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  • 动画渲染软件一:Vray渲染器(VR渲染) VRay是业界最受欢迎的渲染引擎。基于V-Ray 内核开发的有VRay for3ds max、Maya、Sketchup、Rhino、CINEMA 4D等诸多版本,为不同领域的优秀3D建模软件提供了高质量的图片和...

    动画渲染软件一:Vray渲染器(VR渲染)

    VRay是业界最受欢迎的渲染引擎。基于V-Ray 内核开发的有VRay for3ds max、Maya、Sketchup、Rhino、CINEMA 4D等诸多版本,为不同领域的优秀3D建模软件提供了高质量的图片和动画渲染。除此之外,VRay也可以提供单独的渲染程序,方便使用者渲染各种图片。  VRay渲染器提供了一种特殊的材质——VrayMtl。在场景中使用该材质能够获得更加准确的物理照明(光能分布),更快的渲染,反射和折射参数调节更方便。使用VrayMtl,你可以应用不同的纹理贴图,控制其反射和折射,增加凹凸贴图和置换贴图,强制直接全局照明计算,选择用于材质的BRDF。

    VRay渲染器

    vray工作流程:

    1、创建或者打开一个场景 [2]

    2、指定VRay渲染器

    3、设置材质

    4、把渲染器选项卡设置成测试阶段的参数:

    ①把图像采样器改为“固定模式“,把抗锯齿系数调低,并关闭材质反射、折射和默认灯。

    ②勾选GI,将“首次反射”调整为lrradiance map模式(发光贴图模式)

    调整min rate(最小采样)和max rate(最大采样)为-6,-5,

    同时“二次反射”调整为QMC[准蒙特卡洛算法]或light cache[灯光缓冲模式],降低细分。

    5、根据场景布置相应的灯光。

    ①开始布光时,从天光开始,然后逐步增加灯光,大体顺序为:天光----阳光----人工装饰光----补光。

    ②如环境明暗灯光不理想,可适当调整天光强度或提高暴光方式中的dark multiplier (变暗倍增值),至直合适为止。

    ③打开反射、折射调整主要材质

    6、根据实际的情况再次调整场景的灯光和材质

    7、渲染并保存光子文件

    ①设置保存光子文件

    ②调整lrradiance map(光贴图模式),min rate(最小采样)和max rate(最大采样)为-5,-1或-5,-2或更高,同时把[准蒙特卡洛算法] 或[灯光缓冲模式] 的细分值调高,正式跑小图,保存光子文件。

    8 、正式渲染

    1)调高抗钜尺级别,

    2)设置出图的尺寸,

    3)调用光子文件渲染出大图

    VR渲染

    动画渲染软件二:Corona渲染器(CR渲染)

    Corona Renderer(以下简称CR)是一款新的、高性能、无偏差、照片级物理渲染器。基于CPU渲染器,它非常适用于超写实照片效果的渲染,其强大的灯光、逼真的效果和高效的渲染深深地吸引着大家。作为被誉为业界黑马的渲染器,CR给VR带来了明显威胁,所以VRay公司已经其收购,但Corona将继续独立运营。

    目前CR更新的速度也起来了,截止目前,最高的版本更新到了6.0。

    CR渲染器

    主要特点:

    1.交互式渲染功能完善、Corona VFB、光晕、电影调色等众多VFB后期效果(同时支持C4D Picture Viewer)、增加Corona图像编辑器(Corona Image Editor);

    2.增加阴影捕捉材质(shadowcatcher)

    3.改进采样设置、增加色散功能、加强次表面散射设置;

    4.交互式混合灯光、部分实现Light Mix烘培到场景;

    5.增加渲染图像降噪功能,设置简单、更快的置换渲染速度。

    这里要专门指出,CR的灯光功能真的很强大,不愧是超写实的照片级物理渲染器。

    CR渲染

    动画渲染软件三:Redshift渲染器(红移渲染)

    Redshift是一种高性能的生产质量渲染器,它支持有偏见的渲染技术以实现难以置信的快速无噪声渲染。

    借助Redshift,您可以从现有工作站上获得小型渲染场的渲染性能,从而节省时间和金钱,并释放创造力。

    Redshift是世界上第一个完全GPU加速的带偏见的渲染器。

    Redshift渲染器

    Redshift是功能强大的GPU加速渲染器,旨在满足当代高端生产渲染的特定需求。Redshift旨在支持各种规模的创意人士和工作室,提供了一套强大的功能并与行业标准CG应用程序集成。

