当人们谈论游戏、电影和杂志中各种物体的逼真数字图像时，他们很可能会将这些图像称为3D模型。从技术上讲，这些图像是“渲染”的3D图像，通常是在常规的2D图像中描述的。
建模和渲染是3D工作流程中不同但不可分割的元素。前者描述了创建对象详细技术表示的过程，以精确地模拟其几何体，包括曲面和行为，使用168博金宝软件。物体可以是任何东西，从对真实岩石的描绘到一座巨大的建筑，再到亚原子粒子和山脉。
什么是3D渲染？
根据这些数据，3D渲染软件程序生成物体的逼真图像。您必须渲染数据，否则对象将仍然过于技术性，一般公众无法解释、感知和欣赏，这主要是因为未渲染的3D模型非常不现实。
3D渲染就是从一个抽象而复杂的数字数据集合中创建一个图形化的、可感知的对象描述。渲染是将技术细节转化为令人愉悦的视觉处理的方式。但在进行任何渲染之前，首先需要有一个3D对象。创建3D对象是一项艰巨的工作，更不用说后期渲染了。好的方面是3D建模给了创造力几乎无限的自由。你可以画任何可以想象的东西，即使这些东西在生活中并不存在。
用于数百个行业的3D渲染
3D建模和渲染为游戏开发人员、电影创作者、工程师、艺术家、建筑师和日常爱好者提供了一个机会，他们可以设计出怪异、奇怪、超凡脱俗的对象和角色。例如，无法拍摄龙的照片，因为该动物不存在，但可以创建该动物的三维模型，并以该动物飞行和呼吸火焰的方式渲染该模型。
由创建的渲染三维渲染服务通常包括由多个3D对象而不是单个模型组成的完整场景。3D渲染的主要目的之一是让观众看到图片或视频格式的对象，这些对象是从场景中的特定点捕获或记录的，以获得所有包含对象的最佳视角。场景通常有一个焦点（显示的主要对象）和互补的模型或景观，以使一切更逼真，例如树木、建筑物、云、天空、太阳、烟雾、雾、移动的车辆、动物等等。另一个关键方面是透视，即对象相对于另一个对象在场景中的显示方式。必须考虑大小比较、照明（和阴影）、距离和行为。
考虑到这一点，仅三维建模数据不足以生成正确的渲染。必须事先添加动画或模拟以产生逼真的质量。动画不仅仅是使主要对象移动，还将模拟合并到伴随对象中。模拟真实的阴影、光学效果、纹理、颜色和大气会使结果更加令人信服。在某些情况下，三维渲染可以在没有所有这些附加元素的情况下有效。
一个友好的提醒：术语“3D图形”并不是“3D电影”的同义词。图像被称为3D图形来描述它们是如何制作的，而3D电影在观众佩戴特定类型眼镜时会在屏幕上产生深度错觉。同样，三维图形的渲染过程通常会生成二维图像。
仅仅因为图像是一个渲染的3D对象，这并不意味着图像在3D中也是可见的。记住“逼真”和“三维”图像有不同的含义。因为3D渲染提供了二维视图，所以你每天都能看到渲染过程的结果。互联网、电视和产品目录上的许多图片都被渲染成3D对象。
渲染可能很耗时
渲染通常被描述为3D制作过程中最复杂、最耗时的部分。在以最真实的方式显示任何3D对象之前，CAD专业人员必须重新创建人眼在现实世界中能够看到和将会看到的一切。他们试图尽可能准确地模仿人类感官所能感知的东西。这是一个以曲面和点（多边形和顶点）的数学表示形式操纵数字数据的过程，以在计算机屏幕上创建逼真的三维空间。
当3D CAD软件渲染一个物体时，它会计算并转换这些数据，生成一系列与我们周围的世界完全相似的图像。在渲染过程中，将组合整个场景的照明、纹理和空间数据，以确定平面2D图像中每个像素的显示方式。
3D渲染过程可能需要相当长的时间，这取决于对象和场景的复杂性，因为软件基本上会拍摄图像中包含的每个像素。更大的图像需要更多的时间来完成，我们不要忘记，计算一个像素需要相当大的计算能力。即使在速度相对较快的计算机上，3D场景的完整渲染也可能需要数小时（如果不是数天）的处理时间。具有相当长持续时间的3D动画电影的渲染过程（例如冰河时代,快乐的脚,鲨鱼故事,怪物公司。,史莱克，等等），可能需要数十台计算机协同工作多年才能完成这项工作。
非常基础的3D渲染过程
