قابلیت‌ آنها بهره‌مند شوید.

هوش مصنوعی NVIDIA OptiX AI Denoiser

این ابزار برای حذف نویز در چند میلی‌ثانیه کاربرد دارد و امکان کاهش samples تا ۲–۵ برابر را به شما می‌دهد. همچنین می‌تواند تصویر نهایی بسیار تمیزی تولید کند‌.

هوش مصنوعی Intel Open Image Denoise (OIDN)

دنویز برای رندر نهایی طراحی شده و به بهبود نرم و واقعی بدون artifacts عجیب کمک می‌کند. این ابزار کیفیت بسیار بالا در جزئیات دارد و به GPU قوی نیاز ندارد.

هوش مصنوعی Topaz Gigapixel AI

کاربرد آن برای چاپ پوستر، ارائه به مشتری و رندرهای کم‌کیفیت است که می‌خواهید آنها را نجات دهید. این ابزار به افزایش واقعی کیفیت، نه فقط بزرگ کردن تصویر کمک می‌کند. همچنین بهترین خروجی را در میان ابزارهای upscaler دارد.

هوش مصنوعی Topaz Denoise AI

گرچه این ابزار نیاز به سیستم نسبتا قوی دارد اما برای حفظ بافت‌ها بهتر از برخی دنویزرهای داخلی مناسب می‌باشد. همچنین مناسب برای انیمیشن (با مدل مخصوص video) است.

هوش مصنوعی Unreal Engine AI Upscaler & DLSS

اگر رندر realtime انجام می‌دهید که بیشتر برای معماری، محصول و انیمیشن سریع کاربرد دارد، این ابزار می‌تواند DLSS / TSR AI کیفیت خروجی را بالا ببرد. همچنین کیفیت بهتر رندر realtime را به شما ارائه می‌دهد. در نهایت فریم‌ ریت بالا با خروجی تمیز خواهید داشت.