实时渲染和预渲染有什么区别

预渲染与实时渲染

詹姆斯·卡梅隆导演的《阿凡达》耗时四年，耗资近5亿美元，为大家打开了一个科幻新世界。电影中的CGI角色，名字，看起来和现实世界中的人一模一样。而且逼真的科幻场景让人震撼。然而，这些精彩的画面离不开CG艺术家和预渲染技术。

为了解决《阿凡达》的渲染任务，维塔数字超级计算机拥有40000个cpu、104TB内存和10G网络带宽，每天处理多达140万个任务来渲染电影，24小时运行。总共花了1个月。《阿凡达》的每一帧都需要渲染几个小时，每秒24帧。因此，强大的渲染集群能力对CG工作室来说非常重要。

什么是预渲染？

预渲染用于创建逼真的图像和电影，其中每一帧可能需要数小时或数天才能完成，或用于程序员调试复杂的图形代码。预渲染从建模开始，使用点、线、面、纹理、材料、光影、视觉效果和其他元素来构建逼真的对象和场景。然后，利用计算资源，根据预先设定的场景设置，计算模型在视点、光线、运动轨迹等因素作用下的视觉图像。这个过程被称为预渲染。渲染完成后，帧被连续播放，以达到最终的效果。

它主要应用于建筑档案、影视、动画、商业广告等领域，以艺术和视觉效果为重点。为了获得理想的视觉效果，建模师在制作过程中需要雕刻各种模型细节;动画师需要赋予角色一种巧妙的魅力;灯光艺术家需要创造各种艺术氛围;视觉效果艺术家需要使视觉效果逼真。常用的预渲染软件有3ds Max、Maya、Blender、Cinema 4D等，其特点是需要提前布置场景，设置相关渲染参数，如阴影、粒子、抗锯齿等)，然后使用PC或渲染场进行无监督计算的渲染。

顺便说一句，可以使用本地计算机或云渲染场进行渲染。瑞云渲染可以为上述软件提供渲染技术支持。

在预渲染场景中的每一帧都是存在的。一旦渲染开始，每一帧都需要几秒、几分钟甚至几个小时来渲染。渲染过程中会消耗大量的内存、CPU/GPU和存储资源，属于计算资源密集型应用。尤其是在影视项目中，通常会有排期的要求，使得渲染任务需要在规定的时间内完成。目前，任务基本都是提交给云渲染场进行渲染。云渲染农场，如瑞云渲染，是专业服务公司，可以提供大规模并行计算集群。

在预渲染之后，任务基本上是已经渲染完成的工作。如果你想在一个可操作的在线服务或在线游戏上实时计算和查看场景，我们必须讨论实时渲染。

什么是实时渲染？

2020年8月，由中国游戏科学公司制作的动作角色扮演游戏“黑色神话：悟空”的现场演示在中国社交网络中流行起来。一流的画面、丰富的细节、身临其境的战斗体验、充足的剧情演绎，在演示中还原了东方的魔幻世界。游戏中的每一个美丽场景都是实时渲染的。

实时渲染用于交互式渲染场景，如在3D电脑游戏中，通常每帧必须在几毫秒内渲染。它的意思是计算机在计算屏幕的同时输出和显示屏幕。典型代表是Unreal和Unity。像《黑色神话：悟空》这样的游戏便是使用虚幻引擎4创造出来的。实时绘制的特点是可以实时控制，交互非常方便。但其缺点是受系统负载能力的限制。如果有必要，它会牺牲最终的效果，包括模型、光线、阴影和纹理，以满足实时系统的要求。实时渲染目前可以应用于3D游戏、3D模拟和3D产品配置器等。

实时渲染侧重于交互性和实时性。一般需要对场景进行优化，提高屏幕计算速度，减少延迟。对于用户来说，每一次操作，比如手指触摸或点击屏幕，都会使屏幕重新计算。并且反馈需要实时获取。因此，实时渲染是非常重要的。在仿真应用中，数据表明，只有将延迟控制在100ms以内，人们才不会明显感知到视频和音频的不一致性。

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近年来，随着GPU性能的提高，实时计算的速度越来越快;计算图像的精度也越来越高。尤其是光线追踪等技术的应用，使实时渲染效果更加逼真。这些顶级技术也是未来生产的明显趋势。

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