3D渲染是计算机从3D场景(多边形，材质和光照)中获取原始信息并计算最终结果的过程。输出通常是单个图像或一起渲染和编译的一系列图像。

　　渲染通常是 3D创建过程的最后阶段，但例外是是否将渲染带入Photoshop进行后处理。

　　如果要渲染动画，它将被导出为视频文件或一系列图像，以后可以将它们缝合在一起。一秒钟的动画通常至少包含24帧，因此一分钟的动画具有1440帧要渲染。这可能需要一段时间。

　　通常考虑两种渲染类型：CPU渲染和GPU(实时)渲染。

　　两者之间的差异在于两个计算机组件本身之间的差异。

　　CPU通常经过优化，可以同时运行多个较小的任务，而GPU通常可以更好地运行更复杂的计算。

　　它们对于计算机的工作方式都非常重要，但是在本文中，我们仅从3D渲染角度进行讨论。

　　通常，GPU渲染比CPU渲染快得多。这就是使现代游戏能够以大约60 FPS的速度运行的原因。CPU渲染更擅长从照明和更复杂的纹理算法获得更准确的结果。

　　但是，在现代渲染引擎中，除了在最复杂的场景中，这两种方法之间的视觉差异几乎不明显。

　　一、CPU渲染

　　CPU渲染(有时称为“预渲染”)是指计算机将CPU用作计算的主要组件。

　　这是电影制片厂和建筑可视化艺术家普遍喜欢的技术。

　　这是由于其在制作逼真的图像时的准确性，而事实的渲染时间对于这些行业而言并不是一个重要的问题。

　　尽管渲染时间可能千差万别，并且可能变得很长。

　　具有平面照明和具有简单形状的材质的场景可以在几秒钟内呈现出来。但是具有复杂HDRI照明和模型的场景可能需要花费数小时才能渲染。

　　这方面的一个极端的例子是在皮克斯的2001年的电影怪物公司。

　　主角苏利(Sully)大约有540万根头发，这意味着他在屏幕上的场景每帧要花费多达13个小时的渲染时间!

　　为了克服这些漫长的渲染时间，许多大型工作室使用了渲染场。

　　渲染场是一大堆高性能计算机或服务器，它们可以一次渲染多个帧，或者有时将图像分割成由场的每个部分渲染的部分。这有助于减少总体渲染时间。

　　也可以使用CPU渲染更高级的效果。

　　这些技术包括：

　　1、光线追踪

　　在这里，最终图像中的每个像素都被计算为光的粒子，该粒子被模拟为与场景中的对象进行交互。

　　它在制作具有高级反射和阴影的逼真的场景方面非常出色，但是它需要大量的计算能力。

　　但是，由于NVIDIA 2000系列显卡在GPU技术方面的最新进展，光线追踪作为一种渲染方法可以在未来几年内通过GPU渲染进入主流游戏。

　　2、路径追踪

　　路径跟踪通过确定光线如何照射场景中某个表面的某个点，然后将其中多少反射回视口摄影机来计算最终图像。

　　它将对最终渲染的每个像素重复此操作。

　　它被认为是在最终图像中获得真实感的最佳方法。

　　3、光子映射

　　计算机从相机和用于计算最终场景的任何光源发射“光子”(在这种情况下为光线)。

　　这使用近似值来节省计算能力，但是您可以调整光子数量以获得更准确的结果。

　　当光线穿过透明表面折射时，使用此方法很好地模拟焦散。

　　4、光能传递

　　光能传递与路径跟踪相似，不同之处在于，光能传递仅模拟从散射表面反射到摄影机中的照明路径。

　　它还考虑了已经从场景中其他表面反射的光源。这使照明更容易充满整个场景，并模拟逼真的柔和阴影。

　　二、GPU渲染

　　GPU渲染(用于实时渲染)是指计算机将GPU用作计算的主要资源。

　　这种渲染类型通常用于视频游戏和其他交互式应用程序中，在这些应用程序中，您需要每秒渲染30到120帧的任意位置以获得流畅的体验。

　　为了获得此结果，实时渲染不能使用前面提到的某些高级计算选项。因此，在后处理中使用近似值添加了很多。

　　其他效果可用来诱使眼睛看起来更平滑，例如运动模糊。

　　由于技术的飞速发展，并且开发人员创建了计算上更便宜的方法来获得出色的渲染效果，因此GPU渲染的局限性迅速成为历史。

　　这就是为什么游戏和类似媒体在每一代新的主机上都变得更好的原因。随着芯片组和开发人员知识的提高，图形结果也随之提高。

　　GPU渲染不一定总是实时使用，因为它对于制作更长的渲染也是有效的。

　　这对于相对快速地抛出最终渲染的近似值很有好处，因此您可以看到最终场景的外观，而不必等待数小时的最终渲染。这使它在设置照明和纹理的同时成为3D工作流程中非常有用的工具。

　　渲染引擎

　　市场上有数十个渲染引擎，可能很难决定要使用哪个渲染引擎。

　　无论3D您使用的软件为您的工作流程会建在其自己的渲染引擎。

　　这些通常对于学习渲染基础非常有用，并且可以用来获得一些不错的最终结果。但是与许多令人难以置信的第三方渲染引擎相比，它们可能会受到限制。

　　以下是一些值得研究的示例：

　　V-Ray是非常常见的引擎。它能够同时使用CPU和GPU渲染，因此非常灵活，可用于Maya，Blender和几乎所有其他3D套件。

　　电晕是建筑可视化人员经常使用的另一个引擎。它非常强大，但仅适用于3DS Max和Cinema 4D。

　　RenderMan由皮克斯制片厂开发并用于其所有电影。许多其他大型电影制片厂也使用它。它可以直接用作Maya的插件，也可以用作Windows，Mac和Linux计算机上的独立产品。

　　通常，您只需要学习一个渲染引擎，一旦了解了它的工作流程，就可以用来实现您想要的任何效果。