معرفی نرم افزار آنریل انجین و کاربرد آن در معماری

آنریل انجین (Unreal Engine) چیست؟

نرم افزار آنریل انجین (Unreal Engine) یک موتور بازی‌سازی پیشرفته است که توسط شرکت اپیک گیمز (Epic Games) به بازار عرضه شد و توانست به سرعت در بین کمپانی‌ها جایگاهی بیاید. این موتور بازی‌سازی در ابتدا در سال 1998 برای ساخت بازی‌های تیراندازی اول شخص معرفی شد، اما با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی امکانات جدیدی به آن اضافه شد و توانست در زمینه‌های مختلف تمام صنعت‌ها از جمله بازی‌های ویدئویی، واقعیت مجازی (VR)، واقعیت افزوده (AR)، انیمیشن‌ها (تولید فیلم و تیزر تبلیغاتی) و همچنین برنامه‌های کاربردی معماری و شبیه‌سازی‌های علمی استفاده شود.

کاربرد آنریل انجین در معماری

اکنون موضوعی که می‌خواهیم در این مقاله به آن بپردازیم این است که آنریل انجین چگونه می‌تواند به جامعه معماری کمک کند؟ و چه امکاناتی دارد که توانسته تا این حد در زمینه معماری پیشرفت و طرفداران خود را پیدا کرده و تا حدودی رغیب سرسختی برای نرم افزارهای رندرینگ حرفه‌ای مانند corona و V-ray باشد؟؟

سال‌ها پیش با رونمایی آنریل انجین 4، پیشرفت چشمگیری در رندرینگ لایو داشتیم. کیفیت بازی‌سازی به مراتب پیشرفت نمود و روند و فرآیند ساخت بازی آسان‌تر شد. مهم‌ترین ویژگی این نسخه که تحولی بزرگ ایجاد کرد، قابلیت برجسته‌ی light bake بودهپ که نورهای تابیده به اشیاء (object) را محاسبه می‌کرد و امکان کنترل کیفیت و دستیابی به نورپردازی یکپارچه‌ را فراهم می‌نمود.

به مرور زمان، با نهادینه شدن این تکنیک و موفقیت آن در پروژه‌های بزرگ، متخصصان رندر به این نتیجه رسیدند که می‌توان همین فرآیند را در پروژه‌های معماری نیز استفاده کرد. رندرینگ معماری نیز به نوعی مشابه بازی‌های کامپیوتری است که در آن واقع‌گرایی پروژه اولویت دارد. به همین سبب، کمپانی Epic Games تلاش کرد تا مانور تبلیغاتی بیشتری در زمینه معماری داشته باشد.

ویژگی‌های آنریل انجین

حال می‌خواهیم دلایل پیشرفت آنریل انجین در زمینه معماری و فاکتورهای مهم آن را که می‌توان به آن اتکا کرد مطرح کنیم:

1-  ارتباط عالی با سایر نرم افزارهای سه بعدی مانند max ، Sketch up و blender

2-  ارتباط نزدیک با کتابخانه Quixel بصورت رایگان 

3-  نورپردازی فیزیکال بی‌نظیر 

4-  رابط کاربری بسیار راحت و آسان 

5-  تکنولوژی AR و VR برای واقعیت افزوده 

6-  قابلیت مدلسازی و ویرایش 

7-  قابلیت ساخت انیمیشن با انواع دوربین‌های سینماتیک  

8-  سرعت بالای رندرینگ و پردازش به صورت ریل تایم (Real-time)

این موارد ویژگی‌های کلیدی آنریل انجین هستند که در ادامه بیشتر به آن می‌پردازیم. 