如前所述，如果没有三维模型以及动画和模拟，则无法开始渲染。三维模型通常由一系列基本的几何形状或多边形创建，这些几何形状或多边形连接起来形成对象的主干。除了多边形方法，建模者还可以使用其他技术，包括曲线建模和数字雕刻。这些基本形状的组合使用3D CAD软件进行操作。
在建模的早期阶段，模型非常粗糙，并被表示为对象的线框结构。这就像画一个人的角色，但从骨架开始。为了赋予它更逼真的属性，建模者需要引入外层，如纹理、颜色、人工光源和各种过滤器最终生成最终渲染模型的rs。用最简单的术语来说，该过程包括：
- 三维建模：通常由三维建模自由职业者r，使用3D CAD软件创建一个数字对象。现在有很多可供选择的程序，包括免费的、付费的或基于订阅的，每一种都需要不同的学习曲线。此时，您仍在尝试构建虚拟对象的结构。
- 动画和模拟：如果场景涉及移动对象，则需要在渲染过程之前进行准备。对象的骨骼结构可用于控制其运动。
- 纹理：通过将纹理应用于结构，对象会随着进度逐渐变得更逼真。纹理可以描述为结构的蒙皮或外层。这就像将更多材质粘贴到对象上，使其看起来更逼真。纹理可以是粗糙的、光滑的、有光泽的、五颜六色的，有时也会充满有意的瑕疵。
- 照明：可以在特定方向上创建人工光源，以高亮显示对象的某些特征或生成阴影。光源和颜色的数量会影响观看体验。
- 致使：到目前为止，你仍然没有3D模型的真实图像。一些3D CAD程序有内置的渲染功能，也有独立的替代方案。这个过程计算所有之前阶段积累的数据来“压平”模型，并将其转换为2D图像。当这个过程完成后，你可以看到动画、灯光、纹理和其他东西的复杂组合是否有效。一个简单的对象(或具有最少对象数量的场景)和动画可能只需要几分钟的渲染时间，但当你试图渲染更复杂的模型时，等待时间会增加。对于一个大的项目，这个过程有时是由多个强大的计算机同时执行的，通常被称为渲染场。
- 精炼：为客户机工作时，必须发送有关工作的更新。您可以使用低质量的渲染来提供最终产品的大致情况。低质量的渲染意味着更少的数据和更快的文件传输。如果需要修改，可以单独进行许多更改。例如，可以在不更改动画的情况下更新纹理，反之亦然。
- 提供：渲染的三维模型可以转换为更传统的格式，例如图像或视频，以实现实用目的，例如与主流文件查看器兼容和更易于查看。
虽然上面的流程被分解，就好像它们需要按照特定的顺序执行一样，但建模人员可以在各个阶段之间跳转。有时，客户还要求及时交付，因此，建模人员需要定期发送进度报告，而不管工作目前处于哪个阶段。也可以进行后期制作，使用图像编辑软件进行最后的润色，使原本好看的图像变得更好。
CAD服务使用的绘制方法
有两种主要渲染方法：实时和脱机，或预渲染。它们之间的主要区别在于处理3D模型的速度，当然还有最终产品的整体质量。通常，渲染过程被视为“计算昂贵”，原因有两个：硬件和软件．
即使近几十年来硬件成本下降了不少，但要产生令人尊敬的渲染输出所需的计算能力仍然需要大量资金。当涉及到用于三维建模和渲染目的的计算机系统时，“越快越好”这句老话再真实不过了。另一方面，软件对预算更为友好。尽管有每年花费数千美元的CAD程序，但您可以使用免费的3D建模软件，支持渲染功能，例如Blender，它也是开源的。
- 实时渲染
此方法主要用于交互式图形和游戏应用程序，主要关注速度。由于交互性本身的性质，图像需要快速处理。在一个拥有复杂算法的大型游戏中，预测玩家在任何环境或景观中下一步将做什么可能是一个挑战，因此，必须在交互发生时“实时”重建3D场景。
为了使运动和场景变化看起来流畅，渲染速度必须在每秒20帧左右；任何低于每秒18帧（fps）的内容都将导致3D模型的粗糙、起伏、差的表示。理想的渲染速度为24 fps，因为这是人眼能够感知到的看到运动错觉的最小速度。虽然最终的结果可能与现实世界不太相似，但基本上可以接受。
为了加快渲染速度，许多游戏将照明信息直接融入环境纹理中。大部分信息都经过预计算，以在每个动作展开时提高渲染速度。好处是计算机处理能力（在控制台或笔记本电脑/台式PC中）不断改进，允许使用更平滑、更快的实时渲染方法来生成对真实世界的出色3D描绘，尽管高度强调速度。