    软件特色:

    1、偏差渲染

    Redshift中文版是一种有偏差的渲染器,使用较少的样本数量运用近似和插值技术,实现无噪点的渲染结果,使比无偏差渲染器快得多。

    2、Out-of-Core心架构

    采用了out-of-core架构的几何体和纹理,让您可以渲染大型场景,否则大场景将永远不能在显存中渲染一个GPU渲染共同问题是,它们受到显卡可用VRAM(显存)的限制——它们只能渲染储存在显存中的中的几何体和纹理。这对渲染数百万多边形和纹理以“G”为单位的大场景是一个问题。随着Redshift诞生,渲染数以千万计的多边形和几乎无限数量的纹理成为可能。

    3、代理和实例

    支持几何体实例让您实现大量草地和树林这种有大量重复物体的场景,高效的几乎没有内存消耗。

    还支持渲染代理,可以从场景导出几何体,只有需要渲染时才会加载到内存中。使用代理,甚至不需要在三维软件载入场景文件。像普通几何体一样Redshift渲染器代理同样可以被实例化,可以渲染几十亿多边形数量。

    4、点击渲染逐步呈现

    Redshift渲染器提供了一个渐进式的渲染模式,使您可以方便的交互预览场景,而无需等待GI预渲染信息。该模式采用逐步细化,立刻呈现一个草稿质量的结果,然后随着时间的推移不断提高渲染质量。

    5、功能强大的阴影和纹理

    采用了灵活的基于节点的渲染系统支持复杂的着色器网络。随着表面,光子,环境,灯光和镜头着色器的支持,以及各种BRDF光照模型的支持,Redshift渲染器给你提供强大、灵活、逼真的效果和非常风格化的渲染效果。

    当您的目标是真实的渲染效果,Redshift渲染器提供准确的物理表面着色器,物理校正灯光,光度学(IES)灯光,和物理太阳和天空系统。

    6、其他功能还包括

    基于点的次表面散射着色器,快速流畅的渲染皮肤,大理石,牛奶和其他半透明物质

    摄像机曝光和镜头效果着色器(包括色调映射和相机的曝光参数)

    景深的着色器

    高质量纹理(椭圆过滤)

    7、采样优化

    包括几个优化,通过自动调整基于各种启发式算法的采样数量,而不会牺牲渲染时间,帮助你实现无噪点的渲染结果。结果是,更多的样本采取需要的地方和较少的样本,当它们产生多少好处会被执行。结果是,更多的采样用在需要的地方,当对渲染结果没有多大益处时会被降低采样。

    8、渲染时保持响应

    由于Redshift渲染器基于GPU运行占用极少的CPU,你的机器在渲染中保持响应。

    9、跟三维软件紧密整合

    无缝转换几何体,摄影机,灯光,材质和主程序的其他相关属性,最大限度地降低学习曲线。Redshift渲染器直接运行在三维应用程序,使用Redshift,就像使用三维软件默认的渲染器。

    红移渲染器

    动画渲染软件四:Arnold 渲染器(阿诺德渲染)

    阿诺德是一个先进的蒙特卡罗光线跟踪渲染器建立的要求,长篇动画和视觉效果。最初与索尼电影Imageworks联合开发,现在他们的主要渲染器,阿诺德是在全世界超过300个工作室使用,它可以作为一个独立的渲染器在Linux, Windows和Mac OS X。它建立在可插接的节点系统之上,用户可以通过编写新的shader、摄像机、滤镜、输出节点、程序化模型、光线类型以及用户定义的的几何数据来扩展和定制系统。

    支持插件的玛雅,3ds Max,胡迪尼,Cinema 4D,和武士刀。它是Maya和3ds Max内置的交互式渲染器。

    阿诺德支持插件可用的玛雅,胡迪尼,Cinema 4D, 3ds Max和武士刀。Softimage的Arnold插件现在可以在Apache2.0开源许可下使用。

    阿诺德渲染器

    软件特色:

