3d同人 · 渲染技术入门
渲染引擎是什么：光线追踪与光栅化有什么区别

第一章

先下定义：渲染引擎在算什么

引擎要算 1 件事：光从哪里来、怎样落到画面上。

渲染引擎接到的输入是模型、材质、灯光和相机这 4 类数据，输出是一张像素图。它要逐个像素判断颜色，判断依据是光在表面上的反射、折射和遮挡关系。算法不同，判断方式就不同。光栅化先把三维三角形投影到屏幕平面，再逐片元填色，速度快，适合实时预览和游戏画面。光线追踪则反过来，从相机出发向场景发射光线，追踪每条光线与物体的交点和反弹路径，算出的反射和阴影更接近真实光学规律，代价是单帧耗时明显更长。

第二章

两种算法差在哪 3 个地方

差别集中在反射、阴影、速度这 3 处，选之前先对照用途。

第一是反射。光栅化靠环境贴图和屏幕空间反射近似镜面效果，转动视角时容易露馅；光线追踪能算多次反弹，金属、水面和眼球高光更可信。第二是阴影。光栅化用阴影贴图，边缘精度受贴图分辨率限制；光线追踪按几何关系算阴影，软硬过渡更自然。第三是速度。一张 1920×1080 的图，光栅化可能只要几秒，光线追踪在复杂场景里可能要几分钟甚至更久。做静态单图可以等，做每秒 24 帧的动画就要算总账，帧数一多，时间成本会被放大几十倍。

第三章

新手怎样选：按输出类型倒推

先定输出是单图还是动画，再定引擎，别反过来。

如果目标是单张海报式作品，优先选物理准确度高的路径追踪类引擎，把采样数调够，噪点会随采样增加而减少。如果目标是 10 秒以上的短动画，先用实时引擎做动态预览确认镜头，再决定正式渲染是否切换。还有一个折中做法：预览阶段关掉全局光照和多次反弹，只看构图和动作；正式阶段再全开。把这套顺序固定下来，每次开新工程都照着走，能省下大量返工时间，也方便日后回看参数时知道每一步改了什么。

第四章

一个常被问的问题：采样数是什么

采样数就是每个像素取样的次数，常见档位有 128、512、1024。

采样太低，画面会有颗粒状噪点，尤其在暗部和毛玻璃材质上明显；采样拉高，噪点减少，但时间近似按比例增加。判断标准很具体：把画面放大到 100% 看暗部，如果噪点已经不刺眼，就没有必要再翻倍。很多人一上来把采样拉满，结果一张图等了 40 分钟，效果和中档设置肉眼难分。先小图试渲染、再放大检查、最后定正式参数，这 3 步比盲目堆数值更管用。

第五章

补充：预览与正式渲染分开做

预览只求快，正式渲染只求对，2 个模式不要混用。

预览时把分辨率降到正式版的 1/2、采样降到 1/4，单张控制在 1 分钟以内，用来定构图、定灯位、定材质大色。这一阶段多出 5 到 6 张备选图也不心疼。正式渲染前再逐项恢复参数，并单独新建 1 个预设文件保存，避免预览数值误带进成品。很多人的慢不是机器慢，而是全程用正式参数在试错。把快慢分开后，同样的硬件，一天能验证的方案数量能翻 2 倍以上，这对单图创作者的成长速度影响很直接。

收尾时留 1 个习惯：每张正式图把引擎版本和关键参数记进文件名或日志。半年后想复刻同款光感，查日志 2 分钟就能还原设置，不用靠记忆反复试错。

把本篇的要点抄成 1 张小卡片贴在手边，实际操作时对照着走 3 遍，流程就会变成习惯。习惯成型之后再追求速度和变化，顺序反过来，基础动作会在赶工时最先变形。