实时渲染是如何工作的，和预渲染有什么区别？

实时渲染是计算机图形学领域用于实时创建和显示 3D 图像的技术。也是让我们的视频游戏和电影变得真实感十足的的秘密成分，实时 3D 渲染使我们能够与虚拟环境进行交互和探索，而虚拟环境的外观和感觉几乎就像真实的环境一样。

但实时渲染是如何工作的呢？和预渲染的区别是什么？在本文中，3DCAT实时渲染云平台将深入探讨实时计算机图形的世界，探索其定义、工作过程以及和和预渲染的区别。

什么是实时渲染？

实时渲染简单来说是以足够高的速度创建可以实时显示的计算机图形的过程。这就意味着图像是“即时”生成和显示的，而不是预先制作并存储以供以后使用，实时渲染涉及使用强大的计算机硬件和专用软件来优化渲染过程并实现高帧速率，从而能够即时响应用户输入或场景的变化。

实时 3D 渲染是3D渲染类型之一，广泛应用于视频游戏、虚拟现实和其他交互式应用程序。在这些应用程序中，实现低延迟和高图形速度以创建身临其境的体验至关重要，这类技术让我们能够构建复杂的 3D 场景，具有动态光照、阴影、反射和其他视觉效果，这些效果可以根据用户输入或场景变化实时更新。

实时图形与预渲染或其他类型的 3D 可视化不同，后者可能需要更长的时间来创建单个图像或帧。实时渲染的主要目标是使图像看起来尽可能真实，这意味着图像通常应以每秒 25 帧左右的速度显示，以便人眼看起来逼真、自然；而如果渲染速度低于 20 帧的话，观看者可能就会因为观看场景时的急动和慢动而感到不舒服。

实时渲染是如何工作的？

任何 3D 渲染过程都涉及将 3D 模型转换为 2D 图像，实时渲染一般包括三个主要阶段：几何处理、着色和光栅化，下面让我们了解一下它们中的每一个。

第一阶段：几何处理。最初，程序通过指定虚拟环境或对象的几何形状（包括形状、尺寸和位置）来生成虚拟环境或对象的 3D 表示，这通常是通过定义形成场景中对象的顶点、边和面的网格来完成的。

第二阶段：着色。接下来，程序对对象应用阴影，使它们看起来更真实。着色过程涉及计算屏幕每个像素的光照和着色效果，这是由多种因素决定的，例如光源的位置、物体的材料属性以及相机的位置。

第三阶段：光栅化。最后，光栅化将对象转换为可以在屏幕上显示的像素。光栅化在设计中添加纹理、颜色、光和暗，创建逼真图像的一个重要部分是通过调整光和阴影来处理反射，也正是通过这个阶段，设计开始看起来很现实。

渲染流程优化

优化过程对于在游戏和交互场景中创建流畅的渲染起着重要作用。很多创作人员会使用各种技巧来减少渲染引擎的负载，以最大限度地减少强制错误计算的次数并达到所需的渲染速度，包括：

• 降低 3D 模型和纹理的质量，以及将一些光线和地形信息写入预烘焙的纹理贴图中。

• 细节级别 (LOD) 和阴影剪切等优化技术有助于确保在任何给定时间仅渲染场景的必要部分。

• 光线追踪可以最大限度地减少损失，并有助于创建更加真实和身临其境的视觉效果。

实时渲染和预渲染有什么区别？

预渲染（离线渲染）是使用专门的软件提前创建静态图像或视频，然后保存以供进一步使用的过程，这会创建一个高度抛光的成品，但可能非常耗时且交互性有限。

另一方面，正如我们提到的，实时渲染是使用强大的计算机硬件和专用软件实时创建图像和视频的过程。这会创建更加动态和交互式的视觉效果，但可能需要更多的计算能力，并且可能不如预渲染图像和动画那么精美。

也就是说，预渲染和实时渲染之间的主要区别在于生成计算机图形所需的时间和容量水平，其他差异包括交互性和灵活性的水平。实时渲染通常用于视频游戏、VR、AR 等交互式应用程序，而预渲染通常用于为静态媒体或动画创建逼真的可视化效果。

结语

实时渲染无疑已成为现代技术领域的重要组成部分。它彻底改变了我们体验和参与数字内容的方式，随着技术的进步，实时渲染的将越来越丰富，创建视觉上令人惊叹的图形、沉浸式环境和无缝动画。3DCAT实时渲染云在本文中讨论了实时渲染的世界——实时渲染是什么、实时渲染是如何工作的、实时渲染和预渲染的区别。

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