    1、无缝集成C4D:对象 (实例, 克隆, 变形器, 生成器), MoGraph几何,头发和样条函数。

    2、支持原生粒子和Thinking Particles(TP粒子)。

    3、最快的交互式渲染 (IPR)的阿诺德插件,允许快速预览参数变化而不中断你的工作。

    4、Arnold Shading Network Editor阿诺德材质网络编辑器,一个基于节点材质编辑器。

    5、一个详尽的列表着色器和公用节点,包括vertex maps顶点贴图映射和每个面材质。

    6、使用OpenVDB体积渲染Volume rendering。

    7、几何渲染时间递延使用阿诺德过程节点Arnold procedural node。

    8、Native linear workflow线性工作流程。

    9、Team Render, 包括单帧分布渲染single-frame distributed rendering。

    10、支持第三方插件如X-Particles 3和Turbulence FD。

    11、C4D插件支持:Cinema 4d R17,Cinema 4d R18,Cinema 4d R19。

    arnold渲染器

    动画渲染软件五:octance渲染器(OC渲染)

    OctaneRender(辛烷渲染器)是世界范围内目前效果最好的基于GPU运算的渲染器之一。ctaneRender对硬件,尤其是显卡要求较高。官方给的最基本要求是NVIDIA支持CUDA的显卡,但实际使用中,能够较好且快速表现效果,还是需要很好的显卡。

    OctaneRender 是一款可以在“Cinema 4d”软件上进行渲染的工具,在模型渲染方便,大家经常使用的应该都是 vray 软件,该软件在渲染方面的技术确实非常强大,但是并不是每一款软件都是必须利用 VRay 才能完成模型渲染工作的,这款 octane render 也是国外公司开发的大型渲染工具,内置多种渲染的素材,从灯光、照明、环境、角色、色调、贴图到材料、底纹、几何等方面的渲染,该软件都具备专业的渲染技术,使用 Cinema 4d 创建模型的时候获得专业的渲染工具。

    OC渲染器

    软件特色:

    1、Octanerender 只使用计算机上的视频卡,OctaneRender 就可以获得更快、更逼真的渲染结果

    2、相比传统的基于 CPU 渲染,它可以使得用户可以花费更少的时间就可以获得十分出色的作品

    3、可以仅凭借一块当下的 GPU,就可以期待相比传统的基于 CPU 渲染,达到 10 到 50 倍的速度提升

    4、Octanerender 不仅快速,而且完全交互,允许你以过去想都不敢想的工作方式去工作,你还可以实时获得渲染结果

    5、它也允许超乎想象的速度去工作

    6、在新的渲染方式下,更像是一个摄影师一样去探索场景

    OC渲染器

    动画渲染软件六:渲染101云渲染软件

    渲染101是面向三维动画制作者开发的自助式云渲染客户端软件,在提升动画渲染效率的同时,大幅度降低渲染农场成本,高性价比造就了渲染行业内的极佳口碑,与国内多数视觉表现公司及工作室达成稳定长久的合作。

    渲染101目前最高支持3dmax2021,以及常见的两种渲染器,VRay5渲染器和Corona7渲染器,未来将支持C4D+OC渲染器的渲染组合。

    渲染101动画渲染软件

    渲染101云渲染软件特色:

    1、动画渲染每帧渲染速度比行业平均水平高50%,渲染同一个文件同样500帧,取平均每帧渲染时长,渲染101的成绩为平均每帧12.97分钟,而行业内主流渲染农场的成绩仅为如下:赛诚渲染农场17.15分钟、瑞云渲染17.19分钟、炫云云渲染软件24分钟。

    2、3dmax内一键提交,上传速度快,一键下载便利,软件客户端操作方便。

    3、智能调度,渲染不排队。国内动画渲染农场普遍存在排队等待渲染的情况,渲染101通过行业顶级的调度策略,拥有极高的服务器利用率,渲染永不排队。加急渲染可同时调用上百台服务器,数量稳居行业前列。

    4、稳定服务,渲染行业中多年积累,拥有独家技术手段,渲染出错率为行业最低。

    渲染101动画渲染

    渲染101动画渲染为邀请注册制,可以联系官方工作人员获取软件。

    渲染101动画渲染

     

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  • KeyShot pro for Mac 是一个独立的实时渲染应用程序,可以快速,轻松地创建3D渲染动画,支持Mac和PC上最广泛的3D文件格式。从静态图像和动画到交互式网页和移动内容,KeyShot能够创建最高质量的视觉效果,确保您...

