实时渲染：更优的渲染选择

实时小入门

实时渲染来自游戏世界。最初的目标是尽可能快地，逼真地再现3D场景，以便游戏玩家可以射击怪物并玩其他有趣的游戏。在黑暗时代，这需要大量的技巧以保持游戏的互动性。随着显卡速度的提高，场景的真实感自然会好很多。

此外，随着Unity和Unreal等游戏公司开发和增强其创作工具，随着时间的推移，游戏的创建变得更加容易。现在，艺术家或设计师可以很容易地在游戏引擎中创建逼真的场景。这种速度和易用性使游戏引擎可以渗入非游戏应用程序，例如设计和可视化。

为什么实时性会更好

实时渲染有一些非常明显的优势。其中最重要的是速度。能够快速渲染帧使您可以执行很多离线渲染无法完成的工作。如果选择实时，则可以在3D场景中调整材质，灯光和相机并立即获得结果。无需测试渲染。这使您可以快速有效地构图。

速度的另一个好处是用户交互性，它允许使用新的方法来传达有关您的设计的信息。您可以进行交互式演练，以使您的客户与建筑物或产品进行交互。您可以构建界面以随时更改颜色和选项。您可以走得更远，在VR中交流您的想法，以便客户获得对空间或设计的内在感觉。所有这些通信方式仅在实时渲染的环境中才可行。

交互性和速度当然是不错的选择，但最终结果仍然需要看起来不错。视觉质量很重要，但是您实际上需要多少视觉质量？您是否愿意为了速度而牺牲一些渲染功能？这当然取决于您和您的客户，但是在大多数情况下，有可能进入被称为“足够好”的灰色区域。考虑到这一点，这里快速看一下游戏引擎如何比较离线渲染。

材质和明暗器-易于创建，并且大多数界面看起来与标准3D套件中的外观相同。您的材质可以具有多个纹理，效果和节点，并可以合并各种着色模型。对于基本材料，该技术在功能上是相同的。

当材料变得更先进时，就会进行权衡。诸如反射之类的光学效果通常是使用2D效果在渲染时预先计算或作弊的。真正的折射仍然是一个挑战。另一个挑战是位移映射，它可能会占用过多的计算时间，并且可能需要用更简单的方法来代替。可以使用屏幕空间效果来完成使用次表面散射的高级表面。

照明–支持大多数类型的照明，可让您根据自己的喜好照亮场景。游戏引擎越来越趋向于基于物理的渲染（PBR）算法，因此您的结果看起来更加真实。

诸如全局照明（GI）之类的照明效果仍然是一个挑战。预先计算或离线烘焙照明是一种选择，虚幻引擎和Unity等引擎提供了实时GI版本，这些版本可以交换一些质量以获得快速的结果。

相机–相机与脱机渲染相当。立体声相机和VR相当简单。尽管可以实现诸如景深之类的相机效果，但其质量非常接近，因为它是一种后处理效果，所以其准确性可能不尽如人意。尽管通常会在游戏引擎中使用2D效果欺骗这些效果，但也可以实现诸如运动模糊的效果。这在大多数情况下都很好，但是如果对象朝极端方向移动，则可能会产生问题。

景深可以很好，仍然不完美。

色彩空间，虚幻引擎等游戏引擎现在支持线性色彩空间，这使最终渲染更加逼真。您的光照在离线渲染器中的表现与您期望的一样，从而使构图和效果变得更加容易。

视觉效果–游戏引擎还提供许多通常在合成套件中发生的后期处理效果。诸如色彩校正和色调映射之类的简单任务可以为场景添加电影般的外观。也可以实现雾化等体积效应。

因此，尽管支持大多数主要渲染功能，但仍有许多可能需要游戏引擎欺骗。这些通常是计算密集型的效果，例如高级照明和照相机，以及需要诸如位移贴图，反射，折射或半透明等功能的材料。如果您绝对需要这些功能，那么如果您的目标是高质量，则可能必须坚持使用离线渲染。

但是，如果您可以灵活地绕过这些问题区域，那么对于大多数场景而言，实时渲染无疑将具有足够好的质量。

如果确实决定项目迈向实时渲染，那么您可能会对使场景真正具有交互性所需的工作流程变化感到惊讶。在离线渲染环境中，大型渲染场可以轻松补偿构造不良的场景。如果您有12个CPU在午餐时间解决问题，那么每帧要花一分钟的渲染时间与两分钟的V-Ray序列之间的区别可能就没那么大了。

但是，如果您想要真正的交互性，则意味着每个帧都必须立即在工作站上渲染（或至少比输出的帧速率更快。）在大多数情况下，这意味着小于1/30或1/24的视频和电影的播放速度为每秒一秒，立体声输出或交互式游戏的播放速度甚至可能更快。有些游戏速度高达90 fps。这些速度意味着您不能仅仅将V-Ray场景抛入游戏引擎并期望它能够快速渲染。

要达到这种速度，需要准备场景。基本上，您必须“游戏化”您的场景。几何形状需要更轻一些。照明可能需要烘烤。纹理贴图可能需要合并以减少开销。UV制图必须合理。可能需要删除或隐藏无关的对象。所有这些任务都需要时间，并且还需要一些新技能。

但是，资产一旦设置好，一切就会开始变得更快。可以实时放置和调整灯光，可以移动摄像头，还可以重新布置家具。如果您在存在大量迭代的环境中工作，则可以相当快速地进行更改。

如果您所做的只是静止图像或演示视频，那么您可能还看不到在工作流程中使用游戏引擎技术带来的好处。当您添加混合级别的交互性时，真正的好处就来了。

高级实时引擎的质量足以应付大多数日常场景。是的，可能必须牺牲一些高端渲染效果才能达到目标，但是这些效果是否绝对必要？这实际上取决于项目和客户。但是，游戏引擎的优点可以为您的工作增加很多附加功能和价值。对于设计师和客户而言，交互性都比100％准确的渲染产生更大的影响。

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