渲染，就是將 3D 模型轉(zhuǎn)換成 2D 圖像，并最終呈現(xiàn)在屏幕上的過程。雖然這里只有一句話，但是這一句話里面包含了太多的數(shù)學、物理和計算機方面的知識，它描述了我們用計算機來虛擬化真實世界的基本邏輯。渲染過程是需要計算機進行運算且消耗時間的。

不同的渲染分類，會用到不同的渲染引擎。比如實時渲染我們一般會用到 Unity 和 Unreal，離線渲染我們會用到 V-ray 和 Keyshot。但是這些技術(shù)和引擎產(chǎn)品都是相通的，所以 Unreal 的實時渲染能力也可以部署在云端，成為云渲染的體現(xiàn)。雖然，由于使用場景的不同，引擎本身的渲染算法都有自己的特點和優(yōu)勢。但是，隨著硬件計算能力的發(fā)展，它們的界限也慢慢變得模糊。

常見的渲染類型有以下幾種：實時渲染、離線渲染、云渲染、混合渲染。它們中間有重疊交叉，也有技術(shù)區(qū)別。我們避免太多的專業(yè)性描述，嘗試用淺顯易懂的方式來進行解釋。

實時渲染

實時渲染（Real-time Rendering）從字面的意思非常容易理解，就是我們要實時的看到渲染之后的 3D 物體或者場景的效果。實時，用數(shù)字怎么理解？至少 24FPS：只有達到或者超過 1 秒鐘播放 24 張連貫圖像的速度，人眼觀看時就不會形成卡頓的感覺。

一般的實時渲染場景都是帶有強交互屬性的，比如最常見的 3D 游戲《王者》《吃雞》，或者是一些帶有交互的 3D 應(yīng)用，比如智慧城市、智慧園區(qū)的可視化項目。實時渲染的場景中，這些應(yīng)用都會獨立運行在我們的電腦、手機上，通過本地的硬件能力完成實時渲染的過程。因此，玩大型游戲的話，硬件性能一定要好。

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離線渲染

離線渲染（Offline Rendering）這個從字面意思理解，好像就是 “斷網(wǎng)” 之后在做渲染，但是這種理解是不對的。離線渲染是跟實時渲染相對應(yīng)的，簡單說就是我們不需要實時的看到渲染效果的場景。

這種場景最常見的就是我們的家裝效果圖。做過裝修的小伙伴應(yīng)該都知道，如果讓設(shè)計公司出效果圖一般都是要收費的（有些為了吸引客戶當然也會免費），他們其實就是在做離線渲染的工作。那為什么我們不能實時的去渲染一張效果圖，反而要用離線渲染的機制呢？這就要看最后的渲染效果到求要多高了。

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實時渲染，雖然渲染速度快，可以實時生成渲染內(nèi)容，但是渲染的效果和真實度相對來說是不可能特別高的。對于離線渲染的場景，基本都是對渲染要求非常高的，甚至是完全真實的。

比如剛才提到的家裝效果圖，你可能不需要立刻看到渲染圖，但是如果看到的時候，發(fā)現(xiàn)效果不好，就可能要換其他設(shè)計公司了。另外一個最常見的就是好萊塢影視大片、3D 動畫等影視場景。他們都需要達到一個非常逼真的渲染效果甚至是完全真實的場景復(fù)現(xiàn)，但是對實時性要求不高。所以，一般的好萊塢大片，尤其是特效非常好的那種，拍攝完成后的制作周期都非常長。比如我們耳熟能詳?shù)摹栋⒎策_》，當時動用了 40000 顆 CPU，104TB 內(nèi)存，10G 網(wǎng)絡(luò)帶寬，整整離線渲染了 1 個多月。

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說到這大家應(yīng)該會有一個疑問了，怎么可以用到 40000 顆 CPU 來進行渲染呢？什么電腦能有這么多 CPU 呢？其實這就是離線渲染在概念上，容易讓人誤解的地方：離線渲染大多數(shù)情況反而恰恰是在線的。

