渲染在每個(gè)3D動(dòng)畫工作室的制作流程中扮演著至關(guān)重要的角色。它是制作階段的最后一步，也是3D制作中技術(shù)復(fù)雜性最高的部分之一，與3D燈光和VFX流程緊密相連。

在渲染過(guò)程中，3D建模、綁定、動(dòng)畫、著色、紋理、VFX和照明等步驟將合并在一起，并渲染成2D靜止圖像(幀)。然后，這些渲染結(jié)果將被送入3D動(dòng)畫制作流程的后期制作階段。

讓我們快速了解3D流程中的渲染階段。

一、什么是3D渲染?

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，3D渲染是根據(jù)計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)的三維數(shù)據(jù)生成圖像的過(guò)程。它很像拍攝或拍攝虛擬的3D場(chǎng)景。

在背后，渲染硬件和軟件必須進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，以將3D場(chǎng)景的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像。最終渲染的外觀完全取決于建模、紋理、著色、照明和動(dòng)畫信息的組合，并逐像素渲染。

3D渲染技術(shù)不僅限于3D動(dòng)畫行業(yè);它無(wú)處不在：在雜志、電視、書籍封面、廣告以及數(shù)字媒體中都有應(yīng)用。

二、什么是3D渲染通道?

3D場(chǎng)景的渲染通常在許多單獨(dú)的層或渲染通道中進(jìn)行，如背景、前景、陰影、高光等等。然后，這些層將在合成階段(后期制作)中再次合并。

渲染通道可以更好地控制場(chǎng)景的不同方面。例如，如果你要?jiǎng)?chuàng)建一輛車的爆炸，火、煙和爆炸的汽車本身將分別進(jìn)行渲染。這樣，您可以微調(diào)調(diào)整，創(chuàng)建渲染的變化，并選擇最佳的渲染，而無(wú)需一遍又一遍地渲染整個(gè)場(chǎng)景。

三、最通用的渲染方法是什么?

自3D渲染技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，根據(jù)不同需求開發(fā)了不同的方法，從非現(xiàn)實(shí)的線框渲染到先進(jìn)的逼真渲染。每種方法都更適合特定的用途。

渲染過(guò)程可能計(jì)算量很大。然而，近年來(lái)計(jì)算機(jī)處理能力的持續(xù)增加，特別是在近年來(lái)，已經(jīng)使我們能夠以更高質(zhì)量更快的速度創(chuàng)建3D動(dòng)畫內(nèi)容。

根據(jù)渲染單個(gè)圖像所需的時(shí)間，渲染方法可以分為兩種一般類型;盡管從質(zhì)量的角度來(lái)看，兩者之間的界限正在變得越來(lái)越模糊：

1.實(shí)時(shí)渲染：

顧名思義，實(shí)時(shí)渲染方法足夠快，可以在互動(dòng)媒體中實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示盡可能高程度的逼真度，比如視頻游戲和模擬，以每秒至少20幀的速度。

2.非實(shí)時(shí)渲染：

非互動(dòng)媒體，如特寫電影、動(dòng)畫系列或短動(dòng)畫，可以擁有更多的細(xì)節(jié)，因此需要更多的渲染時(shí)間。渲染每一幀可能需要從幾秒到幾天不等的時(shí)間，具體取決于場(chǎng)景的復(fù)雜程度。以正確的速度連續(xù)顯示這些幀最終將在觀眾眼中創(chuàng)建出移動(dòng)的幻覺(jué)。

四、三種最常用的渲染技術(shù)

盡管上面的分類，有許多計(jì)算技術(shù)可以執(zhí)行渲染過(guò)程，每種技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。這些屬性使每一種技術(shù)都在自己的方式上是正確的選擇。在單個(gè)項(xiàng)目中通常只會(huì)使用其中一種技術(shù)。

1. 掃描線(Scanline)：

掃描線技術(shù)以多邊形為基礎(chǔ)而不是像素進(jìn)行圖像渲染，最適用于實(shí)時(shí)渲染或互動(dòng)媒體，其中速度是決定性因素。如果與烘焙照明結(jié)合使用，可以在更高的幀速率下達(dá)到可接受的質(zhì)量水平。

2. 光線追蹤(Ray Tracing)：

光線追蹤能夠以速度為代價(jià)實(shí)現(xiàn)更高的逼真度。在這種技術(shù)中，從相機(jī)到最近的物體追蹤一個(gè)或多個(gè)光線，然后通過(guò)多次反彈(如反射、折射、散射和色散)創(chuàng)建效果，根據(jù)光線與周圍虛擬物體的材質(zhì)互動(dòng)來(lái)計(jì)算每個(gè)像素的顏色。光線追蹤主要用于靜止圖像或?qū)λ俣炔皇顷P(guān)鍵因素而逼真度重要的視覺(jué)效果等應(yīng)用。

3. 光度法(Radiosity)：

光度法是一種基于表面的、與攝像機(jī)無(wú)關(guān)的計(jì)算技術(shù)，考慮了間接照明或反射的漫反射光。表面的照明不僅來(lái)自光源，還來(lái)自反射光。光度法渲染的主要特點(diǎn)包括柔和的漸變陰影和顏色滲透。作為一種與視點(diǎn)無(wú)關(guān)的技術(shù)，也增加了計(jì)算量和渲染時(shí)間。但從質(zhì)量和逼真度的角度來(lái)看，它絕對(duì)是值得的。

五、什么是3D渲染引擎?

3D渲染引擎是3D軟件中的一個(gè)模塊，負(fù)責(zé)執(zhí)行生成3D場(chǎng)景圖形輸出所需的計(jì)算。換句話說(shuō)，渲染引擎接受3D模型以及相機(jī)、紋理、照明和著色數(shù)據(jù)，然后將它們轉(zhuǎn)化為一系列像素，可以顯示為圖像。

渲染引擎利用主機(jī)CPU或GPU的處理能力來(lái)執(zhí)行其計(jì)算。今天，市場(chǎng)上有許多渲染引擎可用，以軟件包的專有渲染引擎、插件或獨(dú)立形式存在。然而，在3D動(dòng)畫行業(yè)中最常用的渲染引擎有一些。

六、有哪些最好的渲染引擎?

今天有各種各樣的渲染引擎可用，包括Arnold、Redshift、Renderman、V-Ray、Corona等。在Dream Farm Studios，我們使用以下兩種：

1.Arnold

Arnold是一種高級(jí)的光線追蹤渲染引擎，最適用于動(dòng)畫特寫電影和視覺(jué)效果，可用于CPU和GPU版本。全球許多動(dòng)畫工作室，包括索尼影業(yè)，都使用Arnold作為其主要渲染引擎。它是Maya和3Ds Max軟件包的內(nèi)置交互式渲染器。

Arnold渲染引擎的一些主要特點(diǎn)包括：

逼真的渲染

易于使用

內(nèi)存效率高

易于切換

2. Redshift

基于GPU的渲染引擎，如Redshift，旨在加快3D藝術(shù)創(chuàng)作的速度。Redshift是一種強(qiáng)大的渲染引擎，專為高端生產(chǎn)渲染而開發(fā)，由軟件和視頻游戲的專業(yè)人員開發(fā)?，F(xiàn)在，許多大小不等的動(dòng)畫工作室和創(chuàng)意個(gè)人都使用這個(gè)3D渲染引擎進(jìn)行各種CG應(yīng)用。

Redshift渲染引擎的一些主要特點(diǎn)包括：

易于使用

渲染速度快

多功能和逼真的結(jié)果

無(wú)縫集成

渲染農(nóng)場(chǎng)支持

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