3D渲染

渲染有多種軟件,如:各CG軟件自帶渲染引擎,還有諸如RenderMan、VRay等.

渲染，英文為Render,也有的把它稱為着色，但我更習慣把Shade稱為着色，把Render稱為渲染。因為Render和Shade值兩個詞在三維軟件中是截然不同的兩個概念，雖然它們的功能很相似，但卻有不同。Shade是一種顯示方案，一般出現在三維軟件的主要窗口中，和三維模型的線框圖一樣起到輔助觀察模型的作用。很明顯，着色模式比線框模式更容易讓我們理解模型的結構，但它只是簡單的顯示而已，數字圖像中把它稱為明暗着色法。在像Maya這樣的高級三維軟件中，還可以用Shade顯示出簡單的燈光效果、陰影效果和表面紋理效果，當然，高質量的着色效果是需要專業三維圖形顯示卡來支持的，它可以加速和優化三維圖形的顯示。但無論怎樣優化，它都無法把顯示出來的三維圖形變成高質量的圖像，這時因為Shade採用的是一種實時顯示技術，硬件的速度限制它無法實時地反饋出場景中的反射、折射等光線追蹤效果。而現實工作中我們往往要把模型或者場景輸出成圖像文件、視頻信號或者電影膠片，這就必須經過Render程序。

Shade窗口，提供了非常直觀、實時的表面基本着色效果，根據硬件的能力，還能顯示出紋理貼圖、光源影響甚至陰影效果，但這一切都是粗糙的，特別是在沒有硬件支持的情況下，它的顯示甚至會是無理無序的。Render效果就不同了，它是基於一套完整的程序計算出來的，硬件對它的影響只是一個速度問題，而不會改變渲染的結果，影響結果的是看它是基於什麼程序渲染的，比如是光影追蹤還是光能傳遞。

首先，必須定位三維場景中的攝像機，這和真實的攝影是一樣的。一般來説，三維軟件已經提供了四個默認的攝像機，那就是軟件中四個主要的窗口，分為頂視圖、正視圖、側視圖和透視圖。我們大多數時候渲染的是透視圖而不是其它視圖，透視圖的攝像機基本遵循真實攝像機的原理，所以我們看到的結果才會和真實的三維世界一樣，具備立體感。接下來，為了體現空間感，渲染程序要做一些“特殊”的工作，就是決定哪些物體在前面、哪些物體在後面和那些物體被遮擋等。空間感僅通過物體的遮擋關係是不能完好再現的，很多初學三維的人只注意立體感的塑造而忽略了空間感。要知道空間感和光源的衰減、環境霧、景深效果都是有着密切聯繫的，渲雲也出過很多類似的教程，可以去看下。

渲染程序通過攝像機獲取了需要渲染的範圍之後，就要計算光源對物體的影響，這和真實世界的情況又是一樣的。許多三維軟件都有默認的光源，否則，我們是看不到透視圖中的着色效果的，更不要説渲染了。因此，渲染程序就是要計算我們在場景中添加的每一個光源對物體的影響。和真實世界中光源不同的是，渲染程序往往要計算大量的輔助光源。在場景中，有的光源會照射所有的物體，而有的光源只照射某個物體，這樣使得原本簡單的事情又變得複雜起來。在這之後，還要是使用深度貼圖陰影還是使用光線追蹤陰影？這往往取決於在場景中是否使用了透明材質的物體計算光源投射出來的陰影。另外，使用了面積光源之後，渲染程序還要計算一種特殊的陰影－－軟陰影（只能使用光線追蹤），場景中的光源如果使用了光源特效，渲染程序還將花費更多的系統資源來計算特效的結果，特別是體積光，也稱為燈光霧，它會佔用代量的系統資源，使用的時候一定要注意。

在這之後，渲染程序還要根據物體的材質來計算物體表面的顏色，材質的類型不同，屬性不同，紋理不同都會產生各種不同的效果。而且，這個結果不是獨立存在的，它必須和前面所説的光源結合起來。如果場景中有粒子系統，比如火焰、煙霧等，渲染程序都要加以“考慮”。