其他方式登錄
掃一掃微信咨詢(xún)
010-53652212
(工作日)
152 0110 5575
152 1011 0562
(周末)
QQ咨詢(xún)
首頁(yè) > 3D資訊

什么是3D渲染?

魔猴君  知識堂   104天前

人氣 270

在數字娛樂(lè )日益發(fā)展的時(shí)代,3D渲染一直在不斷發(fā)展,在本文中,魔猴網(wǎng)將和大家一起了解渲染的不同類(lèi)型、用例以及您可以使用的可用軟件。

什么是3D渲染?


渲染前后(來(lái)源:Ifeoma Ogbonnaya,來(lái)自Chronos Studeos)

雖然乍一聽(tīng)可能很復雜,但3D渲染本質(zhì)上是使用專(zhuān)用軟件從3D模型創(chuàng )建2D圖像的過(guò)程。這意味著(zhù)3D模型,從房子到杯子甚至角色的任何東西,看起來(lái)都像是二維的“虛擬拍攝”(同時(shí)看起來(lái)是全維度的)。

技術(shù)性更強一些,3D渲染是通過(guò)運行專(zhuān)門(mén)的軟件來(lái)完成的,我們很快就會(huì )研究這些軟件,它要么使用GPU、CPU,要么同時(shí)使用兩者來(lái)創(chuàng )建渲染。此外,渲染應用程序是資源消耗型程序。為了更快地渲染,通常需要額外的升級。處理器速度、顯卡集成和兼容性、驅動(dòng)程序兼容性、RAM是實(shí)現快速、高質(zhì)量渲染的眾多因素之一。

鑒于這可能是相當繁重的工作量,專(zhuān)業(yè)藝術(shù)家或工作室通常會(huì )擁有非常強大的硬件,使他們能夠在更短的時(shí)間內渲染更復雜的場(chǎng)景。

渲染本身是通過(guò)模擬光線(xiàn)如何與場(chǎng)景的不同部分交互來(lái)實(shí)現的,然后將圖像投影到虛擬相機中。這些光模擬的計算方式根據所使用的渲染類(lèi)型而有所不同,我們將在下面進(jìn)一步介紹它們。

它是干什么用的?


您最喜歡的角色可能是渲染圖(來(lái)源:Universal Pictures UK via YouTube)

在數字時(shí)代,3D渲染應用于從設計到娛樂(lè )的許多應用和行業(yè)。這里有一些例子:

游戲:幾乎所有3D游戲的工作原理都是將3D場(chǎng)景渲染到2D屏幕上,無(wú)論是通過(guò)顯示器還是VR耳機觀(guān)看。

建筑:建筑的概念和高質(zhì)量預覽是通過(guò)創(chuàng )建要制作的建筑的3D渲染來(lái)完成的,有專(zhuān)門(mén)的公司(例如Render4Tomorow和DBox)從事這方面的工作。

電影和動(dòng)畫(huà):包含計算機圖形(CG)或其他3D資源的電影需要先渲染,然后才能合成到素材中。無(wú)論我們看看小型獨立工作室還是皮克斯或夢(mèng)工廠(chǎng)等大公司,他們都會(huì )在制作中使用3D渲染。

產(chǎn)品設計:渲染可用于可視化尚未制造的產(chǎn)品的概念和成品版本。與電影工作室類(lèi)似,蘋(píng)果、三星、特斯拉等許多公司都使用3D渲染來(lái)展示其產(chǎn)品的概念。

了解了您可能會(huì )在何處遇到渲染后,我們將介紹不同類(lèi)型的3D渲染。

3D渲染的類(lèi)型


發(fā)光洞穴的游戲內實(shí)時(shí)渲染屏幕截圖(來(lái)源:Jaime Rios via All3DP)

多年來(lái),3D渲染不斷發(fā)展,新技術(shù)不斷開(kāi)發(fā),可以創(chuàng )建更快、更真實(shí)的渲染。如今,3D渲染有兩種主要類(lèi)型,它們可以利用不同的渲染技術(shù)。

即時(shí)的

這最常見(jiàn)于必須實(shí)時(shí)渲染對象或場(chǎng)景的游戲和場(chǎng)景中。我們所說(shuō)的“實(shí)時(shí)”是指在不到一秒的時(shí)間內渲染每個(gè)2D圖像,速度以“每秒幀數”(FPS)來(lái)衡量,在某些情況下,其范圍可以從30到超過(guò)100。