مدلسازی در آنریل انجین 

مدلسازی در آنریل انجین (Unreal Engine) به معنای ایجاد و مدیریت مدل‌های سه‌بعدی برای استفاده در بازی‌ها، شبیه‌سازی‌ها و دیگر پروژه‌های دیجیتال است. ابتدا باید در نرم افزار سه بعدی مرجع (مانند 3ds max)، فایل درست و اصولی داشته باشیم. برای مثال قبل از شروع کار با Unreal Engine در نظر گرفتن نکاتی ضروری است تا وقتی وارد این نرم افزار شدیم با مشکل روبرو نشویم. در ادامه به برخی از ویژگی‌ها و فرآیندهای مرتبط با مدلسازی در آنریل انجین اشاره می‌کنیم:

-    توپولوژی صحیح در مدلسازی

-    آبجکت‌های سالم و بدون مشکل

-    لایه بندی درست

-    تفکیک براساس متریال هر آبجکت 

-    نام گذاری آبجکت‌ها 

-    اختصاص UVM یا unwrap صحیح

-    خروجی فایل با پسوندهای مناسب مثل Data smith یا FBX

تفاوت آنریل انجین با دیگر نرم افزارهای معماری

پرسش بسیاری از افراد این است که؛ تفاوت Unreal Engine با سایر نرم افزارهای تخصصی رندرینگ در معماری چیست؟

در پاسخ باید عنوان نمود با هر نرم‌افزار و پلتفرم سه ‌بعدی، می‌توانید بهترین نتیجه را بدست آورید تا زمانی که بهترین عملکرد آن را پیدا کنید. هرچند این موضوع نیز به تنهایی برای انجام آن کافی نیست. برای مثال فرض کنید شما نرم افزار Corona Render را بصورت حرفه‌ای بلدید و در نظر دارید برای انیمیشن از آن استفاده کنید. اما میدانید که نیاز به سیستم رندرینگ خیلی قوی دارید، بنابراین در این پروژه کارایی ندارد؛ لذا نکته بسیار مهم آن است که که ما امکانات استفاده از آن را داشته باشیم. در نتیجه یکی از مزایای اصلی Unreal Engine سرعت بالای پردازش با GPU (کارت گرافیک) است که می‌توانیم چندین برابر CPU از آن خروجی بگیریم.

کتابخانه متریال Quixel Bridge

از دیگر مزایای Unreal Engine، استفاده از کتابخانه متریال و آبجکت‌های Quixel Bridge است که سراسر شگفتی و جذابیت بوده و میتوانیم با آن پروژه خود را یک مرحله به واقعی شدن نزدیک کنیم؛ چرا که کتابخانه Quixel به طور کل اسکن سه بعدی شده است. بدین معنی که آبجکت‌ها، سه بعدی و متریال‌ها نیز بصورت PBR هستند. هرچند این قابلیت با تمامی نرم‌افزارها سازگار است ولیکن با Unreal Engine همخوان‌تر بوده و می‌توان نتایج بهتری بدست آورد.

Real Time Rendering

مزیت دیگر Unreal Engine، ریل تایم بودن (Real Time Rendering) است؛ یعنی میتوانیم بصورت لایو از تغییرات نور و متریال با خبر شویم. به عبارت دیگر viewport دقیقا همان نتیجه رندر بوده و نیازی به رندر نیست؛ مگر برای خروجی انیمیشن که با ساخت سکانس میسر می‌شود. در ادامه به نحوه تولید انیمیشن نیز میپردازیم.

Lumen  

حال میرسیم به مهمترین و یکی از بهترین تکنولوژی‌های پردازش نور و سیستم Global Illumination بنام Lumen که از Unreal Engine 5 به نرم افزار اضافه شده است. این تکنولوژی بدین معناست که هر نوری به صحنه اضافه کنیم به صورت ریل تایم برایمان محاسبه کرده و بلافاصله میتوانیم بدون اینکه به bake کردن نور نیاز باشد، نتیجه را ببینیم. همین نکته سبب سرعت کار و دقت و یکپارچگی نور صحنه می‌شود که میتوان گفت یک جهش فناورانه به سمت نسل جدید سیستم پردازش نور بوده است. تکنولوژی Lumen از ابزار post process volume یا از project setting قابل دسترس است تا آن را فعال کنیم! 

Nanite 

Nanite یکی از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای است که با معرفی Unreal Engine 5 (آنریل انجین 5) به دنیای بازی‌سازی و شبیه‌سازی معرفی شد. این فناوری به طور اساسی نحوه مدیریت و نمایش هندسه پیچیده را تغییر داده و باعث افزایش کیفیت و عملکرد در پروژه‌های سه‌بعدی شده است. Nanite به چه معناست؟ به طور کل Nanite، هر آبجکت را به هزاران مثلث کوچیک تقسیم می‌کند تا پردازش آسان‌تر شود. در واقع به معنی مثلث بندی آبجکت برای محاسبه نور و متریال آسان‌تر است.

