Рендер-движок: что это такое и как его выбрать

В работе с 3D-моделями важно не только выбрать подходящую программу для моделирования. Чтобы ваш интерьер в 3ds Max или персонаж в Maya предстали во всей красе, необходимо произвести процедуру рендеринга. Среды для моделирования, конечно, предоставляют свой внутренний инструментарий, но для по-настоящему качественного и впечатляющего результата потребуются специальные программы и плагины – рендер-движки.

Для новичка в 3D это может оказаться проблемой: множество вариантов на выбор, а как этот выбор сделать – непонятно. В сегодняшней статье мы познакомим вас с главными представителями рынка рендер-движков, оценим их пригодность для различных задач и сделаем вывод: что же подойдет именно для вашей работы? Поехали!

Какие бывают рендер-движки

Прежде чем оценить все плюсы и минусы отдельных программ, нам стоит определить: а какие основные направления в рендеринге вообще существуют? Рендер-движки грубо можно разделить на два больших направления по принципу их работы: рендер в реальном времени и «долгий рендер». Основным различием между ними можно назвать использование графического процессора (GPU) для real-time и центрального (CPU) — для «долгого» рендера. Стоит, однако, отметить, что в обоих типах можно как встретить поддержку технологии трассировки лучей (ray tracing), так и её не найти, из чего можно выстроить другую классификацию. Мир рендер-движков богат, но наиболее остро различия проявляют себя именно при указанном делении.

Рендер в реальном времени

Первое направление представлено, в основном, игровыми движками: Unreal Engine, Unity, CryEngine, Frostbite,

Source и т.д. Видеоигры требуют моментальной обработки десятков кадров, что накладывает ограничения на реалистичность и глубину обработки отдельно взятого изображения. Однако эти программы незаменимы для быстрого просчета динамического изображения, а потому применяются не только в игровой, но и, к примеру, в киноиндустрии. 

Кроме игровых к «рил-тайм рендерерам» относят специализированные движки для архитектуры, ландшафтного дизайна и дизайна интерьеров/экстерьеров: Lumion, V-Ray Vision, Enscape. Их высокая скорость обработки достигается сравнительно более низким качеством света и материалов, весьма условной реалистичностью и риском получить изображение с артефактами. Рассмотрим отдельные примеры программ для рендера в реальном времени.

Unreal Engine

Игровой движок, созданный компанией Epic Games в 1988 году. Распространяется как независимая программа, включающая среду для разработки и иные инструменты. В настоящий момент существует уже в 5-й своей итерации. Unreal Engine 5, пожалуй, самый продвинутый в графическом плане игровой движок: трассировка лучей, технологии Nanite (различный уровень детализации на разных дистанциях) и Lumen (продвинутое глобальное освещение) и активное применение нейросетей позволяют получать отличную динамическую картинку. По этой причине Unreal Engine активно применяется в игровой индустрии, кино и анимации. Стоит отметить и богатый инструментарий вкупе с большой библиотекой материалов. Итого:

Плюсы Unreal:

   ○ Лучшее качество рендера среди прочих игровых движков;

   ○ Гибкий инструментарий, наличие большой коллекции материалов;

   ○ Бесплатное ПО;

Минусы:

   ○ Требовательный к ресурсам компьютера движок;

   ○ Уступает «долгим» движкам в качестве картинки;

   ○ Пользователь обязан выплачивать роялти, если его игра приносит определенную сумму ежеквартально.

Вердикт: Unreal Engine отлично подойдет для работы с видеоигровой графикой, визуальными эффектами и создания анимации, но не слишком удобен для прочих отраслей 3D.

Unity

Пожалуй, один из самых (если не самый) популярных игровых движков. Созданный в 2005 году, Unity за практически 20 лет развития сумел завоевать рынок геймдева: более 50% мобильных игр сделаны именно с помощью этой программы, а в онлайн-магазине ПК-игр Steam игры на базе Unity занимают около половины от всего ассортимента. Как так вышло и почему Unity используют не только для разработки игр? Основных причин несколько.

Первая — цена. В отличие от иных решений, Unity позволяет использовать движок в коммерческих целях абсолютно бесплатно, пока доход компании или лица не превышает определённой суммы в год. Но даже платные подписки отличает весьма демократичный ценник и доступ к некоторым дополнительным услугам.