    KeyShot pro for Mac 是一个独立的实时渲染应用程序,可以快速,轻松地创建3D渲染和动画,支持Mac和PC上最广泛的3D文件格式。从静态图像和动画到交互式网页和移动内容,KeyShot能够创建最高质量的视觉效果,确保您使用最佳工具满足您的所有可视化需求。在这里插入图片描述

    在互联网上下载的大部分keyshot Pro软件安装包基本都安装失败,要不然就是安装好后直接闪退! 不知道什么原因! 后来网上查了查,基本都是因为Rosetta2 自动转译的原因,出现漏洞造成的,后来最终在一个论坛上找到了一个大神最近发布的基于软件重新手动转译的keyshot Pro安装包,最终成功的安装到M1芯片的电脑上,并且正常运行使用! 废话不多说,直接上部分安装好效果图:在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    立即查看结果。
    KeyShot是对核心的实时渲染。不是模式。不是事后的想法。看到一切都发生了。在您工作时,可以立即看到从材料和照明到相机和动画的每一次变化。

    专注于您的设计,而不是软件。
    KeyShot非常易于学习和使用,可通过简单的基于工作流程的界面在几分钟内获得摄影结果,该界面具有最有经验的3D渲染专业人员的所有高级功能。

    更快地创建视觉效果。
    KeyShot可在Windows和Mac上运行,利用100%的可用CPU功率。无需特殊的图形卡,所有CPU功率都可以线性扩展,以获得无与伦比的性能。

    让它更现实。
    KeyShot材料超越了物理外观,为最高质量的视觉效果提供了科学上准确的属性。使用预设,独家合作伙伴材料或创建自己的材料。

    点亮它吧。
    KeyShot通过先进的照明功能提供快速可视化产品的速度,为简单的工作室拍摄或最复杂的室内照明创造最准确的照明。

    尽快提出你的想法。
    KeyShot集成了整个产品开发过程,具有最广泛的3D文件格式支持和LiveLinking技术,可实现从概念到最终产品的流畅工作流程。

    功能特点:

    实时光线追踪
    具有自适应材料采样,动态照明和聚焦焦散的渐进式全局照明。

    HDRI照明
    快速点亮你的场景。将KeyShot HDRI环境拖放到场景中并根据需要进行调整。

    物理照明
    通过将光材料应用于任何模型几何体,添加区域,点或IES光源。

    聚光灯
    完全可调,颜色,角度,衰减和直径,以及添加模板照明效果的模板。

    准确的材料
    科学准确的材料,代表IOR,色散和次表面散射等属性。

    独家内容
    KeyShot包括独家内容,如Axalta Paints,Mold-Tech Textures,SørensenLeathers和Poliigon Textures。

    材料模板
    专利技术,用于设置模板,以便在导入到KeyShot时自动将材料指定给导入的模型。

    彩色图书馆
    通过在KeyShot中使用Pantone和RAL等行业标准颜色库来增强您的材料。

    香椿阴影
    创建适合技术文档,专利图纸等的非真实照片效果图。

    交互式场景树
    所有部件,灯光,摄像机和动画集中在一个地方,具有实时搜索,过滤和分组功能。

    互动标签
    使用自己的材料定义在对象上定位标签,或者从基础材料的属性中采用标签。

    动态纹理映射
    在凹凸,颜色,镜面和不透明度通道上映射纹理,以获得最终的真实世界外观。

    程序纹理
    从布料,网格和划痕到木材,渐变,伪装和遮挡的2D和3D程序纹理。

    图像样式
    使用色调映射,曲线,颜色调整或图层创建多个图像样式。实时查看或调整后。

    在这里插入图片描述
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    安装文件名称: KeyShot pro M1 (支持适配最新M1处理器)

    安装包获取请关注 VX公众号:小柯基分享

    KeyShot pro Mac直装版使用说明
    1:系统需求:macOS 版本 10.12 (Sierra)、10.13 (High Sierra)、10.14 (Mojave)

