三维模型和渲染

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

三维模型和渲染之间的区别

三维模型 vs. 渲染

三維模型是物體的三維多邊形表示，通常用電腦或者其它影片設備進行顯示。顯示的物體是可以是現實世界的實體，也可以是虛構的東西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。 三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。尽管通常按照虚拟的方式存在于计算机或者计算机文件中，但是在纸上描述的类似模型也可以认为是三维模型。 三维模型广泛用任何使用三维图形的地方。实际上，它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。许多计算机游戏使用预先渲染的三维模型图像作为sprite用于实时计算机渲染。 现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；电子游戏产业将它们作为计算机与电子游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。 三维模型本身是不可见的，可以根据简单的线框在不同细节层次渲染的或者用不同方法进行明暗描绘（shaded）。但是，许多三维模型使用纹理进行覆盖，将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。纹理就是一个图像，但是它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。例如，一个人的三维模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。 除了纹理之外，其它一些效果也可以用于三维模型以增加真实感。例如可以调整曲面法线以实现它们的照亮效果，一些曲面可以使用凸凹纹理映射方法以及其它一些立体渲染的技巧。 三维模型经常做成动画，例如，在故事片电影以及计算机与电子游戏中大量地应用三维模型。它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。为了容易形成动画，通常在模型中加入一些额外的数据，例如，一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统，这样运动时看起来会更加真实，并且可以通过关节与骨骼控制运动。. 渲染（render，或称为绘制）在電腦繪圖中，是指以软件由模型生成图像的过程。模型是用语言或者数据结构进行严格定义的三维物体或虚拟场景的描述，它包括几何、视点、纹理、照明和阴影等信息。图像是数字图像或者位图图像。彩現用于描述：计算视频编辑软件中的效果，以生成最终视频的输出过程。 渲染是三维计算机图形学中的最重要的研究课题之一，并且在实践领域它与其它技术密切相关。在图形流水线中，渲染是最后一项重要步骤，通过它得到模型与动画最终显示效果。自从二十世纪七十年代以来，随着计算机图形的不断复杂化，渲染也越来越成为一项重要的技术。 渲染的应用领域有：计算机与视频游戏、模拟、电影或者电视特效以及可视化设计，每一种应用都是特性与技术的综合考虑。作为产品来看，现在已经有各种不同的渲染工具产品，有些集成到更大的建模或者动画包中，有些是独立产品，有些是开放源代码的产品。从内部来看，渲染工具都是根据各种学科理论，经过仔细设计的程序，其中有：光学、视觉感知、数学以及软件开发。 三维计算机图形的预渲染（Pre-rendering 或 Offline rendering）或者实时渲染（Real-time rendering 或 Online rendering）的速度都非常慢。预渲染的计算强度很大，需要大量的服务器运算完成，通常被用于电影制作；实时渲染经常用于三维视频游戏，通常依靠图形处理器（GPU）完成这个过程。.

三维计算机图形

三维计算机图形（3D computer graphics）是電子計算機和特殊三维软件帮助下创造的作品。一般来讲，该术语可指代创造这些图形的过程，或者三维计算机图形技术的研究领域，及其相关技术。 三维计算机图形和二维计算机图形的不同之处在于计算机内存储存了几何数据的三维表示，用于计算和绘制最终的二维图像。 一般来讲，为三维计算机图形准备几何数据的三维建模的艺术和雕塑及照相类似，而二维计算机图形的艺术和绘画相似。但是，三维计算机图形依赖于很多二维计算机图形的相同算法。 计算机图形软件中，该区别有时很模糊：有些二维应用程序使用三维技术来达到特定效果，譬如灯光，而有些主要用于3D的应用程序采用二维的视觉技术。二维图形可以看作三维图形的子集。.

