美国留学3D动画制作中的渲染技巧

渲染在每个3D动画工作室的制作流程中扮演着至关重要的角色。它是制作阶段的最后一步，也是3D制作中技术复杂性最高的部分之一，与3D灯光和VFX流程紧密相连。

在渲染过程中，3D建模、绑定、动画、着色、纹理、VFX和照明等步骤将合并在一起，并渲染成2D静止图像(帧)。然后，这些渲染结果将被送入3D动画制作流程的后期制作阶段。

让我们快速了解3D流程中的渲染阶段。

一、什么是3D渲染?

简单来说，3D渲染是根据计算机上存储的三维数据生成图像的过程。它很像拍摄或拍摄虚拟的3D场景。

在背后，渲染硬件和软件必须进行大量的数学计算，以将3D场景的数据转化为图像。最终渲染的外观完全取决于建模、纹理、着色、照明和动画信息的组合，并逐像素渲染。

3D渲染技术不仅限于3D动画行业;它无处不在：在杂志、电视、书籍封面、广告以及数字媒体中都有应用。

二、什么是3D渲染通道?

3D场景的渲染通常在许多单独的层或渲染通道中进行，如背景、前景、阴影、高光等等。然后，这些层将在合成阶段(后期制作)中再次合并。

渲染通道可以更好地控制场景的不同方面。例如，如果你要创建一辆车的爆炸，火、烟和爆炸的汽车本身将分别进行渲染。这样，您可以微调调整，创建渲染的变化，并选择最佳的渲染，而无需一遍又一遍地渲染整个场景。

三、最通用的渲染方法是什么?

自3D渲染技术出现以来，根据不同需求开发了不同的方法，从非现实的线框渲染到先进的逼真渲染。每种方法都更适合特定的用途。

渲染过程可能计算量很大。然而，近年来计算机处理能力的持续增加，特别是在近年来，已经使我们能够以更高质量更快的速度创建3D动画内容。

根据渲染单个图像所需的时间，渲染方法可以分为两种一般类型;尽管从质量的角度来看，两者之间的界限正在变得越来越模糊：

1.实时渲染：

顾名思义，实时渲染方法足够快，可以在互动媒体中实时计算和显示尽可能高程度的逼真度，比如视频游戏和模拟，以每秒至少20帧的速度。

2.非实时渲染：

非互动媒体，如特写电影、动画系列或短动画，可以拥有更多的细节，因此需要更多的渲染时间。渲染每一帧可能需要从几秒到几天不等的时间，具体取决于场景的复杂程度。以正确的速度连续显示这些帧最终将在观众眼中创建出移动的幻觉。

四、三种最常用的渲染技术

尽管上面的分类，有许多计算技术可以执行渲染过程，每种技术都有其优点和缺点。这些属性使每一种技术都在自己的方式上是正确的选择。在单个项目中通常只会使用其中一种技术。

1. 扫描线(Scanline)：

扫描线技术以多边形为基础而不是像素进行图像渲染，最适用于实时渲染或互动媒体，其中速度是决定性因素。如果与烘焙照明结合使用，可以在更高的帧速率下达到可接受的质量水平。

2. 光线追踪(Ray Tracing)：

光线追踪能够以速度为代价实现更高的逼真度。在这种技术中，从相机到最近的物体追踪一个或多个光线，然后通过多次反弹(如反射、折射、散射和色散)创建效果，根据光线与周围虚拟物体的材质互动来计算每个像素的颜色。光线追踪主要用于静止图像或对速度不是关键因素而逼真度重要的视觉效果等应用。

3. 光度法(Radiosity)：

光度法是一种基于表面的、与摄像机无关的计算技术，考虑了间接照明或反射的漫反射光。表面的照明不仅来自光源，还来自反射光。光度法渲染的主要特点包括柔和的渐变阴影和颜色渗透。作为一种与视点无关的技术，也增加了计算量和渲染时间。但从质量和逼真度的角度来看，它绝对是值得的。

五、什么是3D渲染引擎?

3D渲染引擎是3D软件中的一个模块，负责执行生成3D场景图形输出所需的计算。换句话说，渲染引擎接受3D模型以及相机、纹理、照明和着色数据，然后将它们转化为一系列像素，可以显示为图像。

渲染引擎利用主机CPU或GPU的处理能力来执行其计算。今天，市场上有许多渲染引擎可用，以软件包的专有渲染引擎、插件或独立形式存在。然而，在3D动画行业中最常用的渲染引擎有一些。

六、有哪些最好的渲染引擎?

今天有各种各样的渲染引擎可用，包括Arnold、Redshift、Renderman、V-Ray、Corona等。在Dream Farm Studios，我们使用以下两种：

1.Arnold

Arnold是一种高级的光线追踪渲染引擎，最适用于动画特写电影和视觉效果，可用于CPU和GPU版本。全球许多动画工作室，包括索尼影业，都使用Arnold作为其主要渲染引擎。它是Maya和3Ds Max软件包的内置交互式渲染器。

Arnold渲染引擎的一些主要特点包括：

逼真的渲染

易于使用

内存效率高

易于切换

2. Redshift

基于GPU的渲染引擎，如Redshift，旨在加快3D艺术创作的速度。Redshift是一种强大的渲染引擎，专为高端生产渲染而开发，由软件和视频游戏的专业人员开发。现在，许多大小不等的动画工作室和创意个人都使用这个3D渲染引擎进行各种CG应用。

Redshift渲染引擎的一些主要特点包括：

易于使用

渲染速度快

多功能和逼真的结果

无缝集成

渲染农场支持

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