自2006年7月国务院办公厅发布《关于推动我国动漫产业发展的若干意见》以来，中国动漫产业获得了飞速的发展，在短短几年中，从几百家动漫企业，现在已经发展到了5600多家，从业人员超过了20多万，动漫产量已经超过了13万分钟。原创动画片无疑是受到国家扶持力度最大，也是当前动产业中最重要的组成部分。
我国目前的原创动画片绝大多数都是用于电视播放的长篇动画系列剧，动画电影很少，动画短片多以非商业用途为主。长篇动画连续剧具有剧情持续性发展、角色相对固定、单集制作时间压力大、投资回报周期较长等特点，建立一套合理有效的产业化生产模式对动画产业的发展有着至关重要的作用。（梦工厂3D动画新计划）
三维动画技术是原创动画产业化生产的重要方向
三维动画作为计算机科学、计算机图形学与传统视听媒体艺术形态结合的艺术形式，以其多样的表现手法，逼真的画面效果，适合产业化生产的特质，在原创动画片中占据相当大的比重。从近年来的国产优秀原创商业动画片来看，采用三维动画技术制作的产品最多，如龙马世纪制作的《精灵世纪》、玄机科技制作的《秦时明月》等，其次是采用无纸动画技术制作的轻动画，如广东原创动力制作的《喜羊羊与灰太狼》等，而采用二维传统手绘动画制作的作品相对较少。同时，由于国外动画大片的影响，观众对三维动画片的认可度与期望度也远高于传统二维动画片。
三维动画的制作一般分为前期、中期和后期三个制作阶段，前期制作包括：剧本编写、原画设定、分镜头脚本制作等步骤；中期制作包括：模型制作、角色绑定、动画制作、贴图绘制、材质制定、灯光制作、渲染等步骤；后期制作包括特效制作、合成、剪辑、输出等步骤。在这些步骤中，渲染是最为关键的步骤之一。
从艺术表现的角度来看，渲染在整个生产流程中起到了非常重要的承前启后的作用。渲染是利用计算机的计算能力，将三维场景呈现为图像的过程，是影片画面风格与质量的保证。可以说，中期制作的大部分工作，都是为确保渲染结果能够达到前期设定的要求而做的。同时，后期制作是对渲染结果的利用与完善，对于影片画面能起到一定的修饰和完善作用，渲染结果的差异，也决定着在后期制作中究竟可以采用何种制作方式，从而达到怎样的最终画面效果。
从产业生产地角度来看，渲染是三维动画制作过程中最花费时间的步骤之一，越是精致的画面，渲染所要花费的时间就越长，但同时，对渲染流程的改进和设计对于优化三维动画片的制作流程有着重大的意义。
渲染关系到商业动画片两个关键的因素。一是画面效果，在资讯高度密集的当今社会，观众对于媒体的选择有着高度的自主权，动画片的画面效果是给予观众第一印象的重要因素，往往能够决定观众是否愿意继续观看这部动画片。二是制作时间，即多长时间才能完成影片的制作。制作时间过长不仅会带来投资成本的增加，延长资金回笼的周期，还会为影片的播映带来不利的影响。在动画产业飞速发展的今天，制作初期还很有市场价值的设计、创意、故事以及画面效果，等到最后播出的时候，很可能已经被其他制作效率高的影片所使用，沦为二流甚至不入流的动画作品。《魔比斯环》就是一个失败的例子，它的制作周期长达五年，最终呈现的效果在虽然达到了设计的要求，但在五年后的今天却完全吸引不了观众的兴趣。因此，如何花费较短的时间，达到较高的画面效果，是商业动画片的重要要求。
我们可以从以下三个方面来减少渲染时间、提高画面效果
一、使用更多、更强的硬件设备。
渲染在很大程度上依赖于计算机的计算能力，如果可以提供更多的计算资源，渲染时间会大大减少。国内中小型动画制作单位一般使用制作用计算机，利用空闲时间和晚上来进行渲染工作，有较强实力的制作单位会购买专门的渲染农场（Renderfarm）。渲染农场又叫做“分布式并行集群计算系统”，这是一种利用现成的CPU、以太网和操作系统构建的超级计算机，它使用主流的商业计算机硬件设备达到或接近超级计算机的计算能力。渲染农场由一台控制服务器和数目不等的节点组成，其中每一个节点都相当于一台主流的商业计算机，利用专门的管理软件，渲染人员可以轻松地将渲染任务分配到各个节点并随时查看渲染结果，不仅可以设置不同节点渲染不同帧画面，还可以设置多个节点同时渲染一帧画面的不同部位以达到加快单帧渲染时间的目的。目前，国内已有部分公司专门提供渲染农场的租赁服务，使得众多中小型动画公司也有能力使用渲染农场来加快渲染进程。（好莱坞经典3D动画回顾）
二、使用非真实感渲染（Non-photorealistic rendering）方法，选择其他艺术风格作为动画片表现形式。
