探析三维动画渲染优化

摘 要：高品质的图像是三维动画领域始终追求的目标，而渲染是关系到动画图像品质的关键阶段，是保障动画视觉质量的基础。为此，结合目前现有技术文章具体探究了三维动画渲染优化策略，以便能够利用渲染实现更高品质的动画。

关键词：三维动画；渲染；优化

中图分类号：J218.7 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2019） 03-0-01

渲染是利用计算机生成图形的一项技术，可以根据动画场景进行几何建模，利用色彩、光源、纹理、材质等不同的元素进行场景渲染，从而产生高品质的动画场景图形。但是目前渲染时间过长，影响动画制作的效率与制作人的积极性，因此，探究渲染优化有效途径成为三维动画发展领域的重要课题。

一、模型优化策略

模型是影响渲染质量的一项重要因素，在模型构建过程中，通常采用布尔运算方式，这种运算方式会大量耗费计算机资源，改进这一运算模式不仅能够提升模型的精度，也能够简化模型，实现快速渲染。因此，在模型构建过程中要事前做好完善的计划，反复优化模型设计，实现最简模型，如尽量减少三角形的运用，可以利用多边形等代替球体，以便减少模型的边面数，不仅可以实现模型简化，也不会在视觉上产生出入。如果遇到模型边面数不能精简的情况，应通过摄影机的角度调整，在充分表现设计内容基础上，也能够有效提升渲染效率。例如，在动画中对街景进行渲染时，通过角度调整，只对近处实物进行调整，也能够达到渲染效果，并提升了渲染效率。

二、动画优化策略

一方面，在动画制作中检测渲染效果，避免发生重复渲染。在动画制作过程中，每帧图像的渲染与大量图像的渲染在耗费时间上存在很大差异；而且渲染每帧图像时如果效果不理想可以及时调整，重新渲染，但是渲染动画序列帧时如果需要重新渲染，会受到动画规格、角色运动等多种因素的影响导致花费更多的时间与资金，而且多帧重新渲染还要克服诸多不可预测的麻烦。为了避免这些情况的出现，在动画制作过程中从多角度检测渲染画面，能够及时进行修正，避免多帧渲染画面修正的麻烦。

另一方面，多角度检测减少渲染中的错误。渲染检测主要是为了避免动画中出现穿帮，这些穿帮画面尽量在渲染前发现，如果渲染后发现则需要通过重新渲染进行解决。但修改穿帮画面不仅时间长，还需要投入更多的人力，导致动画制作预算增加。因此，在动画制作中，需要仔细逐帧检测每个角色的运动状态，排查模型在穿插过程中出现的错误，合理匹配场景、人物、道具、对话、肢体动作等，并连续镜头反复查看场景是否合理，及时发现与处理穿帮镜头。

三、灯光优化策略

灯光强度、细分参数、类型都会对渲染效果造成影响。在确定灯光强度上要明确灯光照明强度与间接照明强度是场景明亮程度的直接决定因素，强度值越大，将会导致渲染速度越慢。而灯光细分参数，其会对渲染效果造成更明显的影响，数值越大，将会导致渲染速度越慢。在三维动画中可以使用泛光灯、自由点光、聚光灯等几种灯光类型，这些系统自带的灯光效果能够有效提升渲染速度。其中使用泛光灯不需要进行阴影效果计算，而聚光灯等则需要计算，这就导致聚光灯等灯光效果渲染时间要远远超出泛光灯，因此，在场景中不需要阴影渲染的部分尽量使用泛光灯，并减少灯光的反射、缩短灯光与反射物体之间的距离，也能够减少阴影效果的计算，提升渲染的速度。

此外，光纤追踪上要精准计算光纤追踪的灯光总数，确定光纤反射与折射的次数明确光线追踪的深度，保障每一个环节的精准性，从而减少时间的浪费，这种方式不仅能够单纯地提升渲染效率，保障动画中每一处光线的合理，也能够提升渲染效果，提升动画的视觉效果与感染力。因此，灯光优化主要是根据场景的需要，保障每处场景的合理性，全局灯光布置的协调性，并利用焦散、光线追踪等手段保障光照的震撼效果，从而提升动画的感染力。

四、现有渲染器对渲染质量的影响

通过实践发现，不同类型的渲染器也具有不同的优点与缺点，需要根据渲染内容合理选择渲染器，才能保障渲染质量。例如，3Ds Max是三维动画制作软件中默认的渲染器，其类型为扫描线渲染器，其在应用过程中展现出了良好的兼容性，而且对于渲染材質以及灯光的要求较低，但是能力有限，只能应用于小文件上，对于场景复杂的渲染效率较低、效果也较差。

Mental Ray是目前三维动画制作中一款专业的3D渲染引擎，其能够高效、高质量的对场景进行折射与反射，而且速度快，对于运动模糊运算以及置换贴图也有着高处理效率。

Lightscape是目前世界上唯一一款能够同时实现全息技术、光影跟踪技术、光能传递技术的软件，其精确性高，能够清晰地反射出直接与间接光线，避免了间接光线造成的影响；同时可以将反射光线合理地分布在三维实体上，有效处理了漫反射问题。虽然其优势较多，但是其不具备焦散、景深等功能，远景渲染上质量较差。

五、结束语

综上所述，在现有技术条件下，面对三维动画制作中渲染时间长、效率差的问题应选择合理的方式进行渲染优化，分析影响渲染优化的具体因素，逐一通过技术方法进行优化，从而在不影响渲染效果基础上行，有效提升渲染效率，以便实现快速完成动画制作的目的。

参考文献：

[1]孔素然，殷均平.三维动画图像纹理实时渲染系统设计[J].现代电子技术，2018，41（5）：102-105.

[2]山东师范大学.基于PBRT的大规模三维群体表演动画并行渲染方法：中国，CN201710344143.8[P]，2017-12-01.

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