什么是3D渲染 — 3D可视化指南

2022-03-04 15:37:29

3D渲染就在我们身边。从大型动作电影到汽车广告，再到即将到来的建筑物或产品设计的预览，3D可视化已经变得如此普遍和逼真，以至于您可能甚至不知道它的存在。

在这篇介绍性文章中，解释了3D渲染的基础知识，从创建图像的计算方法到创建出色的计算机生成 (CG) 内容的艺术技术及其各种用途。

什么是3D渲染？

简而言之，3D渲染是使用计算机从数字 3D 场景生成 2D 图像的过程。

为了生成图像，使用了特定的方法和特殊的软件和硬件。因此，我们需要了解3D渲染是一个过程——构建图像的过程。

实时渲染

3D渲染的类型

我们可以创建不同类型的渲染图像；它们可以是现实的或不现实的。

逼真的图像可以是看起来像照片的建筑内部、产品设计图像（例如一件家具）或汽车的汽车渲染图。另一方面，我们可以创建一个非现实的图像，例如轮廓类型的图表或具有传统2D外观的卡通风格的图像。从技术上讲，我们可以想象任何我们能想象到的东西。

如何使用3D渲染？

3D渲染是许多行业的基本技术，包括建筑、产品设计、广告、视频游戏以及电影、电视和动画的视觉效果。

在设计和建筑中，渲染允许有创造力的人以清晰透明的方式传达他们的想法。渲染让他们有机会在建造或制造之前评估他们的建议、试验材料、进行研究并将他们的设计融入现实世界。

对于媒体和娱乐行业，3D渲染是创建讲述故事的序列和动画的基础，无论我们是在观看动画电影、时代剧还是带有爆炸、来自未来的船只、异国情调的动作序列，或外星生物。

3D 渲染

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在过去的几年里，这些行业中计算机图形学的发展已经取代了传统技术。例如，特效正在被视觉效果所取代，这意味着特技演员不再冒着生命危险在车祸中。

在广告方面，我敢说90%的汽车广告都是CG甚至更多。在建筑行业，许多用于创建表示的传统技术（例如比例模型）已被逼真的图像所取代，以确保我们能够准确地看到建造后的外观。

加速流程、降低成本以及对更高质量结果的需求帮助技术发展。硬件比以往任何时候都更强大，转向CG是不可避免的。

如何生成3D渲染图像？

两种具有不同特性的软件用于计算机生成图像和动画：渲染引擎和游戏引擎。渲染引擎使用一种称为光线追踪的技术，而游戏引擎使用一种称为光栅化的技术——有些引擎混合了这两种技术，但我们稍后会讨论。

什么是光线追踪？

光线追踪通过追踪来自相机的光线穿过像素的虚拟平面并模拟其与物体相遇的效果来生成图像。要创建效果，必须跟踪不同的光线。例如，要获得阴影，必须跟踪某些光线，要获得反射，必须跟踪其他光线，等等。

光线追踪

该技术用于创建逼真的图像。如果我们必须计算场景中的大量灯光和对象，则会显着增加渲染图像所需的时间。3D艺术家必须考虑场景中所有事物的含义，包括反射、折射和半透明，以及更复杂的元素，如置换、次表面散射和实例化。

什么是光栅化？

还有另一种非常流行的方法可以让我们非常快速地获取图像，但缺乏光线追踪提供的真实感。光栅化在游戏引擎中非常常见，其最重要的优势在于它提供了实时体验，观众可以在其中移动并与3D场景进行交互。

在光栅化中，屏幕上的对象由虚拟三角形网格创建，这些虚拟三角形创建对象的 3D 模型。在这个虚拟网格中，每个三角形的角（称为顶点）与其他形状和大小不同的三角形的顶点相交。每个顶点都提供特定信息，通过收集所有这些数据，创建对象的形状。然后，计算机将3D模型的三角形转换为2D屏幕上的像素，并呈现给我们最终的图像。

光栅化