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凹凸贴图

凹凸贴图（bump mapping），又稱為凸凹纹理映射、皺面貼圖，是一项计算机图形学技术，在这项技术中每个待渲染的像素在计算照明之前都要加上一个从高度图中找到的扰动。这样得到的结果表面表现更加丰富、细致，更加接近物体在自然界本身的模样。法线贴图是一项常用的凹凸贴图技术，另外还有许多其它的实现技术，如视差映射等等。.

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立体渲染

立体渲染（Volume rendering），又称为体绘制，是一种用于显示离散三维采样数据集的二维投影的技术。 一个典型的三维数据集是CT或者MRI采集的一组二维切面图像。通常这些数据是按照一定规则如每毫米一个切面，并且通常有一定数目的图像像素。这是一个常见的立体晶格的例子，每个体素用当前体素附近区域的采样值表示。 为了渲染三维数据集的二维投影，首先需要定义相机相对于几何体的空间位置。另外，需要定义每个点即体素的不透明性以及颜色，这通常使用RGBA（red, green, blue, alpha）传递函数定义每个体素可能值对应的RGBA值。 通过提取几何体中等值的曲面并且将它们作为多边形进行渲染，或者直接将立体作为数据块进行渲染，这两种方法都可以使几何体可见。Marching Cubes算法是从立体数据中提取曲面的常用技术。直接体渲染是一件计算量很大的工作，可以用几种不同的方法来实现。.

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线框模型

线框模型（wireframe model）是真实世界对象的采用直线和曲线的一种骨架表示（skeletal representation）。线框由物体上两个数学上连续光滑的表面相交生成或者用直线或者曲线连接物体顶点得到，通过绘制每一条边就可以将物体映射到计算机屏幕上。 使用线框模型可以看到三位模型的底层结构设计。传统的二维观察或者绘制可以通过合适的物体旋转以及选择经过切面的线消隐实现。 由于线框渲染方法相对来说比较简单并且计算速度很快，所以这种方法经常用于高帧速的场合，如非常复杂的三维模型或者模拟外部现象的实时系统。当需要更加精细的效果时可以在完成线框绘制之后自动渲染表面纹理。这种方法允许设计人员及时审查改动以及将物体旋转到新设计的场景，它没有真实感渲染所常有的较长延时。 线框模型格式也非常适合于数控机床中的路径编程，并且已经在那个领域得到了广泛应用。.

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电子游戏

电子游戏（或稱為电玩游戏，簡稱電玩；有時直接按英文「video game」翻譯為影像遊戲或電動--遊戲），是指所有依託于電子媒體平臺而運行的交互遊戲。電子遊戲按照遊戲的載體劃分，可分為街機遊戲、掌機遊戲、電視遊戲（或稱家用機遊戲、视--频遊戲以及部份地區稱視--訊遊戲）、電腦遊戲和手機遊戲（或稱行動遊戲），是指人通过电子设备（如电脑、游戏机及手机等）进行的遊戲。西方游戏界往往将电子游戏（Electronic games）细分为影像游戏（Video game）和听觉游戏（Audio game）等，而中文游戏界则习惯一律以「电子游戏」指代。.