    2:硬件需求:简单地说,必须要较新的各类软硬件支持。

    安装教程:
    KeyShot 10 Mac下载完成后请打开镜像包,双击安装包【KeyShot_mac64_10.1.82.pkg】进行安装
    KeyShot for Mac安装器将引导您完成安装此软件所需要的步骤,请点击【继续】
    点击同意KeyShot Mac软件许可协议
    点击“安装”
    输入电脑密码,然后点击【安装软件】
    KeyShot for Mac安装成功,请先【关闭】
    返回安装包,我们打开【Patch-KeyShot_v10.0.xx.command】,
    输入电脑密码,密码不显示,输入完成后点击回车键!
    进程完成!点击关闭!
    注意!如果打不开【Patch-KeyShot_v10.0.xx.command】,将它拖到桌面。
    打开终端输入【chmod 755】755后面有个空格 。
    然后把桌面的【Patch-KeyShot_v10.0.xx.command】拖到终端上的【chmod 755】后面,然后点击回车即可!
    把KeyShot注册机.exe】和【Crossover】拖到桌面
    现在把【KeyShot注册机.exe】拖到【Crossover】上运行
    点击【选择安装包】然后点击【继续】。
    选择【未列出的应用程序】,然后点击【继续】。
    【点击安装】。
    然后会弹出KeyShot mac注册机,点击【generate】。
    选择【my mac desktop】,选择【保存】。
    点击【确定】,然后桌面会生成一个【KeyShot10.lic】。
    现在请打开KeyShot 10 Mac版软件,点击注册许可证
    跳出请注册KeyShot 10 for Mac提示,请选择”我有许可证文件”,然后点击“下一步”
    请选择Desktop,找到KeyShot10.lic密钥,然后点击Open,
    点击“完成”

    **好了 以上就是整理的M1处理器安装Adobe Acrobat的教程了!

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  • 【摘要】 介绍浏览器渲染原理及CPU渲染流程 示例代码托管在:http://www.github.com/dashnowords/blogs 博客园地址:《大史住在大前端》原创博文目录 一. 高性能动画 动画的流畅程度通常是以FPS(Frame Per ...

    【摘要】 介绍浏览器渲染原理及CPU渲染流程

    示例代码托管在:http://www.github.com/dashnowords/blogs

    博客园地址:《大史住在大前端》原创博文目录

    一. 高性能动画

    动画的流畅程度通常是以FPS(Frame Per Second,每秒帧率)作为衡量的。在摄像机录制视频时每一帧实际上包含了一段时间内的画面记录(长曝光摄影的道理相同的),如果画面里的事物在运动,那么暂停播放时看到的画面通常都是模糊的,这样的画面也被称为“模糊帧”,加上双眼“视觉暂留”效果的影响,影视作品一般只要达到24FPS就可以展示出看起来连续运动的画面;而在页面的渲染中,每一帧都是由计算机计算渲染出来的精确画面,帧和帧之间并不存在模糊过渡,所以通常认为需要达到50FPS~60FPS的帧率,才能够得到较好的观看体验。

    为了达到尽可能接近60FPS以上的帧率,浏览器每一帧的计算和绘制所花费的时间就需要控制在1000/60≈16.6ms以内,根据Google开发者社区提供的资料,开发者最好能够将所有的工作控制在10ms左右,以便给浏览器一些处理内部工作的时间,否则就无法在限定的时间内完成画面更新,动态的内容就会表现出卡顿,对用户体验造成负面影响。下一节就来看一下,在这16ms的时间里,浏览器都需要完成哪些任务。

    二. 像素渲染管线

    基本渲染流程

    谈起浏览器的工作流程,你可能会在大多数文章中见过下面这张图:

    它直观地描述了浏览器如何将HTML文件和CSS样式文件通过逐步处理最终合成渲染树并展示在页面上的过程,当然其中每一步都是非常复杂的,如果你对此还不熟悉,可以通过【浏览器的工作原理:新式网络浏览器幕后揭秘】这篇文章进行了解(极力推荐这篇文章!)。但实际上上面的流程里并没有覆盖网站的整个生命周期,它只是描述了从用户获取到网站首页和资源文件后到完成首屏渲染这段时间内所做的工作,尽管工作流程几乎是一致的,但诸如响应用户的交互动作,在页面上实现动画等等内容,只通过上面的宏观原理图理解起来还是很困难的。当开发者谈及浏览器渲染性能的话题时,我们通常会听到“重排”、“重绘”等术语,实际上它们就是对这后半部分工作的描述,它被称为“浏览器像素渲染管线”,此时就需要祭出Google开发者社区提供的基本原理图:

    编写在JavaScript代码中的那些事件监听器、定时任务等等异步触发的代码就会在橙色的部分执行,这部分代码运行在主线程中,如果有问题的代码或是执行时间较长的代码在其中造成了阻塞,后续的几个步骤就只能等着,这会直接延缓页面的渲染甚至导致页面直接崩溃,当JavaScript执行完一个宏任务并清空了当前的微任务队列后,就会开始UI渲染流程,进入下一个环节。

