渲染过程在计算机图形学开发周期中起着至关重要的作用。 我们不会在这里深入讨论，但如果没有至少提到渲染3D图像的工具和方法，就不会讨论CG管道。
像开发电影一样
渲染是3D制作中技术上最复杂的一个方面，但实际上可以在类比的背景下很容易理解：就像电影摄影师必须在显示照片之前开发和打印照片一样，计算机图形专业人员也有类似的负担必要性。
当艺术家在3D场景中工作时 ，他所操作的模型实际上是三维空间中的点和曲面（更具体地说是顶点和多边形）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，以将场景从数学近似转换为最终的2D图像。 在整个过程中，整个场景的空间，纹理和照明信息被组合起来，以确定平坦图像中每个像素的颜色值。
两种类型的渲染
有两种主要的渲染类型，其主要区别在于图像计算和定型的速度。
- 实时渲染：实时渲染在游戏和交互式图形中最突出地使用，其中图像必须以惊人的速度从3D信息中计算出来。
- 交互性：由于无法准确预测玩家与游戏环境的互动情况，因此必须在动作展开时“实时”呈现图像。
- 速度问题：为了使运动呈现液态，必须在屏幕上呈现每秒至少18-20帧的画面。 任何小于此值的行为都会显得波涛汹涌。
- 方法：实时渲染通过专用图形硬件 （GPU）大幅度提高，并通过预编译尽可能多的信息。 大量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。
- 脱机或预渲染：脱机渲染用于速度较慢的情况，通常使用多核CPU而不是专用图形硬件执行计算。
- 可预测性：离线渲染在动画和效果中最为常见，视觉复杂度和照片真实感被保持在更高的标准。 由于不存在对每帧中会出现什么的不可预测性，因此已知大型工作室将专用时间长达90小时用于个别帧。
- 照片写实：由于离线渲染是在开放式时间框架内进行的，因此与实时渲染相比，可以实现更高水平的照片写实。 字符，环境及其相关纹理和灯光通常允许更高的多边形数量和4k（或更高）分辨率的纹理文件。
渲染技术
有三种主要的计算技术用于大多数渲染。 每种产品都有自己的优点和缺点，在某些情况下可以选择三种可行的选项。
- 扫描线（或光栅化）：当速度是必需时，使用扫描线渲染，这使得它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，而是以多边形为基础计算多边形。 Scanline技术与预计算（烘焙）照明结合使用，可以在高端显卡上实现每秒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，一个（或多个）光线从相机追踪到最近的3D物体。 光线然后通过设定数量的“反弹”，其可以包括取决于3D场景中的材料的反射或折射。 每个像素的颜色是基于光线与其追踪路径中的物体的相互作用进行算法计算的。 光线追踪比扫描线具有更高的照片真实感，但速度指数更慢。
- 光能传递：与光线追踪不同，光能传递是独立于相机计算的，并且是面向表面的，而不是逐个像素。 辐射度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。 光能通常以柔和渐变的阴影和颜色渗色为特征，来自颜色鲜艳的物体的光线“渗入”附近的表面。
- 在实践中，光能传递和光线追踪通常会相互结合使用，利用每个系统的优势来达到令人印象深刻的照片写实效果。
渲染软件
虽然渲染依赖于非常复杂的计算，但今天的软件提供了易于理解的参数，使得艺术家无需处理底层数学。 每个主要的3D软件套件都包含一个渲染引擎，其中大部分都包含材质和照明软件包，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：
- Mental Ray - 与Autodesk Maya打包在一起。 心理射线非常灵活，速度相对较快，并且可能是需要次表面散射的角色图像最能胜任的渲染器。 心理射线使用光线追踪和“全局照明”（光能传递）的组合。
- V-Ray - 您通常可以看到V-Ray与3DS Max一起使用 - 这对在建筑可视化和环境渲染方面绝对无与伦比。 VRay与其竞争对手的主要优势在于它的照明工具和广泛的材料库。
渲染是一个技术主题，但当你真正开始深入研究一些常用技术时，渲染可能会非常有趣。