實(shí)時(shí)渲染最常見(jiàn)的示例之一與視頻游戲有關(guān)。想象一下,您正在控制一個(gè)在房間內移動(dòng)的角色。隨著(zhù)視圖的轉變以顯示所述房間的新的或更詳細的部分,實(shí)時(shí)渲染使我們能夠以幾乎即時(shí)的方式看到周?chē)氖澜纾ㄖ灰挠布銐驈姶螅?/span>

預渲染

預渲染也稱(chēng)為“離線(xiàn)渲染”,是一種較慢的渲染類(lèi)型,其中每個(gè)幀可能需要幾分鐘甚至幾小時(shí)的時(shí)間來(lái)渲染,具體取決于其復雜性。這在電影和動(dòng)畫(huà)中更常見(jiàn),質(zhì)量比速度更重要。

《阿凡達》、《星球大戰》和《沙丘》宇宙等眾多電影都利用3D渲染來(lái)添加背景、道具或其他效果,而這些在現實(shí)生活中很難或根本不可能做到。而其他電影,例如《玩具總動(dòng)員》和《汽車(chē)總動(dòng)員》則完全使用3D渲染制作。

這并不是說(shuō)視頻游戲不能預渲染;而是說(shuō)視頻游戲不能預渲染?!渡C》和《最終幻想》系列使用了預渲染背景。

由于這種類(lèi)型渲染的性質(zhì),它比實(shí)時(shí)渲染需要更多的計算能力。但渲染實(shí)際上是如何完成的呢?

渲染技術(shù)


Blender分割視口顯示預覽和著(zhù)色渲染場(chǎng)景(來(lái)源:Jaime Rios via All3DP)

有幾種類(lèi)型的“渲染技術(shù)”決定了場(chǎng)景的渲染方式。

光柵化

光柵化的工作原理是將模型視為多邊形網(wǎng)格,這些多邊形的頂點(diǎn)嵌入了位置、紋理和顏色等信息。然后將這些頂點(diǎn)投影到垂直于透視圖(即相機)的平面上。由于頂點(diǎn)充當邊界,其余像素將填充正確的顏色。想象一下,首先為您繪制的每種顏色繪制一個(gè)輪廓,即通過(guò)光柵化進(jìn)行渲染。

光柵化是一種快速渲染形式,對于實(shí)時(shí)渲染(例如計算機游戲)特別有用。它通過(guò)更高的分辨率和抗鋸齒得到了進(jìn)一步的改進(jìn),抗鋸齒是一種用于平滑對象邊緣并將其融合到周?chē)袼氐倪^(guò)程,盡管與其他技術(shù)相比,它可能仍然缺乏真實(shí)感。

光線(xiàn)投射

當存在重疊對象時(shí),光柵化會(huì )遇到問(wèn)題:如果表面重疊,最后繪制的一個(gè)將反映在渲染中,導致渲染錯誤的對象。這個(gè)問(wèn)題的解決最終導致了光線(xiàn)投射的發(fā)展。該技術(shù)將光線(xiàn)從相機投射到場(chǎng)景上,然后檢測與對象的交叉點(diǎn)以確定渲染的像素顏色。它首先碰到的表面將顯示在渲染中,并且第一個(gè)表面之后的任何其他交叉點(diǎn)都不會(huì )被渲染。它比光柵化渲染更準確,但計算量也更大。

光線(xiàn)追蹤

與光線(xiàn)投射有些類(lèi)似,光線(xiàn)追蹤通過(guò)追蹤進(jìn)入場(chǎng)景的光線(xiàn)來(lái)模擬光線(xiàn)的行為,同時(shí)考慮反射、折射、陰影等。例如,如果表面是反射表面,則產(chǎn)生的反射光線(xiàn)將以一定角度發(fā)射,并將照亮其擊中的任何其他表面,這將進(jìn)一步發(fā)射另一組光線(xiàn)。因此,該技術(shù)也稱(chēng)為遞歸光線(xiàn)追蹤。對于透明表面,一旦二次光線(xiàn)照射到表面,就會(huì )發(fā)出折射光線(xiàn)。它可以產(chǎn)生具有精確照明的高度逼真的渲染,但需要大量的計算能力,并且比之前的兩種技術(shù)慢。

紋理/凹凸貼圖

該技術(shù)在平坦的表面上創(chuàng )建3D效果,為紋理模型提供“高度”的錯覺(jué)。它通常與光線(xiàn)追蹤渲染一起出現,旨在為對象或背景添加更多真實(shí)感。

3D渲染引擎


背景中的角色和龍的令人印象深刻的游戲藝術(shù)渲染(來(lái)源:虛幻引擎)