    Style阶段需要找出发生变更的样式并重新计算相关的尺寸,当然在首屏渲染之前第一次处理CSS样式时,浏览器肯定已经对计算结果进行了缓存,以便在这像素渲染管线处理时节省时间。

    计算完样式本身后,就需要进入Layout阶段,重新来计算发生样式变动的元素应该以怎样的盒模型尺寸绘制在画面上的哪个位置,网页中的基本排版遵循正常文档流的规则,所以一个元素尺寸变化后,就有可能需要重新计算其父子元素或临近元素的位置,不难想象这是一个极容易引发蝴蝶效应的环节。完成了Layout布局后,可以看到图中使用的颜色也发生了变化,因为相对而言它们的开销就比较轻量了。

    Paint阶段就是生成像素数据的过程,它会将元素的背景、边框、阴影等等可见的部分绘制出来,它们可能会被绘制在多个层上。

    Composite阶段,由于绘制阶段生成的画面可能分布于多个层,那么最终渲染的结果就需要将它们按照一定的顺序完成画面的重叠,这就是浏览在合成阶段主要的工作,当然这个过程并不一定是由CPU独自完成的,后面还会讲到。当动画执行时,浏览器会不断创建帧,上面的过程就会反复发生,从而实现帧画面的不断变动:

    回流和重绘

    不同的CSS样式的性能开销和造成的影响是不同的,所以上面的像素渲染管路的各个阶段并不一定都有工作要做,如果发生变更的元素样式不会造成布局变化,那么layout阶段就不需要做什么工作,如果发生变更的CSS属性也可以不用重新计算各部分的像素颜色,那么paint阶段也就没有什么工作要做,这样渲染管路就被简化成为:

    这是我们最期望得到的理想状态。如果发生变化的CSS属性导致Layout阶段任务量的增加,这类情况就被称为“回流”“重排”,如果发生变化的CSS属性导致了Paint阶段任务量的增加,这类情况就被称为“重绘”,它的开销相比Layout而言更小,从管线的特征不难明白,“回流”必然会导致“重绘”,但反之则不一定成立。

    只通过Composite阶段的工作就可以处理的CSS属性就是opacity(透明度)和transform(变形),它们是各类场景中优先推荐使用的性能最高的特性,transform可以很方便地模拟出位置变化,在可以忽略画面精度的情况下(例如纯色的背景)也可以使用scale来模拟尺寸变化。

    所以在满足需求的前提下,我们当然希望选择改变性能开销更小的属性,以便可以在16ms的时间内完成整个渲染管线的任务,这里所说的性能,通常是指持续修改样式时的性能开销,暂不讨论低频的页面状态变动。关于CSS属相详细的性能开销,可以在【CSS Triggers】查看详情,每个浏览器的实现上有细微的差别。

    opacitytransform的动画性能开销最小,并不是因为处理它们造成的影响时工作量减小了,而是因为这两个属性造成的影响可以在图层合成时可以委托给强大的GPU来执行。GPU的基本架构和CPU不同,它拥有更多算术逻辑单元(也就是ALU),这使得它非常适合以并行计算的形式执行计算密集型任务,例如图形的矩阵变换、人工神经网络的训练等等。

    opacitytransform造成的影响,都可以通过改变图层合成时的参数来进行处理,换句话说就是它可以直接使用之前生成的位图像素数据的缓存,而不需要再重新计算,也不用更新像素数据缓存,配合上GPU强大的算力,性能自然很能打。

    三. 旧软件渲染

    现代浏览器多采用软硬件混合渲染的方式来处理,软件渲染的方式通常也被成为“旧软件渲染”(与之相对应的是硬件加速渲染),“旧”只是出现时间比较早,并不表示它已经被硬件渲染所取代。最初的网页并不是作为完整的应用存在的,而只是用来做一些信息展示,二维渲染的场景居多(因为页面上大多都是基于“盒模型”的矩形区域和文字包围盒的计算和绘制),这时使用CPU渲染的性能并不低,“旧软件渲染”通常使用底层的二维图形绘制库,你可以借助HTML Canvas 2D API来类比理解,在canvas画板上实现的二维动画,即使在逐帧动画中进行覆盖式的全画布重绘,也能够保持较高的帧率;对3D图形学有一定了解的小伙伴都知道,3D渲染引擎只支持点、线和三角形的绘制,所以一个矩形就至少需要2个三角形来表示(当然也可是多个),直观感觉上就是一种“杀鸡用牛刀”的体验,GPU的算力虽然很牛逼,但通常内存空间非常有限,所以最好只在必要时有节制地使用GPU 。