三维动画不仅可以实现真实感渲染（Photorealistic rendering），即类似真实世界的画面效果，还能够实现非真实感渲染，得到类似其他艺术形式的画面效果，如卡通、水墨、剪纸、皮影等等，且非真实感渲染的渲染速度比真实感渲染要快很多。使用非真实感渲染方法，既能够节省了渲染时间，又能够降低对模型、材质、灯光等方面的要求，还能够展现一种独特的，不同于普通三维动画的效果，给观众耳目一新的感觉，何乐而不为呢？目前在商业化应用中，使用最多的是卡通渲染的方式，即将三维动画渲染成类似传统二维动画单线平涂的效果。这种渲染方法通常是将颜色填充和边线轮廓分开渲染，最后进行合成。颜色填充大多使用渐变材质（Ramp Shader），根据灯光照明亮度产生突变的明暗变化，用以表达高光、亮部和暗部的区分，同时使用贴图绘制出大部分的模型细节，从而得到非常快的渲染速度。边线渲染则使用特殊算法渲染器（如Mentalray的Contour Shader，Maya的Vector Render等），通过取样场景中物体边界、材质边界、多边形硬边等得到均匀的轮廓线（contour）。当然，目前已有的边线渲染算法得到的效果比起传统二维手绘来无论从创造性上还是从艺术性上都还有一定的差距，卡通渲染方式在艺术表现上有极大的局限性，多用于较低成本制作的动画片或者用于传统二维动画的补充。
三、通过流程设计和场景优化来减少渲染时间。
渲染虽然是由计算机控制完成的步骤，但动画制作的其他制作步骤都会对渲染的效率产生影响，直接影响渲染时间。另外，通过流程设计将材质、灯光等步骤的操作难度降低，也能间接提高渲染效率，降低制作成本。
一个合理有效的真实感渲染产业化渲染流程应具备以下特征
一、操作方便，具有流水线生产的可行性。
动画片的制作是一个长期连续的过程，需要一个庞大的团队在相对较长时间内不懈的努力，且保证相对稳定的制作水平。任何一个步骤都不是一两个制作人员能够独立担负的。简单方便的操作方法有利于团队成员制作的效率，也能保证即便操作人员的能力有一定差别，最终渲染的结果仍然能达到相对较高的水平。另外，由于在实际制作中表现同一场景的不同镜头很可能由多名制作人员分别完成，一套简单易行的操做方法还保证镜头画面效果的一致性。
渲染作为动画制作中承上启下的重要步骤，与前后多个步骤紧密相连。流水线生产的流程设计可以将这些步骤连接成整体，不至于相互影响，造成修改甚至返工的问题。
二、图像效果真实可信，具备一定的现实光照特征。
艺术来源于生活，却高于生活。动画的画面效果没有必要和现实生活完全一致，但却要让人觉得真实可信。真实世界中的光在物体表面会发生反射，在透明（或半透明）物体中会发生折射；水、玻璃、金属等材质会使光线产生焦散现象；光在皮肤、玉等材质的物体内部会发生散射现象；阳光下物体的阴影有近实远虚的现象等等。当今观众的眼光和欣赏品味已经达到了一定的程度，不管是用模拟和视觉欺骗的手段，还是利用计算机图形学的算法再现光的物理特性，我们只有在一定程度上表达出这些光照特征，才能将观众带入我们创造的虚拟世界之中，满足观众的审美需求。
三、严格控制的单机单帧渲染时间。
我国目前动画片的播出习惯是每日一集，每周至少4-5集。一般动画公司会要求制作团队起码具有至少每周一集的产量，动画制作的时间要求很紧。为了尽量摊薄单集成本，动画公司常常会设计几十甚至数百集的长篇动画项目，以最大限度利用模型和贴图资源。而在动画制作过程中，渲染却是最不会因为同系列或同剧集而提高效率的步骤。因此，在制作初期就需要根据团队规模、硬件设备条件等制定出计划，并在制作中严格控制单机单帧渲染时间。
例如一个50人的制作团队，拥有50台电脑，动作组18人每人每周可以调2分钟的动画。以单集正片18分钟来计算，每周动作组可以完成2集动画。不考虑分层和修改重做部分，电视播映的帧速率为接近30帧/秒，要保证渲染进度不滞后于动作进度，每周需要渲染64800帧图像。假定这50台电脑每日渲染12小时，理论上单机单帧渲染时间不能超过3.88分钟。如果这个团队投资购买或租赁25节点的渲染农场24小时渲染，理论上单机单帧渲染时间也不能超过7.8分钟。只有保证这样的单机单帧渲染时间，该动画项目才能保证以较好的效率完成。
要达到上述特征要求，需要从各个角度对流程进行设计和优化
一、使用高级渲染器。
