原畫設(shè)計(jì)3D渲染是什么

　　3D渲染是計(jì)算機(jī)從3D場(chǎng)景(多邊形，材質(zhì)和光照)中獲取原始信息并計(jì)算最終結(jié)果的過程。輸出通常是單個(gè)圖像或一起渲染和編譯的一系列圖像。
 

　　渲染通常是 3D創(chuàng)建過程的最后階段，但例外是是否將渲染帶入Photoshop進(jìn)行后處理。
 

　　如果要渲染動(dòng)畫，它將被導(dǎo)出為視頻文件或一系列圖像，以后可以將它們縫合在一起。一秒鐘的動(dòng)畫通常至少包含24幀，因此一分鐘的動(dòng)畫具有1440幀要渲染。這可能需要一段時(shí)間。
 

　　通?？紤]兩種渲染類型：CPU渲染和GPU(實(shí)時(shí))渲染。
 

　　兩者之間的差異在于兩個(gè)計(jì)算機(jī)組件本身之間的差異。
 

　　CPU通常經(jīng)過優(yōu)化，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)較小的任務(wù)，而GPU通?？梢愿玫剡\(yùn)行更復(fù)雜的計(jì)算。
 

　　它們對(duì)于計(jì)算機(jī)的工作方式都非常重要，但是在本文中，我們僅從3D渲染角度進(jìn)行討論。
 

　　通常，GPU渲染比CPU渲染快得多。這就是使現(xiàn)代游戲能夠以大約60 FPS的速度運(yùn)行的原因。CPU渲染更擅長(zhǎng)從照明和更復(fù)雜的紋理算法獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。
 

　　但是，在現(xiàn)代渲染引擎中，除了在最復(fù)雜的場(chǎng)景中，這兩種方法之間的視覺差異幾乎不明顯。
 

一、CPU渲染
 

　　CPU渲染(有時(shí)稱為“預(yù)渲染”)是指計(jì)算機(jī)將CPU用作計(jì)算的主要組件。
 

　　這是電影制片廠和建筑可視化藝術(shù)家普遍喜歡的技術(shù)。
 

　　這是由于其在制作逼真的圖像時(shí)的準(zhǔn)確性，而事實(shí)的渲染時(shí)間對(duì)于這些行業(yè)而言并不是一個(gè)重要的問題。
 

　　盡管渲染時(shí)間可能千差萬別，并且可能變得很長(zhǎng)。
 

　　具有平面照明和具有簡(jiǎn)單形狀的材質(zhì)的場(chǎng)景可以在幾秒鐘內(nèi)呈現(xiàn)出來。但是具有復(fù)雜HDRI照明和模型的場(chǎng)景可能需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)才能渲染。
 

　　這方面的一個(gè)極端的例子是在皮克斯的2001年的電影怪物公司。
 

　　主角蘇利(Sully)大約有540萬根頭發(fā)，這意味著他在屏幕上的場(chǎng)景每幀要花費(fèi)多達(dá)13個(gè)小時(shí)的渲染時(shí)間!
 

　　為了克服這些漫長(zhǎng)的渲染時(shí)間，許多大型工作室使用了渲染場(chǎng)。
 

　　渲染場(chǎng)是一大堆高性能計(jì)算機(jī)或服務(wù)器，它們可以一次渲染多個(gè)幀，或者有時(shí)將圖像分割成由場(chǎng)的每個(gè)部分渲染的部分。這有助于減少總體渲染時(shí)間。
 

　　也可以使用CPU渲染更高級(jí)的效果。
 

　　這些技術(shù)包括：
 

　　1、光線追蹤
 

　　在這里，最終圖像中的每個(gè)像素都被計(jì)算為光的粒子，該粒子被模擬為與場(chǎng)景中的對(duì)象進(jìn)行交互。
 

　　它在制作具有高級(jí)反射和陰影的逼真的場(chǎng)景方面非常出色，但是它需要大量的計(jì)算能力。
 

　　但是，由于NVIDIA 2000系列顯卡在GPU技術(shù)方面的最新進(jìn)展，光線追蹤作為一種渲染方法可以在未來幾年內(nèi)通過GPU渲染進(jìn)入主流游戲。
 

