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图形渲染是什么

渲染(Render)在计算机图形(CG)制作过程中是指:

用软件将3D模型生成图像的过程。3D模型是用严格定义的语言或者数据结构对于三维物体的描述,它包括几何、视点、纹理以及照明信息。CG制作前期,利用3ds Max、maya等3D建模软件制作好模型之后,使用建模软件本身或者插件(如Lightscape、vray等),按照模型及物理定律(光影、反射、折射、重力、运动路径等)等计算出图像的每一个像素,从而形成效果图。如果在前期设定好动画关键帧,软件还可以按时间顺序逐帧生成图像,并将这些连续图像组合成动画影像。渲染是三维计算机图形学中的最重要的研究课题之一,并且在实践领域它与其它技术密切相关。在图形流水线中,渲染是最后一项重要步骤,通过它得到模型与动画最终显示效果。自从二十世纪七十年代以来,随着计算机图形的不断复杂化,渲染也越来越成为一项重要的技术。渲染的应用领域有:3D游戏、模拟、电影电视特效、动画制作、建筑设计、室内装潢等可视化设计。

图形渲染需要大量的计算量

CG渲染所需要的计算量,跟模型的复杂程度及要求的图像的精细程度、尺寸大小直接相关。

模型越复杂,计算量越大。以业界领先的美国皮克斯公司为例,2002年电影《怪兽电力公司》中的主角“毛怪”,仅身体上的毛发就有232万多根,这些毛发都需要根据物理规律计算出它们每一时刻的位置和朝向,每渲染一帧图像就需要十几个小时的计算量(电影一般每秒24或30帧),计算量之大可想而知。到了2013年《怪兽大学》,精益求精的皮克斯将毛怪身上的毛发数量增加到了550万根,每一帧都需要近30个小时的计算量。

要求生成图像的精细程度、尺寸大小也影响计算量。比如目前个人电脑及智能手机上的3D游戏,已经实现了“实时渲染”,即CPU和GPU将3D模型转化成图像的速度,已经能满足同步播放动画需要的速度,但也能看到,游戏画面的精细程度是有所牺牲、画幅大小有所降低的,无法和动画电影的逼真效果相提并论的。

超算中心的渲染服务主要是针对高画质、高画幅的渲染情形,借助超算中心的强大计算实力,以及渲染农场的并行作业,大幅降低需要花费的渲染时间,从而加快影片制作进度。