Вторая — гибкость. Unity представляет собой фундамент, на который можно надстроить необходимый для вашего проекта инструментарий. Это позволяет использовать Unity и в мобильной головоломке Bad Piggies, и в брутальном шутере Escape from Tarkov, и в MMORPG со стилистикой аниме Genshin Impact, и даже в архитектурном проекте. Вы можете настроить среду самостоятельно или использовать готовые решения (как ассеты мебели для визуализации, так и целые системы для симуляции реалистичного света).

Третья — кроссплатформенность. Unity поддерживается большинством платформ — от интернет-браузера и Windowsи до консоли Nintendo Switch и «умного» телевизора. Сам же Unity поддерживает множество форматов файлов и по всеядности сравним с Autodesk 3Ds Max. Это позволяет собирать сцены из моделей и текстур самого разного происхождения.

Четвёртая, самая важная для нас — Unity обладает собственной технологией рендера в реальном времени с гибкой настройкой. Двумерные, трёхмерные и гибридные сцены, «мультяшная» стилистика или фотореализм интерьерной визуализации — при должном мастерстве Unity подойдёт для любой из этих задач.

Итак, подведём итоги:

Плюсы Unity:

   ○ Доступна бесплатная лицензия;

   ○ Гибкий инструментарий и настраиваемая среда разработки, поддержка готовых решений (плагинов);

   ○ Поддержка большинства платформ и форматов файлов;

   ○ Гибко настраиваемый рендер;

Минусы:

   ○ Необходимость знания языка программирования C# для тонкой настройки;

   ○ Графически более слабое решение, чем Unreal Engine 5;

Вердикт: Unity – одно из лучших решений на рынке игровых движков. Благодаря политике лицензирования, настраиваемой среде и встроенной технологии рендера, Unity может пригодиться не только для создания игр, но и для архитектурной, интерьерной и промышленной визуализации.

OctaneRender

Один из самых распространённых real-time рендер-движков. Вышедший в 2009 году OctaneRender стал первым движком в реальном времени, работающим на графическом процессоре. Прошло немало лет, но OctaneRender остаётся популярным решением для самых разных задач: от качественных спецэффектов в связке с Adobe After Effects и до создания игровых кат-сцен с помощью плагина для Unity. Чем же цепляет этот рендер-движок?

OctaneRender основан на законах физики, что обеспечивает нам реалистичный результат без особых трудностей. Активное применение нейросетей помогает в шумоподавлении в сложных сценах и масштабировании изображений без потери качества. Движок прекрасно справляется с объёмным рендером частиц, будь то облака или взрывы. А в быстром освоении логики OctaneRender помогает система нодов. Каковы же основные преимущества и недостатки?

Плюсы OctaneRender:

   ○ Физически верная визуализация;

   ○ Продвинутая система частиц;

   ○ Интуитивно понятная система нодов;

   ○ Платная подписка включает не только OctaneRender, но и многие другие программы от OTOY;

Минусы:

   ○ Платная лицензия с ежемесячной оплатой;

   ○ Поддерживается только видеокартами NVIDIA с технологией CUDA;

   ○ Периодические проблемы со стабильностью работы.

Вердикт: OctaneRender остаётся практически универсальным решением для самых разных задач. Если вы — счастливый владелец подходящей видеокарты от NVIDIA, этот движок пригодится вам и в дизайне интерьеров, и в рекламной визуализации, и даже в разработке игр на Unity.

Autodesk Arnold

Arnold – один из лучших рендер-движков, работающих в реальном времени. За время своего существования он успел отметиться при создании многих фильмов и сериалов: кинокомиксы Marvel, «Игра Престолов», «Бегущий по лезвию 2049», «Мандалорец» и другие проекты задействовали мощности этого рендер-движка для создания качественных визуальных эффектов.

Современные версии Arnold активно применяют технологию трассировки лучей на базе видеокарт Nvidia линейки RTX и эффективно распределяют ресурсы компьютера с помощью многопоточных вычислений. Таким образом, с помощью Arnold можно получить фотореалистичную картинку, изменяемую в реальном времени. Какие сильные и слабые стороны данного рендер-движка можно выделить?

