探究建筑动画的渲染方式
摘 要：三维动画技术的出现带给我们一个全新的创作领域，以新颖的手法帮助企业塑造产品差异化，而在房地产行业以建筑动画的形态出现的营销手段也越来越多的受到受众的认可，要保证动画超高品质，在三维技术中渲染环节就成为了其重要的组成部分，本文主要研究阐述了三维渲染方式的类型与流程，试图将抽象和复杂的技术概念通过分析变得清晰明了。
关键词：单机渲染 网络渲染 分层渲染
一 前 言
在计算机影像技术的推进与发展下，三维技术也成为了其重要的组成部分，三维技术运用的领域也越来越广泛，尤其在房地产领域显得尤为突出，在房屋的销售过程中建筑动画起到了重要的作用，因为可以条理清晰有序、生动直接的为期房、在建、待建的楼盘项目打造出电影级别的视觉宣传片，建筑动画涵盖了楼梯外观、室内结构、小区环境、物业管理等诸多方面的信息，可以使购房者观看后了解未来家园的整体概况。
为了达到最佳的表现效果，在三维软件中，完成模型建立、材质和灯光的创建、场景各种简单与复杂动画的表现后，产品的渲染输出是十分关键的一步，决定着建筑动画品质的高低优劣，所以选择合适的渲染方式成为影片品质的有效保证。本人在多年的实践经验中对建筑动画渲染方式进行了大量研究工作，在整理大量案例和资料的情况下，将从单机渲染、网络渲染和分层渲染这三种渲染方式上出发进行分析阐述。
二 单机渲染
单机渲染最大的优势在其稳定性，首先因为在三维场景制作过程中，要使用到大量的树木插件，包括 Speed tree、Treestorm、Forest 等，这些插件可以创建出场景中的各种灌木、树、花草等植物形态，同时该类插件系统支持风力等三维软件自带的特效系统，具有较强的兼容性，通常情况下不会出现树木在拾取风力系统后所导致的树木抖动情况。
其次在 Vray 渲染器支持下，能够保证动画品质。Vray 是目前业界最受欢迎的渲染引擎。Vray 提供单独的渲染程序，同时提供物理照明，更快的单帧渲染，反射和折射参数调节更方便快捷。在单机渲染模式下，可以采用先渲染隔帧光子小图的方法，再渲染最终成图，在渲染最终序列图片的时候调用渲好的光子小图，做到时间的大量节省，同时还可以实现即时更改局部续渲，在面数不要过大的情况下，轻易不会出现死机或系统瘫痪的问题。
在进行中小项目过程中，建筑动画使用单机渲染能够节约成本，受场地制约较小，比如说单机渲染时如果正在渲染的电脑不能使用或有别的用途时，可以将渲染文件归档存储在存储器中，在另外一台机器上继续渲染输出，更具有灵活性。
但是单机渲染最大的缺陷就是在进行较大场景的渲染工作时，耗费时间较多，不适合进行超高清建筑动画的渲染工作。
三 网络渲染
网络渲染最大的优势在于渲染速度快、操控性强。网络渲染就是将多台参与网络渲染的电脑连接起来，同时单个渲染计算时间相互一致，最大程度的实施渲染的多点化。与此同时，还可以进行多任务的排序渲染，并且存储任务，电脑会根据设置接收提前预置好的建筑动画任务。
网络渲染有一定的技术难度，首先应当设置好局域网络，将每台渲染机器进行相应的联机设置，保证机器之间能够相互访问，并且确保安装的三维软件版本一致，插件安装目录同样一致，所用三维场景使用到的贴图设置在同一目录下。其次所有涉及到网络渲染的文件都应该检查设置路径是否一致，将所有文件工作目录设置为共享文件，保证可读可写权利，随后设置成为网络路径。这样就可以实现参与渲染的每台电脑具备文件的存储操作能力。最后挑选一台稳定的电脑，将其设定为任务接受的服务器，所有电脑均连接到该台电脑上，共享该电脑所有任务序列，将所有电脑上的制作的场景文件发送到刚才设置为服务器的电脑上，启动 Net render 选项进行批量渲染。
可以看出网络渲染安排多台电脑一起渲染很多任务，渲染成品的速度也十分快捷，在渲染出错后可以继续尝试渲染。但不能忽视网络渲染的缺陷，在某台电脑出现死机或出现掉帧的情况下，只能通过单机渲染来解决，同时对插件的兼容性有待提高。在擅长于进行特大场景或大场景的优势下带来的是影片制作成本的提高，因为优越的硬件是网络渲染能发挥功能的基础，一般的公司引进大批量的工作站设备是一件很奢侈的事情，而熟悉网络渲染的人才也十分急缺，所以这些因素也是网络渲染本身暂时不可避免的弊端。
四 分层渲染
分层渲染最大的优势在于能将建筑动画中不同物体分层渲染，进行不同物体层的设置调节，同时有效协调各插件的兼容性，极大提升了后期处理的能力和效果。我们知道三维软件在创建树木、水体、云层等物体时，需要外部插件才能实现，由于不同插件很难互相完美配合。比如在 3dmax 中的 Speed Tree、 Forest Pr0、 Dreamscape 等多个插件同时使用，很容易出现冲突。这是由于它们各自带有自己的灯光和阴影系统，如果不是非常熟练这些插件的用法，很容易出现死机或渲染出错的情况。采用分层渲染的技术手段可以解决该问题。比如说在 MAYA 中，具有显示层和渲染层的不同分层方法，可以用不同的渲染引擎渲染不同的层，还可以设置多个渲染方式同时渲染输出。而 3dmax 虽然只有显示层和渲染元，但我们同样可以手动进行设置，达到分层渲染的效果。
分层渲染技术的重点在于将各种插件的元素物体在灯光照射的影响下，设置不同的阴影参数，再将不同元素物体及其阴影分别单独渲染为一层。 三维场景中的层不是简单的前后的关系，所以我们在合成的时候不能简单的前后叠加，而是需要输出为带有 Z 深度通道信息的格式，并用 Z 深度通道方式合成。Z 通道是指将场景内对象用灰度表示的通道。
最近的对象呈现为白色，而场景的深度呈现为黑色。中级对象以灰色显示。比如在一个建筑动画场景中，把地面建筑层先单独渲染输出为 RPF格式，开启深度通道及其他需要的通道，再将地面建筑层所有物体设置为无光／投影材质。这是为了接受树木的阴影而不显示。赋予了无光／投影材质的物体在渲染时不可见，但可以接受其他物体投射的阴影。其次单独显示树木层，开启树的灯光，渲染输出为 R P F 格式，开启深度通道及其他需要的通道。以此类推，达到分层渲染的目的。
这就是运用分层技术解决不同插件的冲突问题的方法，虽然设置的过程比较复杂，但在遇到一些物体前后关系比较复杂的场景时十分有效。
五 结语
三维动画技术可以使建筑动画表现出真实、生动的震撼视觉效果，而在这酷炫的视觉享受背后是各种技术的繁杂组合应用，渲染环节就显得至关重要了，就应当做到根据项目选方法，形成有效多变的渲染方式，从而提高建筑动画的质量和水平。
参考文献：
[1] 赵阳． 3ds Max 建筑动画高手之路 [M] ． 人民邮电出版社，2010
[2] 杨兴春．3ds Max/VRay 印象 超写实建筑动画表现技法 [M] 人民邮电出版社，2010