通常情況，如果我們在做家裝效果圖，是可以用自己的一臺普通電腦去進行渲染制作的，但是自己的電腦硬件配置肯定不會特別好。因此，完成整套渲染計算的過程到最終出圖是需要很長時間的，當然電腦硬件越好，時間越短。如果是專業(yè)的設(shè)計團隊，雖然是需要運用離線渲染達到很高渲染效果，同時肯定也是希望出圖的時間越短越好。

因此就出現(xiàn)了一種新的離線渲染形態(tài)：渲染農(nóng)場。說到渲染農(nóng)場相信很多人都不陌生，它就是在云端買了很多渲染服務(wù)器，這些服務(wù)器可以搭建成千上萬顆 CPU 或者 GPU 的集群，來專門服務(wù)那些需要快速完成離線渲染的用戶。

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這就是為什么《阿凡達》的渲染會用到那么多 CPU 的原因，當然現(xiàn)在基本都是采用 GPU 來進行渲染工作了。渲染農(nóng)場其實就是搭建了渲染服務(wù)器集群，那當然就是在線的了。所以說，只要提到渲染農(nóng)場，它是離線渲染場景中的一種渲染形式，但是實際上它恰恰是在線的。

云渲染

云渲染（Cloud Rendering），這個從字面意義理解就是在云端完成渲染的意思。但是為什么上面講到渲染農(nóng)場的時候，并沒有特意強調(diào)它就是云渲染呢？

其實如果按照渲染發(fā)生的節(jié)點來說，渲染農(nóng)場這種離線渲染就是屬于云渲染范疇的。但是，我們通常對于云渲染的理解，一般都是在云端完成實時渲染的場景。上面我們提到的實時渲染大部分時候都是在我們自己本地的電腦或者手機上完成的，因此對于終端硬件的要求是比較高的，不然 “卡頓” 肯定是無法避免的。

云渲染的出現(xiàn)就是為了解決這個問題：讓硬件性能不太好的終端也可以實時的渲染效果不錯的 3D 內(nèi)容。

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云渲染的基本原理是，把所有的 3D 渲染工作都交給云端。渲染完成后，編碼成為視頻實時的傳送給我們的客戶端，客戶端就變成了一個視頻播放器，對視頻流進行解碼和播放，這個過程中可以監(jiān)聽一些鼠標和鍵盤操作，來完成交互功能。

這樣大量的三維數(shù)據(jù)和美術(shù)資源不用安裝到我們的手機或者電腦的客戶端，而是全部在云端完成渲染，客戶端只要具備看視頻的性能，就可以體驗具有比較好渲染效果的 3D 應(yīng)用。對于大眾來說，手機設(shè)備不用特別高配，就可以體驗效果很好的游戲，而且手機一般也不會發(fā)燙了。目前云渲染的場景主要也是體現(xiàn)在游戲場景中，即云游戲。當然還包括一些對渲染質(zhì)量要求比較高的 3D 可視化或者數(shù)字孿生項目。

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說到這里，大家對于實時渲染，離線渲染和云渲染這三種不同的渲染形式，應(yīng)該有基本的理解了。其實說到渲染本身，就是一個數(shù)學算法在計算機上的運算過程。它們都有各自的優(yōu)劣和使用場景：

(1) 實時渲染

追求渲染速度，要求比較強的交互體驗。所以即便在客戶端硬件性能較高的情況下，也要做大量的數(shù)學算法優(yōu)化，在不是特別降低渲染效果的同時，減少渲染時間，達到很好的實時性交互。

(2) 離線渲染

追求渲染質(zhì)量，不要求實時性和交互性。追求的是極致的渲染效果，達到以假亂真的體驗。因此就用最極致最優(yōu)秀最貼近真實物理原理的渲染算法，來進行真實度極高的渲染過程。通過渲染農(nóng)場的云端計算能力，盡量的減少渲染時間。

(3) 云渲染

追求相對較高的渲染質(zhì)量同時，也要達到實時性要求。所以云端算力的部署和調(diào)度的能力要求會更高，讓客戶端配置不高的用戶通過云渲染也能體會到不錯的 3D 應(yīng)用。