Плюсы Arnold:

   ○ Эффективное использование ресурсов компьютера;

   ○ Фотореалистичные изображения с продвинутым светом;

   ○ Возможность использовать движок как плагин для 3ds Max, Maya, Cinema 4D, Houdini, Katana и Softimage;

   ○ Высококачественный рендер шерсти и различных частиц (дыма, пара и проч.);

Минусы:

   ○ Эффективное применение трассировки лучей потребует от вас приобрести видеокарту из линейки Nvidia RTX;

   ○ Программа распространяется по платной подписке.

Вердикт: Autodesk Arnold пригодится почти любому «тридэшнику». Как уверяют разработчики, их рендер-движок успешно применяют и в дизайне интерьеров, и в кино, и в анимации, и в игровой индустрии. Если вы готовы исправно платить Autodesk кругленькую сумму, Arnold определённо заслуживает вашего внимания.

Lumion

Пришло время уделить внимание рендер-движкам для архитекторов. Представлять это направление будет Lumion. Его отличает исключительная простота освоения и получение предварительного результата рендера прямо в процессе работы. В версии 2023 года появилась поддержка трассировки лучей, что значительно улучшило качество картинки при финальном рендере.

Тем не менее, Lumion проигрывает в красоте и качестве как игровым движкам, так и программам без рендера в реальном времени. Её предназначение достаточно узкое, не-архитекторам Lumion вряд ли покажется полезным ПО. Итак:

Плюсы Lumion:

Низкий порог вхождения;

   ○ Относительно низкие системные требования;

   ○ Результат работы видно в реальном времени;

   ○ Готовый набор материалов;

Минусы:

   ○ Программа доступна только на ОС Windows;

   ○ Узкая направленность, как следствие – практичность вместо качества картинки.

Вердикт: Lumion подходит для архитектурного моделирования, а также ландшафтного и интерьерного дизайна. Но если требуется наиболее качественная визуализация, следует обратить внимание на другие движки.

Redshift

Движок Redshift – это особый случай. Мы поделили рендер-движки на real-time и «долгие», держа в уме, что первые опираются на мощности графического процессора, а вторые — на возможности центрального. Однако Redshift, созданный в 2014, с самого начала позиционировал себя как первый движок на рынке, полностью основанный на GPU-ускорении. Что это даёт?

Redshift используется в качестве плагина для большинства популярных программ: Autodesk Maya и 3Ds Max, Cinema 4D, Blender, Houdini и других. От движков рендера в реальном времени его отличает доступ к гибкой технической настройке и фактическая невозможность увидеть результат здесь и сейчас. Но и к «долгим рендером» Redshift не отнесешь: он использует мощности графического процессора, что позволяет получать высококачественные изображения в считанные секунды (к примеру, рендер картинки выше занял всего 19 секунд). Казалось бы, идеальный вариант! Движок уверенно нашёл своих почитателей в самых разных отраслях визуализации. Но и у этого решения есть свои недостатки. Лицензию на Redshift не назовешь дешёвой, а огромное число настраиваемых параметров рендера потребует от вас прежде всего уяснить законы, по которым работает этот движок. Давайте взглянем на итог:

Плюсы:

   ○ Высочайшая скорость рендера;

   ○ Подробная настройка каждого аспекта визуализации;

   ○ Поддержка многими программами;

Минусы:

   ○ Дорогая лицензия;

   ○ Количество настроек требует от новичка глубокого погружения в работу движка, чтобы результат рендера соответствовал запросу;

Вердикт: Redshift — прекрасный компромисс между скоростью и высоким качеством. Если вы сумеете разобраться с настройками движка, результаты вас приятно удивят, будь вы арт-дизайнер или визуализатор интерьеров.

«Долгий рендер», или «увидимся в финале»

Итак, отойдём от игровых и архитектурных программ. Если страшное слово «FPS» не преследует ваш проект, если вам не требуется видеть здесь и сейчас, правильно ли дерево укрывает от солнца скамейку в каждом из положений, то почему бы немного не подождать? Похоже, вы готовы потерпеть десяток минут, а то и часы для самого лучшего результата визуализации. Тогда стоит рассмотреть другие рендер-движки, которые покажут ваш экстерьер или арт с самой выгодной стороны.

