原畫設(shè)計3D渲染是什么

　　3D渲染是計算機從3D場景(多邊形，材質(zhì)和光照)中獲取原始信息并計算最終結(jié)果的過程。輸出通常是單個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進行后處理。
 

　　如果要渲染動畫，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。一秒鐘的動畫通常至少包含24幀，因此一分鐘的動畫具有1440幀要渲染。這可能需要一段時間。
 

　　通?？紤]兩種渲染類型：CPU渲染和GPU(實時)渲染。
 

　　兩者之間的差異在于兩個計算機組件本身之間的差異。
 

　　CPU通常經(jīng)過優(yōu)化，可以同時運行多個較小的任務(wù)，而GPU通?？梢愿玫剡\行更復(fù)雜的計算。
 

　　它們對于計算機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的速度運行的原因。CPU渲染更擅長從照明和更復(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(有時稱為“預(yù)渲染”)是指計算機將CPU用作計算的主要組件。
 

　　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的準(zhǔn)確性，而事實的渲染時間對于這些行業(yè)而言并不是一個重要的問題。
 

　　盡管渲染時間可能千差萬別，并且可能變得很長。
 

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

　　這方面的一個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景每幀要花費多達13個小時的渲染時間!
 

　　為了克服這些漫長的渲染時間，許多大型工作室使用了渲染場。
 

　　渲染場是一大堆高性能計算機或服務(wù)器，它們可以一次渲染多個幀，或者有時將圖像分割成由場的每個部分渲染的部分。這有助于減少總體渲染時間。
 

　　也可以使用CPU渲染更高級的效果。
 

　　這些技術(shù)包括：
 

　　1、光線追蹤
 

　　在這里，最終圖像中的每個像素都被計算為光的粒子，該粒子被模擬為與場景中的對象進行交互。
 

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

　　但是，由于NVIDIA 2000系列顯卡在GPU技術(shù)方面的最新進展，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景中某個表面的某個點，然后將其中多少反射回視口攝影機來計算最終圖像。
 

　　它將對最終渲染的每個像素重復(fù)此操作。
 

　　它被認(rèn)為是在最終圖像中獲得真實感的最佳方法。
 

　　3、光子映射
 

　　計算機從相機和用于計算最終場景的任何光源發(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，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中的照明路徑。
 

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

二、GPU渲染
 

　　GPU渲染(用于實時渲染)是指計算機將GPU用作計算的主要資源。
 

　　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。
 

　　為了獲得此結(jié)果，實時渲染不能使用前面提到的某些高級計算選項。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，例如運動模糊。
 

　　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上都變得更好的原因。隨著芯片組和開發(fā)人員知識的提高，圖形結(jié)果也隨之提高。
 

　　GPU渲染不一定總是實時使用，因為它對于制作更長的渲染也是有效的。
 

　　這對于相對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景的外觀，而不必等待數(shù)小時的最終渲染。這使它在設(shè)置照明和紋理的同時成為3D工作流程中非常有用的工具。
 

　　渲染引擎
 

　　市場上有數(shù)十個渲染引擎，可能很難決定要使用哪個渲染引擎。
 

　　無論3D您使用的軟件為您的工作流程會建在其自己的渲染引擎。
 

　　這些通常對于學(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)常使用的另一個引擎。它非常強大，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計算機上的獨立產(chǎn)品。
 

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