了解了不同類(lèi)型的3D渲染及其用例后,我們就該看看使這成為可能的不同類(lèi)型的引擎了。

3D渲染引擎本質(zhì)上是3D軟件和游戲的一部分,它們利用PC的硬件,使用前面提到的渲染技術(shù)將場(chǎng)景、角色、環(huán)境等轉換為2D圖像。然后可以像大多數游戲一樣實(shí)時(shí)顯示,或者導出并合成在一起以用于電影和藝術(shù)工作負載。

其中最著(zhù)名的是:

Arnold:由Autodesk開(kāi)發(fā),用于Maya、Cinema 4D和Houdini。

虛幻引擎:由Epic games開(kāi)發(fā),用于其自己的虛幻引擎軟件3dsMax和Cinema 4D。

Octane:由Refractive Software LTD開(kāi)發(fā),有自己的軟件,但可以與Rhino、SketchUp和Cinema 4D結合使用。

Redshift:由Redshift開(kāi)發(fā),現在是Maxon的子公司,可用于Blender、Katana和Cinema 4D。

Eevee:Eevee是Blender渲染引擎中的新增功能之一,變得相當流行,因為它基本上為Blender帶來(lái)了實(shí)時(shí)渲染。

Cycles:使用Blender的Cycles渲染完成列表,僅在Blender內部可用,但仍然是一個(gè)很棒的免費選項。

請記住,這些是3D渲染引擎,而不是軟件,我們接下來(lái)也會(huì )研究軟件。如上所述,這些可以與它們自己的專(zhuān)有程序放在一起,或者可以由各種其他不同的軟件使用。

3D渲染軟件


Blender 3D視口內的Eevee渲染老虎(來(lái)源:Blender)

最后,我們將了解一些最好的3D渲染軟件,其中還包括一些前面提到的渲染引擎。

Blender

Blender是免費的開(kāi)源3D軟件,可用于各種應用程序,包括渲染。對于初學(xué)者來(lái)說(shuō),這是一個(gè)很好的選擇,最重要的是,它是完全免費的。Blender也是我們最喜歡的用于許多其他任務(wù)的選項之一-您可以找到有關(guān)建模、動(dòng)畫(huà)的指南以及更多有關(guān)它的教程。不僅如此,Blender還配備了三種不同的渲染引擎:Cycles、Eevee和適用于A(yíng)MD GPU的Workbench。雖然原始選項Cycles可以說(shuō)提供了最好的質(zhì)量,但Eevee已經(jīng)變得相當流行,它提供了一些令人驚嘆且超快的渲染,特別是對于風(fēng)格化場(chǎng)景。

Maya

Maya由Autodesk開(kāi)發(fā),是工業(yè)級制作3D軟件的行業(yè)標準。與Blender不同的是,它不是免費的——訂閱費用約為280歐元/月或~2,250歐元/年。Maya已用于某些流行電影,例如《怪物公司》、《黑客帝國》和《阿凡達》等。雖然許多用戶(hù)會(huì )非常高興使用Blender,因為它幾乎能夠完成Maya所做的所有事情,并且質(zhì)量非??捎^(guān),但那些經(jīng)驗豐富、希望充分利用其工作的用戶(hù)可能會(huì )發(fā)現Maya更合適的解決方案。

Cinema4D

Cinema4D由Maxon開(kāi)發(fā),與Maya類(lèi)似,它面向專(zhuān)業(yè)人士,年度訂閱范圍為1,010歐元至1,350歐元,每月計劃為128歐元至170歐元。也就是說(shuō),它仍然是一個(gè)非常強大的3D渲染選項,購買(mǎi)它還可以讓您訪(fǎng)問(wèn)其專(zhuān)有的Redshift渲染引擎。與之前的選項不同,它沒(méi)有用于任何大型電影或項目,而是主要出現在自由藝術(shù)家的作品中。

3dsMax

同樣由Autodesk開(kāi)發(fā)的3dsMax與Maya非常相似,但更專(zhuān)注于建筑、工程和產(chǎn)品設計,而Maya更適合動(dòng)畫(huà)師。就像Maya一樣,它的訂閱計劃相同,約為280歐元/月或~2,250歐元/年。即使它的目標或主要受眾不一定是娛樂(lè )業(yè),3dsMax也被用于許多電影的創(chuàng )作,如《X戰警》、《超級8》、《蜘蛛俠3》、《勞拉:古墓麗影》,而且這樣的例子還在繼續……


編譯整理:ALL3DP

   

文章分類(lèi)

魔猴折讓
魔猴迎賓
流程
廣告位
二維碼