实时渲染

实时渲染

    视景仿真过程基本分为两个阶段：一是建模，二是渲染。

    所谓建模，是指用点、线、面、贴图、材质等元素构建逼真的物体和场景，建模是视景仿真的基础。

    所谓渲染，是指把模型在视点、光线、运动轨迹等因素作用下的视觉画面计算出来的过程。   

    渲染的方式有两种：

    一种是离线渲染（如常见的影视动画），就是在计算出画面时并不显示画面，计算机根据预先定义好的光线、轨迹渲染图片，渲染完成后再将图片连续播放，实现动画效果。这种方式的典型代表有3DMax和Maya，其主要优点是渲染时可以不考虑时间对渲染效果的影响，缺点是渲染画面播放时用户不能实时控制物体和场景；

    另一种是实时渲染，是指计算机边计算画面边将其输出显示，这种方式的典型代表有Vega Prime和Virtools。实时渲染的优点是可以实时操控（实现三维游戏、军事仿真、灾难模拟等），缺点是要受系统的负荷能力的限制，必要时要牺牲画面效果（模型的精细、光影的应用、贴图的精细程度）来满足实时系统的要求。

 

    实时渲染与离线渲染的区别：

 

    离线渲染的典型应用是影视动画，实时渲染的典型应用是三维游戏。两者都是模拟真实和想象的世界，用高度细节模型，产生平滑连线的运动，并以一定的帧率进行绘制来达到对三维模型的渲染和演示，有一定的相似性，但区别也是很明显的。

     离线渲染主要用于电影、广告等预先设计好的模式的演示。实时渲染主要用于无预定脚本的视景仿真，例如飞行训练、3D游戏和交互式建筑演示等。

     离线渲染的每帧是预先绘制好的，即设计师设置帧的绘制顺序并选择要观看的场景。每一帧甚至可以花数小时进行渲染；实时渲染对渲染的实时性要求严格，因为用户改变方向、穿越场景、改变视点时，都要重新渲染画面。在视景仿真中，每帧通常要在1/30秒内完成绘制。

    离线渲染的重点是美学和视觉效果，主要是“展示美”，在渲染过程中可以为了视觉的美感将模型的细节做得非常丰富，将贴图纹理做到以假乱真的效果，并辅以灯光设置，最后渲染时还可以使用高级渲染器；实时渲染的重点是交互性和实时性，其模型通常具有较少的细节，以提高绘制速度并减少“滞后时间”（指用户输入和应用程序做出相应反应之间的时间）。比起离线渲染，实时渲染更看重对现实世界各种现象的模拟和对数据的有效整合，而不是炫目的图像。

     实时渲染的目标

     

     实时渲染的目标是：

    1 使操作者具有强烈的沉浸感；

    2 尽可能真实地模拟现实世界的尺寸、法则、限制等。

    3 必须达到每秒30到60之间的帧速度，以免太慢有断续感或太快浪费系统资源。

    4 合理地组织多边形模型：既有足够的面反映必需的细节，又不太精细而增加系统负担。

    5 优化模型的层次结构，设置模型控制（如DOF）、真实世界物理限制（如BoudingBox)等必要信息。

 

   实时渲染的作用

    在商业和军事领域，实时渲染系统提供了一个对技术、策略和可行性的廉价且安全的检验机制。对比真实

的物理测试，实时渲染的优点是非常明显的。