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什么是渲染引擎?

2022-03-15


在一些影视幕后解密或者一些节目制作花絮中常常会提到渲染引擎,那么到底什么是渲染引擎呢?去浏览器搜索的话常常会得到下图这样的回答:

 
很显然这与目前虚拟仿真技术、游戏行业、设计领域等所用到的渲染引擎并不一样,那么到底什么是渲染引擎呢?我来做个解答,下面的这些图片就是用渲染引擎渲染出来的效果图。

 
上面渲染出来的效果图是先对图中的物体进行建模,然后通过加载模型导入,在原始模型的基础上进行渲染,添加颜色、光照、阴影等内容,最后渲染到屏幕上,呈现最终效果,这就是图形图像渲染引擎的工作。听起来很简单,但里面每个细节都值得考究。如果渲染引擎渲染的一张图,能让人根本分辨不出是现实还是虚拟的,那说明渲染引擎造诣很高,技术上已经达到了以假乱真的程度。例如上图,室内物体的位置配合图片的背景,就像有人把东西放在地面上,像是真正的房间一样,让人傻傻分不清楚。

图形图像渲染引擎在游戏娱乐、军事、视频制作、地质勘探、实时模拟等方面有着十分广泛的应用。特别是视频制作已经成为当今渲染引擎发展的重要应用领域,视频制作无疑是最能体现引擎各方面技术的。视频制作的渲染引擎是各种最新图形技术的尝试者和表现者,是站在图形学技术的最前沿,并不断通过更高的要求、更逼真的效果推动渲染技术的发展。下面就简要介绍一下渲染引擎在视频制作领域的应用。

渲染引擎应用于视频制作就犹如汽车的引擎,决定着节目画面的真实感、流畅度、吸引力,观众所看到的画面、场景、色彩效果等内容都是由引擎直接控制的,这些效果的实现包含了许多渲染技术,其中就有:

01

光线追踪

渲染过程中,最终图像中的每个像素都被计算为光的粒子,该粒子被模拟为与场景中的对象进行交互。这一技术在制作具有高级反射和阴影的逼真的场景方面非常出色,但是需要大量的计算能力。

02

路径追踪

路径跟踪通过确定光线如何照射场景中某个表面的某个点,然后将其中多少反射回视口摄影机来计算最终图像。进行渲染时将对最终渲染的每个像素重复此操作,被认为是在最终图像中获得真实感的最佳方法。

03

光子映射

计算机从相机和用于计算最终场景的任何光源发射“光子”(在这种情况下为光线)。这里会使用近似值来节省计算能力,但是可以调整光子数量以获得更准确的结果。当光线穿过透明表面折射时,使用此方法可以很好地模拟焦散。

04

光能传递

光能传递与路径跟踪相似,不同之处在于光能传递仅模拟从散射表面反射到摄影机中的照明路径。还会考虑到已经从场景中其他表面反射的光源,使照明更容易充满整个场景,并模拟逼真的柔和阴影。


随着科学技术的发展和社会生产力的提高,越来越多的领域需要用到渲染引擎,虚拟仿真技术也得到人们的日益重视,并逐渐成为一个新的科学技术领域。目前虚拟仿真系统大多以图形图像引擎为基础,再封装构建上层应用系统,要达到更好的渲染效果,把渲染引擎用到实际项目应用中,呈现出更多精彩内容就需要看企业是否能够抓住自身优势,跟上发展的步伐,未来七维科技也会继续在引擎方向进行探索,做最好的渲染引擎工具提供商。

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