电影特效镜头合成为什么要在三维软件里输出多通道，再用后期软件合成？_ZNDS问答

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电影特效的镜头，为什么要在三维软件里面渲染如上图的很多层，再用后期软件合成呢？在三维软件里面直接把材质、灯光调节到理想效果输出两三个图层稍微合成下不可以吗?能大概讲一下分的这么多的通道图层，每个的意图是什么吗？

因为这样做比较快。
我们公司就是做三维模型的，顺带也做视频渲染。
渲染高精度的三维模型是非常浪费机器时间的，题主图中所示的渲染方法能够把一个渲染任务分配到不同的机器上渲染，尽可能提高渲染效率。
至于为什么要分通道，这个就要从计算机图形学说起了：
三维模型大体上可以分为多边形和贴图两个部分。
多边形就好像是模型的骨架，贴图就像是皮肤。
提高三维模型精度通常有两个方法：
1.细分多边形：也就是提高多边形的数量。
2.利用贴图。

下面我们来展开一下贴图：
贴图可以分为图像贴图、反光贴图、凹凸贴图、置换贴图等等类型，其实这些类型就是题主所述的在贴图节点上边的贴图通道。
每种贴图代表一种通道，它们的数据结构和渲染运算原理都是各不相同的。
例如
图像贴图就是多边形的位置跟颜色之间的关系，它用的是算法a。
反光贴图是多边形法线位置与反射光源的强弱之间的关系，它用的算法是b。
等等等等.....
渲染并不是从“精度低”到“精度高”的过程，它就像做一个水果蛋糕，加完算法a的效果，要再加算法b的效果，最后加上一大堆效果才会变得好看。

一个高精度的模型，多边形面数都在五百万面以上，贴图精度要求高，通道多，如果让一台计算机来计算的话，怕是赶不及在deadline之前交付的。
就以我们公司的工作站为例：一个三百万面的小模型，渲染一帧大概要35分钟，以一秒视频24帧计算，一分钟的视频就得渲染个十天半月。公司的工作站已经算是顶级配置了，如果单机渲染根本就赶不上进度。

为了方便合成师控制啊，灯光明暗，色彩，虚实等等的，你总不希望，有东西要改的话，还要回到三维里再去渲吧。。

分久必合，合久必分。

很早的时候，3D制作软件可以当作一个软件包组成的，这个软件包都带有基础到中高级的合成功能。原因主要是低下的运算力和储存，这样的条件限制使得所有操作都在一步里面，一次完成最好。因此大部分CGI内容，都是直出并直接合成的。这样的工作，虽然节省了计算资源，使得一些效果可以在有限的资源上计算出来，但是很不利于分工，修改等需求。

所以，当计算机有进一步发展时，CGI合成就从3D软件里分出来了，和一般合成一起在专门的合成软件里制作了。首先还不是基于光照元素的，更多的是画面的不同元素。因为当时的一般渲染器也无法支持分光照通道输出，其实也是受限于计算能力，因为通道需要额外的储存和计算。

不久又到了新的阶段，这个时候电脑速度更快，工作更多，要求也更高。分层的需求就进一步增长了。“在工期紧张的时候，返修要重新渲染简直是要命；有些渲染效果用渲染器跑简直也是要命，反正也可以人画，那就上人吧。”在高端软件和内部软件中，慢慢出现可以输出光照通道和处理光照通道的程序。因为分层的使用，使得一些效果可以人为模拟，并且很容易的修改。因为基于一般的光照模型，光照是法线和光向量的点积，只要有了法线，基本上就可以直接修改光照进行补光了。有了法线，通过环境贴图，也可以在合成软件里模拟金属光泽，可以既满足导演需求又告别慢得要死的渲染器了。有了UV通道，就可以重新贴图了，想贴什么贴什么！有了光照通道，高光多一点，少一点都很简单，完全不用再渲染！不过值得一提的是，虽然这几个操作会比渲染器的快，但是在当时的硬件上还是挺慢的。

大约就过了30多年到了现在，分层渲染已经是必备技能了，虽然渲染器已经很快了，但是还是有合成师在拿分层通道模拟各种渲染器赶不出来的内容。

未来会是什么样？分久必合，依照最近的软件趋势，似乎组装软件，软件包，全流程软件（包）又有出现的趋势了。因为速度够快，不如直接在同个软件里做3D和合成吧；因为速度够快，效果够好，其实很多画面也可以直接出图了。与此同时，各种特效公司的形态和分布也在发生变化。

另外，分层合成是节点软件的一特大优势。因为所需要的渲染方程近似只需要用元素配合加和乘就可以完成了，可以简单展示为，结果=强度x最大值+强度x最大值+...，每个强度x最大值都是一个光元素（灯光光照，反射（高光），折射，环境光照……），虽然这样可能存在能量不守恒的问题，不过画面真实就行了。其中AO，容易合成错，主要表现把总结果乘AO。而实际上AO是环境光的近似（既环境光的强度），所以应该是…+AOx天光的颜色。

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电影特效镜头合成为什么要在三维软件里输出多通道，再用后期软件合成？

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