    本节我们先忘掉GPU的加速能力,来看看软件中需要如何处理页面渲染。下面以WebKit内核为例来说明一下渲染的基本处理过程以及创建合成层的条件。想要进一步了解的小伙伴可以尝试阅读朱永胜的《WebKit技术内幕》一书(不要轻易尝试,很容易觉得自己不适合搞前端,甚至怀疑人生)。

    渲染对象(RenderObject)

    DOM树解析时,浏览器会为可见元素创建一个RenderObject类的实例,用于记录绘制这个节点需要的一些信息和方法,RenderObject会依据HTML中的DOM结构生成一棵RenderObjectTree,但浏览器并没有直接使用它来生成一张位图画面,因为如果这样做的话,页面上发生任何变化时,都需要重新计算变更的区域并更新缓存,它的确很节省空间,毕竟只需要缓存一张静态图片中各个像素点的颜色数据就可以了,但节省空间的代价就是无法节省时间,这样的策略会加重重复运算的负担。

    渲染层(RenderLayer)

    为了方便处理,WebKit会根据RenderObjectTree来对RenderObject进行按层分类,并最终创建一棵包含多个渲染图层信息的RenderLayerTree(渲染层树),两棵树中的节点并不是一一对应的,当遍历RenderObjectTree时,只有符合一定条件的节点(比如获取了上下文的canvas节点、video节点、具有透明样式的节点等等,详细的规则会根据平台实现不同可能会有变化)会创建出新的RenderLayer节点,而其他的节点只需要添加到祖先节点上已经存在的RenderLayer节点上就可以了。规则如下:

    除了根节点以外,一个RenderLayer节点的父亲,就是它对应的RenderObject节点的祖先链中最近的祖先,且两者所在的RenderLayer不是同一个。

    根据《Webkit技术内幕》一书中的介绍,在软件渲染中,每一个RenderLayer对象都会有一个后端类,用来存储该层绘制的结果(但是在硬件渲染中由于合成层的存在,所以并不会为每一个RenderLayer生成后端类),你可以把后端类简单地理解为结果缓存,CPU会将各个RenderLayer的结果最终渲染为到一张位图里,然后交给GPU展示,合成的过程也可以在GPU中进行,也就是硬件加速渲染,这里不再展开,但是仅考虑软件渲染环节的话,RenderLayer树就已经可以实现目的了。用过photoshop的用户可能会对分层这种处理形式比较熟悉,它的关键点就是在处理有重叠的区域时必须考虑先后顺序。

    直接看概念可能比较绕,做个简单的比喻,比如码农小强的爷爷有自己的房子,然后生了几个孩子,这些孩子里有的发展的比较好就自己买房单独住处去了,发展的不太好的只能住在爷爷家里,接着每个孩子又生了一堆孩子,也就是小强这一辈,当然也是发展的有好有差,以码农小强为例,发展的好的就可以自己买房子住,发展的不好的就得拼爹了,如果他爹有房子,就可以住在爹家,如果很悲剧他爹也没房子,那他就得和他爹一起住到他爹的爹家里去(说住到坟墓里的你放学别走),RenderObjectRenderLayer的生成过程也是类似的。

    四. 从canvas体会分层优势

    Webkit底层的2D渲染使用Skia库,它是类似于Canvas API的二维图形绘制库,为了方便理解软件渲染的优势,下面通过Canvas API来看看分层到底带来了哪些变化,本例中我们先不考虑重新计算布局的情况,仅考虑重绘的工作。以下图为例(如果不了解canvas动画绘制,可以参考笔者曾经写的一篇相关博文【响应式编程的思维艺术 (2)响应式Vs面向对象】):

    假设在下面的分析中,地面天空是分别绘制上去的,人物和云是可以水平运动的,人比山距离观察者更近。

    不分层的情况

    canvas中,使用context.getImageData(x, y, width, height)方法取得画布上对应矩形区域的像素数据,在不分层的情况下,假设第一次渲染后,使用这个方法将画布中的像素数据取出来存储在backUp变量上(像素数据是一个很长的一维数组,按顺序逐行存储着画面中每个像素点的rgba4个值),也就是只为最终结果建立了一份缓存,此时实际上已经丢失了一部分信息了,例如云和天空、人和天空都有重叠的部分,而重叠部分的像素只保留了最上面一层的值。