三维软件默认的渲染器都不会计算光线的物理特性，只能通过辅助灯光来模拟的方法来得到二次照明等效果。这种渲染方式速度较快，但对于复杂光照环境的模拟会花费大量时间，对操作人员的美学修养以及技术水平要求很高，且由于每个操作人员对灯光照明的感觉会有偏差，可能造成各个镜头单看都没有问题，但是连接到一起的时候照明效果就有偏差的问题。同时，由于模拟是针对特定摄影机角度的，一旦摄影机角度发生变化，很可能需要重新模拟，难度较高。
而高级渲染器渲染由于引入了物理学计算，使得光线分布均匀，场景中没有死角，操作人员无需设置大量的辅助灯光就能够得到很好的二次照明效果。降低了对操作人员的要求，同时保证了场景照明的一致性。
目前应用最普遍的高级渲染器有Mentalray、Vray、FinalRender等，其基本渲染方式是使用光线跟踪确定基本光照+使用Global Illumination光子确定二次照明效果+Final Gathering平滑叠加基本光照和二次照明以达到最终照明效果。
二、对建模、贴图等相关步骤提出要求。
首先，单个渲染场景的模型多边形总数不应该过多。应要求在建造常用模型时制作一个低多边形版本，供该模型在远离摄影机或者只用来参与场景照明时使用。模型的光滑程度也要严格控制，可以使用Mentalray的mentalraySubdivApprox节点来自动设置光滑程度。
其次，单个贴图尺寸不应过大，贴图总数也不应过多。应严格控制单张贴图不超过2k大小（2048像素*2048像素），并尽量利用贴图重复和材质网络节点。
第三，控制带透明通道贴图的使用。在光线跟踪渲染模式中多层透明通道贴图的阴影计算会花费大量时间，应该尽可能避免。
三、建立各种预设库。
首先是材质库。在使用高级渲染器的前提下，材质不仅决定着物体本身的颜色和质感表现，同时对于场景的二次照明也有较大的影响。统一材质预设库即可以方便操作人员调用，减少其建立材质节点网络的工作量，又能够避免因材质属性的不同造成场景照明不一致的现象。
其次要统一GI、FG、Raytrace等相关设置的数值。高级渲染器的很多设置都是环环相扣的，渲染组长应在实际制作前通过针对性测试得出最为合理的设置数值，并制作成preset提供给组员统一使用。例如Maya软件中的Reflect limit、Photon Intensity、Exponent、Global Illum Photons、Accuracy、Radius、Point Density等。
最后还可以为特定照明类型建立光照模型。在模型中包括了固定光源的设置，以及渲染属性的设置等，供操作人员直接导入使用。
四、多使用合成的手段。
合成的速度永远比渲染的速度快，尽可能将工作留给合成，比坚持在渲染中得到所有效果要划算得多。有很多合成的方法可以选择，如：
分层渲染：将角色和背景分开渲染，不仅方便校色，很多时候还由于背景没有透视变化而只需渲染一张，大大节省背景渲染的时间。
深度通道渲染：花费一点点时间渲染出深度通道，在合成的时候便能够快速得到体积雾、景深等效果。
环境排除通道渲染（AOCC）：AOCC通过计算物体周围多大范围内有其他阻隔物体而形成黑白过度的图像，对于表现全局光照的阴影效果有极强的表现能力。在三维动画渲染的时候单独渲染一个AOCC通道，然后在后期合成的时候叠加到最终画面上，能极大地增加场景的真实感。
动态模糊：80%以上的动态模糊在后期合成中就可以完成，速度非常快。而在三维软件中，渲染动态模糊会使渲染时间成倍增加。
五、在动画制作流程中引入场景灯光分析。
使用高级渲染器之后，灯光和渲染的设计显得格外重要。以前那种拿到镜头再去思考如何打光如何渲染的方式已经不适应产业化生产的需求了。因此，我们需要在动画制作的前期就引入场景灯光分析这一步骤，用以对渲染做出初步的评估和设计。
在分镜头剧本完成之后，导演与艺术总监应协同渲染组长对动画各个镜头中所要使用的照明效果进行沟通和分析，确定其难易程度和大致的渲染时间，就较难或耗时较长的镜头相互进行磋商，寻找从分镜头设计上解决难点的方法。
然后，渲染组长对每个镜头的渲染方法进行设计，包括是否使用预设的光照模型，是否以及如何分层渲染，是否需要渲染特殊通道以便后期合成使用等，并根据镜头的特点及难度将任务分配给组员。
我相信，通过对渲染流程的不断研究和优化，国产三维动画片的制作水平会越来越高，产生出更多更优秀的作品，为中国动画产业插上腾飞的翅膀。