Corona

Графический движок, который отлично справится с визуализацией фактур, объёмным светом и каустикой. К любому элементу окружения можно применить освещение, добавить глубины и даже отредактировать погоду и время суток. Что ещё нужно для фотореалистичного интерьера или экстерьера? Пожалуй, только работа в тандеме с 3ds Max. Не даром данное сочетание очень популярно среди дизайнеров интерьеров: моделирование с возможностями 3ds Max и визуализация в Corona позволяет получить неотличимое от фотографии изображение будущего здания или помещения. Какие же плюсы и минусы у этой программы?

Плюсы Corona:

   ○ Высочайшее качество визуализации;

   ○ Гибкая работа с освещением и материалами;

   ○ Интегрирован для работы с 3ds Max и Cinema 4D;

   ○ Основан на реальной физике, поэтому достойный результат можно получить и без особой настройки;

Минусы:

   ○ Подходит только для ОС Windows;

   ○ Требует долгого рендера финального изображения;

   ○ Высокие системные требования.

Вердикт: Corona – отличный выбор для дизайнеров, пользующихся 3ds Max. За свои 30$ в месяц рендер-движок предлагает визуализацию профессионального уровня.

V-Ray

Не менее популярный и во многом сходный с Corona рендер-движок. Тем не менее, у него есть и свои особенности. V-Ray славится своей подробнейшей настройкой каждого элемента визуализации, он позволяет разделить процесс рендера на несколько компьютеров, а при взаимодействии с 3ds Max добавляет процедурные текстуры, облегчающие работу со сценой. V-Ray признан во многих отраслях: от дизайна интерьера и до рекламы – и совсем не без причин.

Плюсы:

   ○ Гибкая настройка параметров;

   ○ Фотореалистичная картинка;

   ○ Большое число руководств и решений от сообщества;

Минусы:

   ○ Высокий порог входа;

   ○ Требования к компьютерному «железу».

Вердикт: V-Ray остаётся достойным конкурентом Corona, пригодным для всех тех же задач. Новичку, быть может, V-Ray покажется более сложным в освоении, однако результат визуализации приятно удивит.

Cycles

Рендер-движок с открытым исходным кодом, изначально предназначенный для работы с Blender, но пригодный и для других программ. Отличительной чертой Cycles является настройка через так называемые ноды – блоки, собираемые в схемы. Бесчисленное множество комбинаций делает Cycles гибким и многозадачным инструментом, а модификации сообщества расширяют потенциал ещё сильнее.

Плюсы:

   ○ Бесплатное ПО – единственное целиком свободное к использованию и распространению решение для рендеринга в нашей подборке;

   ○ Гибкая настройка с помощью блочного программирования (ноды);

   ○ Плагины от сообщества;

Минусы:

   ○ Менее качественная визуализация, чем у платных аналогов;

   ○ Реже котируется в среде профессиональных дизайнеров и студий.

Вердикт: Cycles – отличный способ сэкономить на дорогих подписках и получить в своё распоряжение удобный инструмент. Тем не менее, в профессиональной среде визуализаторов интерьеров, ландшафтных дизайнеров, игровых дизайнеров и других работников 3D предпочтение отдаётся платным решениям. Имейте  это в виду, если планируете работать визуализатором в студии.

Итог

Мы рассмотрели лишь некоторые рендер-движки, представленные на рынке. В реальности их существует ещё огромное множество, каждый имеет свой набор инструментов, спектр задач и ряд ограничений. Чтобы вам проще было анализировать тот или иной движок, мы предлагаем использовать небольшой чек-лист:

   ○ Из какой вы сферы 3D?

   ○ Какой программой для моделирования вы предпочитаете пользоваться?

   ○ Вам важнее скорость или максимальное качество?

   ○ Каков ваш бюджет?

   ○ Насколько у вас мощный ПК?

Ответив на эти вопросы, вы сумеете на этапе знакомства с рендер-движком определить, будет ли он для вас полезен и удобен. В наше время всё большую популярность завоёвывают решения, работающие с графическим процессором — советуем приглядеться именно к этой группе рендер-движков. Далее обязательно ознакомьтесь с документацией, темами на форумах и обучающими видео. Надеемся, что именно ваша визуализация окажется самой сочной и глубоко проработанной. До скорых встреч!