- 脱机或预渲染方法
对于交互式3D图形或游戏以外的任何东西，速度都不太重要。如果实时渲染在很大程度上依赖于专用图形硬件，那么脱机渲染方法可以使用多核CPU来完成此过程。不需要在几秒钟内完成工作，因此最好是进行更精确的计算。这并不是说实时渲染很差；事实上，它是非常优秀的，但预渲染通常更好。
交互性自然带来的不可预测性并不是一个问题。每一帧都将完全按照预期显示，没有实时人机交互，就像在游戏中一样。离线渲染通常出现在动画电影中，其中视觉效果和细节要求更高的照片真实性和复杂性标准。如前所述如上所述，完成单个3D动画电影的渲染过程可能需要几个月的时间。每个渲染帧都存储在硬盘或其他存储设备上，然后以高帧速率顺序显示，以产生流动的运动错觉。
可以同时使用多种技术来实现更高级别的细节，包括路径跟踪、光线跟踪、光能传递和光子贴图。渲染过程还可能涉及粒子系统（用于模拟雨、火或烟）、焦散（光线折射表面）、体积采样（灰尘、雾和大气效果）和次表面散射（光在固体物体中的反射）。
渲染技术
在3D渲染中最常用的计算技术是扫描线、光线追踪和辐射度。每种技术都有自己的一组优点和潜在的缺点，使它们在不同的情况下成为可行的替代方法。
- 扫描线：通常在速度至关重要时使用，因此是实时渲染或处理交互式图形的首选技术。scanline不是逐像素渲染3D图像（即使是单帧渲染也可能需要很长时间），而是在逐多边形的基础上进行渲染。如果与预先计算的照明信息结合使用，该过程可以达到令人尊敬的60 fps，尤其是在现代高端计算机硬件系统上使用时。
- 光线追踪:这是关于照明的。对于图像或场景中的每个像素，根据场景中材料的类型，分析光线以确定反射和折射。每个像素的颜色也是根据光在其路径上相对于物体的行为来计算的。实时光线跟踪专家能够产生比扫描线更多的细节和照片真实感，但过程也相当长。
- 光能传递：如果扫描线是基于多边形的，光线跟踪逐像素进行，则光能传递是面向曲面的。光能传递的主要焦点是曲面颜色，并涉及到分析间接照明。颜色“出血”，即明亮的颜色出血到附近的曲面和渐变阴影上，是该技术的一个显著特征。
光线追踪和光能传递通常一起使用以弥补彼此的缺点。结合使用，它们可以为几乎所有应用创造出色的照片真实感。
3 d渲染行业
几乎所有的企业都可以利用3D建模和渲染，无论是用于实际的自由产品设计或者出于营销目的。不用说，现代产品生命周期管理在很大程度上依赖于强大的3D CAD程序，从草图绘制过程开始，到生产，再到产品报废。一些需要3D渲染的行业包括：
- 娱乐：过去三十年（以及在可预见的未来）发行的3D动画电影数量是3D渲染如何帮助确定娱乐业方向的不可否认的证据。看到电影中的场景是通过将现实生活中的人物与计算机生成的图像（CGI）混合而成，这不再令人惊讶。这个行业已经从《侏罗纪公园》和《终结者：审判日》发展到了一个更好、更现实、更令人满意的行业。
- 架构:与三维建模和渲染密切相关的另一个行业是三维建筑渲染与设计．要想将巨大的纪念碑、破纪录的摩天大楼、桥梁、大坝和其他建筑形象化，而不需要建造真实尺寸的原型，唯一可行的方法就是制作真实的3D模型。更棒的是，3D渲染软件可以创建性能、自然灾害和磨损的模拟，甚至在建造之前就可以改进任何结构。
- 汽车:汽车设计师还利用3D建模和渲染，通过虚拟性能测试和模拟，提出逼真的空气动力学车身设计。设计师可以使用各种材料，以满足所需的重量、刚度和耐久性参数。
- 虚拟现实：模拟数字环境的世界仍然是一个不断发展的行业。尽管近年来媒体对它的关注少了很多，虚拟现实渲染设计他会留下来的。随着技术的发展，由实时渲染方法驱动的模拟环境带来了沉浸式、逼真的逃离物理世界的希望。
其他充分利用3D建模和渲染技术的行业包括时尚(服装在身体上移动的动画模型)、医疗(3D扫描器官的逼真渲染，以更精确地诊断和治疗疾病)，当然还有制造业(创建虚拟产品原型)。