در نسخه‌های قبل از UE 5، برای جلوگیری از سنگین شدن صحنه و حفظ عملکرد، لازم بود آبجکت‌ها را بهینه سازی (Optimize) کنیم، مانند استفاده از حالت proxy در نرم افزارهای سه بعدی. اما با معرفی فناوری Nanite در UE5، این نیاز به طور قابل‌توجهی کاهش یافته است. اکنون میتوان به سادگی هر آبجکتی با هر تعداد پلی‌گان (Polygan) را به صحنه آورد و آن را به Nanite تبدیل کرد تا صحنه چندین برابر سبک‌تر شود. این ویژگی به ویژه برای گیاهان و فضاسازی بسیار مفید است. بنابراین، دیگر نیازی به سبک سازی آبجکت‌ها در نرم افزارهای سه بعدی وجود ندارد و می‌توان هر آبجکتی را مستقیماً در آنریل انجین به Nanite تبدیل کرد که این امر بهبود چشمگیری در سرعت کار و بهره‌وری ایجاد می‌کند.

BluePrints 

بخش مهم دیگری که در Unreal Engine برای خود شاهکار محسوب می‌شود، BluePrints بوده که قسمت برنامه نویسی است. شما باید بدانید که هرکاری که بخواهید میتوانید با بلوپرینت (BluePrints) انجام دهید. در معماری می‌توانیم به تغییر متریال یا آبجکت، تغییرات آب و هوا و ایجاد اثر باد روی پرده اشاره کنیم و در بازی‌سازی نیز بیش از 60٪ اتفاقات با بلوپرینت صورت می‌گیرد؛ بنابراین بطور کلی میتوان سفارشی سازی پروژه خود را با آن انجام داد.

شبیه‌سازی‌های تعاملی و واقعیت مجازی (VR) 

یکی دیگر از مباحث مهم Unreal Engine که در صنعت معماری و ساختمان بسیار مورد توجه قرار گرفته، استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی (VR) است. این تکنولوژی به معماران و طراحان این امکان را می‌دهد که پس از اتمام پروژه در نرم‌افزار، با استفاده از عینک‌های مخصوص VR (که به VR goggles معروف هستند) خود را در محیط پروژه تصور کنند و به طور واقعی در فضایی که هنوز ساخته نشده است، حرکت و تعامل داشته باشند.

 این روش چندسالی است که مورد توجه کارفرمایان قرار گرفته است و توسط کمپانی‌های بزرگ به عنوان بخشی از خدمات پرزانته ارائه می‌گردد. از برندهای معروف تولید کننده عینک‌های واقعیت مجازی می‌توان به HTC Vive و Apple Vision Pro اشاره نمود.

Interactive presentation 

یکی دیگر از ویژگی‌های برجسته Unreal Engine، مبحث بسیار مهم Interactive Presentation است؛ یعنی ارائه و ویرایش به صورت همزمان. این ویژگی به معماران و طراحان داخلی این امکان را می‌دهد که به راحتی خواسته‌های متغیر و متعدد کارفرمایان را در هنگام ارائه پروژه برآورده کنند.

برای مثال، در نظر بگیرید یک پروژه دکوراسیون داخلی دارید ولی کارفرما بجای یک طرح کابینت یا یک متریال خاص برای کف یا دیواره، چندین آلترناتیو مختلف در نظر دارد. در چنین شرایطی Unreal Engine امکان بی‌نظیری در اختیار ما قرار میدهد که بتوانیم به راحتی خواسته‌های کارفرما را برآورده کنیم. بدین شکل که به راحتی با ارائه پروژه و درحالیکه به صورت انیمیشن در فضاهای مختلف پروژه حرکت می‌کنیم، میتوانیم با تعریف برخی گزینه‌ها مانند بازی کامپیوتری، همزمان خواسته‌های کارفرما را به صورت ریل‌تایم به ایشان ارائه دهیم. برای مثال 3 رنگ برای کابینت، 2 متریال سنگ و پارکت برای کف پروژه، 3 مدل میز ناهارخوری متفاوت و... .

