圖像渲染是計算機圖形學中的一個重要概念，它指的是通過計算機程序生成和處理數字圖像的過程從定義上來說，渲染就是將抽象的幾何模型轉換成可視化的圖像。它涉及光照、材質、陰影等多個方面的計算，目的是在二維平面上合成逼真的三維視覺效果。
例如在電影制作中，計算機可以根據場景的三維模型、虛擬燈光、材質參數等數據，通過渲染生成逼真的圖像序列，這些圖像經過后期合成后構成了電影的鏡頭。這整個從虛擬三維場景到二維圖像的轉換過程，就是圖像渲染的典型應用。
根據渲染的方式，可以將圖像渲染分為實時渲染和離線渲染兩大類。
實時渲染重視交互性，需要確保每秒至少生成25到60張圖像，實現動畫流暢。因此實時渲染多采用一些簡化算法，例如環境光遮蔽、法向貼圖、圖片映射等技術來模擬真實效果。
代表性的實時渲染引擎有Unity、Unreal Engine等，而離線渲染則可以花費幾個小時甚至幾天渲染一幀圖像，追求精細真實的細節。它通常需要全局照明計算，進行物理Based渲染。
例如在材質方面可以模擬各向異性、菲涅爾效應等光學特征。離線染軟件包括V-Ray、Arnold等。實時渲染要求渲染速度很快，通常用于交互性很強的應用例如電子游戲、虛擬現實。實時渲染多采用一些簡化的渲染算法.犧牲真實感來換取速度。
離線渲染則完全相反，它追求很高的圖像質量，渲染一張圖片可以花費幾個小時甚至幾天，經常被應用于視覺效果demanding的電影效果、廣告片制作等。隨著計算機圖形硬件性能的提升，實時渲染的質量也越來越高。一些先進的實時渲染技術比如光線追蹤，可以生成非常逼真的圖像效果已經開始用于電子游戲和VR應用。
未來隨著GPU等硬件的發展實時光線追蹤有望變成主流的圖像合成方法這也是元宇宙虛擬世界的關鍵所在。
除了電影制作和游戲外，圖像渲染技術還廣泛應用于科學可視化、教育、建筑設計等領域。例如，在科學研究中，圖像渲染可以用來生成高精度的三維模型，幫助科學家更好地理解和分析數據。在教育領域，圖像渲染可以將復雜的概念和過程以直觀的方式呈現給學生，提高教學效果。在建筑設計中，圖像渲染可以用來生成逼真的建筑效果圖，幫助設計師更好地展示設計方案。
隨著計算機圖形學的發展，圖像渲染技術也在不斷進步。未來的圖像渲染技術將更加注重真實感和逼真度，同時也會更加智能化和自動化。例如，基于人工智能的渲染技術可以通過機器學習來自動調整渲染參數，提高渲染質量和效率。此外，云渲染和分布式渲染等技術也將得到更廣泛的應用，使得大規模的渲染任務能夠更高效地完成。
總之，圖像渲染是計算機圖形學中非常重要的概念，它涉及多個領域的應用。未來的圖像渲染技術將更加注重真實感和逼真度，同時也會更加智能化和自動化。隨著技術的不斷發展，圖像渲染將在更多的領域得到應用，為人們的生活和工作帶來更多的便利和樂趣。