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电影

電影是一種表演藝術、視覺藝術及聽覺藝術，利用膠卷、錄影帶或數位媒體將影像和聲音捕捉起來，再加上後期的編輯工作而成。電影中看起來連續的畫面，是由一幀幀單獨的照片構成的，至於關於電影中運動的感知，是因為人們因為視覺上的飛現象（Phi phenomenon），使得對一連串靜態圖片卻會造成移動的錯覺。傳統對電影中運動感知的理解是因為視覺暫留，使得圖像離開後，仍能在眼睛保留「視像」約十分之一秒。因此大腦感覺到圖像是「運動」的。但在1916年出版的德國心理學家（Hugo Münsterberg）的《電影：一次心理學研究》中第三章《深度感和運動感》中，雨果·明斯特伯格證明了外觀運動絕不是影像滯留（即視覺暫留）的結果，而是（但不僅僅是）對運動的連續階段的感知。 電影製作本身是藝術也是。電影可以由電影攝影機拍攝真實影像再製作而成，也可以利用傳統的動畫技巧繪製圖畫再拍攝圖畫而成，甚至可以利用電腦成像及计算机动画製作電影，也可以在電影中利用上述所有的技術及其他視覺效果。電影技術發展初期有各種不同的放映速度，但現時電影都多以每秒二十四格圖像作放映標準。 路易斯·普林斯于1888年10月14日，使用改进版的单镜头摄影机（即MkII）拍摄了电影《朗德海花园场景》。他在利兹的汉斯莱特区的惠特利工厂以及惠特利位于朗德海的家--奥克伍德农庄展出了他这第一部电影。 电影成为第七艺术的来由是意大利诗人和电影先驱者（Ricciotto Canudo），他在于1911年发表的一篇《第六艺术的誕生》（Birth of the 6th art），將電影放在建築、雕塑、繪畫、音樂、詩之後，他後來又加入了早在電影之前就有的舞蹈，因此电影就成為第七藝術。也有一些說法是將早在電影問世前就有的戲劇放在电影之前，以此方法來算，電影就成為第八藝術。 如今，許多電影仍然用能把影像記錄到膠捲上的攝影機來拍攝。膠卷經過沖洗之後，再用放映機來運行膠卷。放映機可以發出光線，透過膠卷，這樣影像就在銀幕上顯示出了。自從有聲電影發明以來，大多數的電影都是有聲電影。最近許多電影都用數碼攝像機來拍攝，放映的時候，可以用數位放映機，也可以把數位影像轉置到傳統的膠片上。这种方法可避免膠片長時間存放的失真。.

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软件

軟體（software）是一系列按照特定顺序组织的電腦数据和指示，是電腦中的非有形部分。電腦中的有形部分稱為硬體，由電腦的外殼及各零件及電路所組成。電腦軟體需有硬體才能運作，反之亦然，軟體和硬體都無法在不互相配合的情形下進行實際的運作。 一般来說，计算机软件划分为程式語言、系统软件、应用软件和介于这两者之间的中介軟體。其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。 软件包括所有在電腦執行的程式，和其架構無關，例如執行檔、函式庫及腳本語言都屬於软件。軟體不分架構，有其共通的特性，在執行後可以讓硬體執行依設計時要求的機能。軟體儲存在記憶體中，軟體不是可以碰觸到的實體，可以碰觸到的都只是儲存軟體的零件（記憶體）或是媒介（光碟或磁片等）。 软件并不一定只包括可以在计算机上运行的電腦程式，有些定義中，与電腦程式相关的文档，一般也被认为是软件的一部分。简单的说软件就是程式加文档的集合体。软件被应用于世界的各个领域，对人们的生活和工作都产生了深远的影响。.

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材质贴图

材质贴图，又称纹理贴图，在计算机图形学中是把存储在内存里的位图包裹到3D渲染物体的表面。纹理贴图给物体提供了丰富的细节，用简单的方式模拟出了复杂的外观。一个图像（纹理）被贴(映射)到场景中的一个简单形体上，就像印花贴到一个平面上一样。这大大减少了在场景中制作形体和纹理的计算量。例如，可以建立一个球并把脸的纹理贴上去，这样就不用处理鼻子和眼睛的形状了。 随着图形卡功能越来越强，理论上材质贴图变得越来越不必要，而三维绘制(渲染)成了常用的工具。但事实上，最近的趋势是使用更大和更多的纹理图像，再加上把多幅纹理组合到同个物体的不同角度的复杂技术。(这在实时图形学中更为重要，因为同时显示的纹理个数是可用图形内存容量的函数。) 最后显示在屏幕上的像素是从纹理的纹素中计算的，计算方法由纹理滤波决定。最简单的方法是每个像素使用一个最接近的纹素，多个紋素之间的线性插值也很常用，还有更复杂的办法，参看Mipmap。另外，纹理也可用来决定模型表面的颜色，甚至双向反射分布函数(BRDF)，从而和光照模型等方法结合起来。.

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