渲染过程在计算机图形开发周期中起着至关重要的作用。
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渲染是3D制作中技术最复杂的方面，但在类比的背景下实际上可以很容易地理解：就像电影摄影师必须开发和打印他们的照片才能显示，计算机图形专业人员负担相似必要性。
当艺术家在3D场景上工作时，他操纵的模型实际上是三维空间中点和面（更具体地，顶点和多边形）的数学表示。
术语渲染是指由3D软件包的渲染引擎执行的计算，用于将场景从数学近似转换为最终的2D图像。在此过程中，整个场景的空间，纹理和光照信息被组合以确定展平图像中每个像素的颜色值。
两种渲染方式
渲染有两种主要类型，它们的主要区别在于计算和最终确定图像的速度。
- 实时渲染： 实时渲染在游戏和交互式图形中最为突出，其中必须以非常快的速度从3D信息计算图像。 因为无法准确预测玩家将如何与游戏环境进行交互，所以当动作展开时，图像必须“实时”呈现。
- 速度问题： 为了使运动看起来流畅，必须至少每秒18到20帧渲染到屏幕上。任何比这更少的东西和动作都会显得不稳定。
- 方法： 通过专用图形硬件和预编译尽可能多的信息，可以显着改善实时渲染。大量的游戏环境的照明信息被预先计算并直接“烘焙”到环境的纹理文件中以提高渲染速度。
- 离线或预渲染： 离线渲染用于速度较小的问题，计算通常使用多核CPU而非专用图形硬件执行。离线渲染最常出现在动画和效果工作中，其中视觉复杂性和照片级真实性被保持在更高的标准。由于对于每帧中出现的内容没有不可预测性，因此大型工作室已经知道将最多90小时的渲染时间用于各个帧。
- 写实： 由于离线渲染发生在开放式时间范围内，因此与实时渲染相比，可以实现更高水平的照片级真实感。字符，环境及其相关的纹理和灯光通常允许更高的多边形数量和4k（或更高）分辨率纹理文件。
渲染技术
大多数渲染使用三种主要的计算技术。每个都有自己的优点和缺点，在某些情况下使这三个可行的选择。
- 扫描线（或光栅化）： 当速度是必要时使用扫描线渲染，这使其成为实时渲染和交互式图形的首选技术。扫描线渲染器不是逐像素地渲染图像，而是基于多边形计算多边形。与预先计算（烘焙）照明结合使用的扫描线技术可以在高端图形卡上实现每秒60帧或更高的速度。
- 光线追踪： 在光线追踪中，对于场景中的每个像素，从相机到最近的3D对象追踪一条或多条光线。然后光线通过一定数量的“反弹”，其可以包括取决于3D场景中的材料的反射或折射。基于光线与其跟踪路径中的对象的交互，在算法上计算每个像素的颜色。光线跟踪能够比扫描线具有更高的照片级真实感，但指数速度要慢一些。
- 光能传递： 与光线追踪不同，光能传递是独立于相机计算的，并且是面向表面而不是逐像素的。光能传递的主要功能是通过考虑间接照明（反射漫射光）来更准确地模拟表面颜色。光能传递通常以柔和的渐变阴影和颜色渗色为特征，其中来自颜色鲜艳的物体的光线“渗透”到附近的表面上。
在实践中，光能传递和光线追踪通常彼此结合使用，利用每个系统的优点来实现令人印象深刻的照片级真实感。
渲染软件
尽管渲染依赖于极其复杂的计算，但今天的软件提供了易于理解的参数，使得艺术家永远不需要处理基础数学。每个主要的3D软件套件都包含一个渲染引擎，其中大多数都包含材料和照明包，可以实现令人惊叹的照片级真实感。
两种最常见的渲染引擎：
- 精神雷: 与Autodesk Maya打包在一起。 Mental Ray具有令人难以置信的多功能性，相对较快，并且可能是需要次表面散射的角色图像最有能力的渲染器。 Mental ray结合使用光线追踪和“全局照明”（光能传递）。
- 的V-Ray：您通常会看到V-Ray与3DS Max结合使用，这对于建筑可视化和环境渲染绝对是无与伦比的。VRay与竞争对手相比的主要优势在于其照明工具和广泛的材料库。
渲染是一个技术主题，但是当你真正开始深入研究一些常用技术时，它们会非常有趣。