    当需要绘制逐帧动画时,问题就来了。人物是运动的,那么程序自然知道下一帧应该将人物绘制在什么地方,但是如果直接绘制,原来的人物仍然会留在图中,这样逐帧画下去,画面上就会留下一排人物运动的分解画面,这显然是不行的;如果把人物先擦掉呢?也是不行的,这样虽然可以保持画面上只有一个跑动的人物,但是因为画面被缓存时,像素已经被覆盖掉了,如果把人物擦掉,只从缓存的数据中,是无法知道被擦掉的这部分像素点应该被修复成什么样子的,例如下图中,缓存中是上一帧的数据复原后的图,但是如果下一帧人物离开了原位置,原来的画面就无法利用缓存直接恢复了,例如上图中红框中的部分就留下了人物的残影。

    假设在上面的画面中,人物的大小是100*100,缓存的像素中,其位置是(200,400),假设一帧中它平移了10个像素,那么就可以粗略地认为需要更新的区域是左上角为(200,400),宽110,高100的矩形区域。尽管这个110*100的矩形区域可能只占了整个缓存区域的10%,也就是大部分缓存的像素点还是有效的,但为了修复这部分画面,程序将不得不重新计算每个对象的绘制结果,然后将这个区域的画面按照层次重新绘制上去,在上面的示例中,变更区擦除后从下到上依次要绘制天空、山和人物,人物是绘制在最上层的以便可以完整显示,人物离开后的空白像素也在重绘中被修复。

    分层绘制

    单幅位图像素缓存的劣势其实已经很明显了,下面再来看看分层的情况,假如上述画面中的对象分别绘制在不同的canvas画布上,那么一共就需要5个canvas元素,由于画布是透明底色的,所以最终显示结果是叠加而成的。接着为每个canvas层都生成像素数据的缓存,那么在面对同样的更新场景时,天空、地面、山和云都可以不用操作,而只需要更新人物所在的canvas层,先将受影响的区域擦除,接着重新计算人物的绘制结果并更新单层的缓存,最后将新的结果绘制到目标位置上,相比之下,分层缓存的方案使用了更多的存储空间来缓存绘制的像素数据,但减少了更新时的计算量,是典型的空间换时间的做法。

    层的合并

    显示器上最终呈现的是一幅位图画面,所以即使在上面的示例中使用了5个分布在不同层次的canvas标签,实际上计算机在处理时仍然会对各层的像素数据按层进行合并计算。上面的示例中存在一个很容易发现的优化点,就是无论怎么重绘,实际上地面的绘制结果都会挡住对应区域的天空的绘制结果,而且它们都是静态的,所以天空的缓存数据中,与地面重叠的部分实际上没什么用,如果更新的区域发生在重叠区,那么更新画面的时候,天空层总是要先绘制一次然后再被更高层的或者地面覆盖掉,这时候就可以利用层合并的思想进行优化,也就是直接将天空,山和地面绘制在同个canvas上,它们整体的绘制结果缓存时只需要占用原来1/3的空间(3张位图变1张了),但对于后续的重绘却不会造成影响,这样就可以省掉很大一部分确定没有用的缓存。当然上面的示例只是比较简单的情况,在DOM节点渲染结果的处理时有更加复杂的层划分层合并的规则,但是优化的思想基本是一样的。

    五.小结

    从直接绘制到分层绘制再到层的合并的过程,实际上就是从DOM节点到RenderObject树再到RenderLayer树的变换过程,利用canvas的实例就比较容易理解软件渲染过程中的一些策略了,很多东西你觉得不理解,并不一定是因为它本身有多复杂,只是因为你无法知道它是为了解决什么问题而存在的,实际上当你面对同样的问题时,可能也会采取类似甚至更好的处理策略,但当我们只看别人描述解决方案时,通常都会感觉到一个东西“特别复杂”或者“特别高大上”,所以请永远保持谦逊,但也别丢了你的自信。最后分享一个最近很喜欢的冷段子,下一期再见。

    问:"从前有一只菜鸟,他特别菜,但是他仍然在飞,请问为什么?"

    答:“因为他有一颗勇敢的心!

    作者:华为云云享专家大史不说话

     

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