　　2、路徑追蹤
 

　　路徑跟蹤通過確定光線如何照射場(chǎng)景中某個(gè)表面的某個(gè)點(diǎn)，然后將其中多少反射回視口攝影機(jī)來計(jì)算最終圖像。
 

　　它將對(duì)最終渲染的每個(gè)像素重復(fù)此操作。
 

　　它被認(rèn)為是在最終圖像中獲得真實(shí)感的最佳方法。
 

　　3、光子映射
 

　　計(jì)算機(jī)從相機(jī)和用于計(jì)算最終場(chǎng)景的任何光源發(fā)射“光子”(在這種情況下為光線)。
 

　　這使用近似值來節(jié)省計(jì)算能力，但是您可以調(diào)整光子數(shù)量以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。
 

　　當(dāng)光線穿過透明表面折射時(shí)，使用此方法很好地模擬焦散。
 

　　4、光能傳遞
 

　　光能傳遞與路徑跟蹤相似，不同之處在于，光能傳遞僅模擬從散射表面反射到攝影機(jī)中的照明路徑。
 

　　它還考慮了已經(jīng)從場(chǎng)景中其他表面反射的光源。這使照明更容易充滿整個(gè)場(chǎng)景，并模擬逼真的柔和陰影。
 

二、GPU渲染
 

　　GPU渲染(用于實(shí)時(shí)渲染)是指計(jì)算機(jī)將GPU用作計(jì)算的主要資源。
 

　　這種渲染類型通常用于視頻游戲和其他交互式應(yīng)用程序中，在這些應(yīng)用程序中，您需要每秒渲染30到120幀的任意位置以獲得流暢的體驗(yàn)。
 

　　為了獲得此結(jié)果，實(shí)時(shí)渲染不能使用前面提到的某些高級(jí)計(jì)算選項(xiàng)。因此，在后處理中使用近似值添加了很多。
 

　　其他效果可用來誘使眼睛看起來更平滑，例如運(yùn)動(dòng)模糊。
 

　　由于技術(shù)的飛速發(fā)展，并且開發(fā)人員創(chuàng)建了計(jì)算上更便宜的方法來獲得出色的渲染效果，因此GPU渲染的局限性迅速成為歷史。
 

　　這就是為什么游戲和類似媒體在每一代新的主機(jī)上都變得更好的原因。隨著芯片組和開發(fā)人員知識(shí)的提高，圖形結(jié)果也隨之提高。
 

　　GPU渲染不一定總是實(shí)時(shí)使用，因?yàn)樗鼘?duì)于制作更長(zhǎng)的渲染也是有效的。
 

　　這對(duì)于相對(duì)快速地拋出最終渲染的近似值很有好處，因此您可以看到最終場(chǎng)景的外觀，而不必等待數(shù)小時(shí)的最終渲染。這使它在設(shè)置照明和紋理的同時(shí)成為3D工作流程中非常有用的工具。
 

　　渲染引擎
 

　　市場(chǎng)上有數(shù)十個(gè)渲染引擎，可能很難決定要使用哪個(gè)渲染引擎。
 

　　無論3D您使用的軟件為您的工作流程會(huì)建在其自己的渲染引擎。
 

　　這些通常對(duì)于學(xué)習(xí)渲染基礎(chǔ)非常有用，并且可以用來獲得一些不錯(cuò)的最終結(jié)果。但是與許多令人難以置信的第三方渲染引擎相比，它們可能會(huì)受到限制。
 

　　以下是一些值得研究的示例：
 

　　V-Ray是非常常見的引擎。它能夠同時(shí)使用CPU和GPU渲染，因此非常靈活，可用于Maya，Blender和幾乎所有其他3D套件。
 

　　電暈是建筑可視化人員經(jīng)常使用的另一個(gè)引擎。它非常強(qiáng)大，但僅適用于3DS Max和Cinema 4D。
 

　　RenderMan由皮克斯制片廠開發(fā)并用于其所有電影。許多其他大型電影制片廠也使用它。它可以直接用作Maya的插件，也可以用作Windows，Mac和Linux計(jì)算機(jī)上的獨(dú)立產(chǎn)品。
 

　　通常，您只需要學(xué)習(xí)一個(gè)渲染引擎，一旦了解了它的工作流程，就可以用來實(shí)現(xiàn)您想要的任何效果。