ساخت جلوه‌های ویژه

قابلیت ایجاد افکت‌های سینمایی بصورت ریل تایم از مزیت دیگر Unreal Engine است؛ بدین معنا که به نرم افزارهای تدوین مانند Adobe After Effect, Premiere, DaVinci resolve و به چندین بار خروجی گرفتن و وارد کردن به نرم افزار تدوین نیازی نیست و میتوانیم همانجا به نتیجه دلخواهمان برسیم. هرچند توجه داشته باشید برای نتیجه کامل و دقیق باید از ترکیب چند نرم افزار استفاده کنیم که طبیعتا نتیجه بهتری دارد. زیرا برخی نرم افزارها همانند نرم افزارهای تدوین تنها برای کار خاصی طراحی شده‌اند.

اکوسیستم گیاهان

از مزایای دیگر Unreal Engine، اکوسیستم گیاهان بوده که کار را برای تغییرات آب و هوایی، تغییر فصل و ایجاد باد آسان میکند؛ زیرا به صورت پیش فرض چندین افکت بر روی آن تعریف شده و تنها بایستی فعالشان کنیم.

از دیگر امکانات مدلینگ Unreal Engine، می‌توان به داشتن تعدادی اصلاحگر مانند حجم دادن یا مدیریت پلی‌گان‌ها، تنظیم جهت نرمال از هر زاویه، ترمیم مدل از لحاظ Subdivide و از همه مهمتر ویرایش از طریق سگمنت و ورتکس اشاره نمود.

موضوع دیگری که پیش‌تر به آن اشاره شد، ساخت سکانس برای تهیه انیمیشن بوده که بدین شکل صورت می‌گیرد؛ ابتدا می‌بایست یک Sequence بسازیم و دوربین مورد نظر را برایش تعریف کنیم یعنی بگوییم این سکانس برای گرفتن خروجی از این دوربین ساخته شده است؛ سپس میتوانیم با مشخص نمودن تعداد فریم و متحرک سازی دوربین، از سکانسی که ساخته شده خروجی بگیریم.

رایگان بودن نرم افزار آنریل انجین

در کنار تمام نکاتی که بیان گردید، یکی از مهم‌ترین مزیت‌های Unreal Engine نسبت به رقبایش که نباید از آن غافل شد رایگان بودن آن است! شما می‌توانید برنامه مورد نظر را هم از پلتفرم Epic Games و هم به صورت عادی از سایت‌های داخلی و خارجی به راحتی دانلود و به کار گیرید. فراموش نکنید اگر قصد دارید از پلی‌گان‌ها و پک درختان یا صحنه‌های آماده آن استفاده کنید، صرفاْ می‌بایست برنامه را از پلتفرم اصلی یعنی epic games دانلود و نصب کنید!

جمع بندی

در این مقاله نکات زیادی را مورد بررسی قرار دادیم اما مطلبی که مایلیم در موردش صحبت کنیم قابلیت مدلسازی Unreal Engine بوده که از حد تصور آنکه اطلاعی ندارد هم بهتر است؛ به طوریکه که مدلسازی یک پلان کامل به راحتی امکانپذیر است.

در انتها باید عنوان نمود، شما می‌توانید هر چیزی که نیاز دارید را با سرعت و کیفیت بالاتر و پرزانته مدرن‌تر از Unreal Engine استخراج کنید. مهمتر آنکه از کار کردن با یکی از بهترین نرم افزارهای رندرینگ و پرزانته‌ای که تا به حال ساخته شده لذت ببرید. بنابراین، فرصت را از دست ندهید! اگر میخواهید از دنیای پرزانته معماری عقب نمانید، در حال حاضر با آموزش‌های رایگانی که در سایت 12visuals منتشر شده، با سریعترین و آسان‌ترین روش‌های یادگیری Unreal Engine برای پروژه‌های معماری آشنا شوید.

منبع: کاربرد unreal engine در معماری- 12ویژوالز

مطالب مرتبط: رندرینگ چیست و کاربرد آن در معماری