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一个面至少有三个点，而一个物体的构成，是一个个的面，在图形学中，一般用三角面代替。假象三维空间中，要在二维显示器中看到他，就要把三角形从三维空间渲染到二维空间中 。现实世界中，三角形会将光线向各个方向散射。对于一台电脑，不可能计算所有不同方向光线。计算机渲染图像仅仅计算了那些散射到人眼方向的光线 ，也叫摄像机方向 。所以在3D空间中添加一个摄像头 ，并在前面透视点放置一个屏幕网格，其中每个框是渲染图像的一个像素。画出与相机透视点相交的一条光线。如果这些光线相交于屏幕，屏幕就能观察到个三角形边界。知道边界之后，在边界与像素之间重叠部分渲染像素，其余地方不做处理，得到了三角形图像。这种投影到像素格子的方法就是光栅化渲染方法。 除了光栅化，还有另一种方法 - ray casting ：回到3D对象空间，但这次将添加第二个三角形。 光栅化以物体为中心，意味从相机捕捉物体所发射到相机的光线，而Ray casting 以图像为中心 ，如果只考虑那些实际有用光线进入相机的光线，为什么不把这些光线从相机发射到场景中去 ？并通过相机向每一个像素都发射一条光线。将判断每条射线是否射中了每一个三角形 ，如果一个光线遇到多个物体，会取最近那个点。这个过程解决了是可见性问题，如果是光栅化，当时不知道怎么解决远近遮挡问题 。光栅化解决方案是一种称为Z缓冲器的技术，它创建了一个深度图，然后根据该深度图检查了所有内容。但也有计算量大弊端，因为要判断相当多的射线与物体三角面是否相交 ，假设有一个1000 x 1000 像素的图像，那么就要计算 1,000,000 条光线来检查是否和场景中一个多边形相交，对计算机来说，这个计算相当费时。由于这个原因，在20世纪70年代的大部分时间里，光线投射并没有被广泛的研究光栅化有三个问题一直没有人能够很好地解决：那就是如何模拟真正的阴影，反射和折射。后来，解决办法还是回到Ray Casting ，并在这项旧技术上添加新的变化。1980年，在贝尔实验室工作的一位名叫Turner Whitted 的工程师在 SIGGRAPH 发表了一篇论文，题为“An Improved illumination Model for Shaded Display”，一手解决了阴影，反射和折射问题。Whitted的技术称为递归的射线追踪 Ray tracing 。还是从相机的射线开始像之前一样。这些被称为主光线。但是，当主光线接触一个表面，Whitted的方法是画出反射射线。为了解决阴影问题，通过在反射方向上绘制二次光线来绘制阴影光线，只要这个光线可以反射到光源，就知道是光源照亮这个物体。如果发现光与表面之间存在物体，这时，表面就处于阴影中 。当光线遇到表面反射，使用入射角绘制反射光线，以不断反射下去，看看这条反射光线在哪里。如此不断的反射，于是被称之为：递归射线追踪。如果对象是透明的，则需要类似过程。但是使用角就变成使用折射率来确定新折射光线的角度。正如所看到的那样，让Ray Casting 更好的解决方案就是绘制和分析更多光线。Turner Whitted 1980年在他的论文中第一张光线追踪图像之一 ， 在这张图片中，明显的阴影，反射和折射效果。这512x512渲染图花了74 分钟。递归光线追踪实际上是模拟真实光线在物体周围反射时的真实行为，但是对真实表现，还远远不够、即使光线追踪产生非常逼真阴影，反射和折射，像运动模糊和景深场这样的问题可以相对容易地解决，但是最多具有极复杂的光线模拟。其中，最重要的应该是间接照明 ， 相对直接照明是指光直接照射并被物体反射。在真实世界的光线不仅来自光源。它基于Conservation of energy【能量守恒】和麦克斯韦方程，以正确地模拟应该被感知光线 。同样，渲染方程最难一点也是计算 。在发展过程中，游戏渲染采用了许多策略来尝试找到计算捷径。后来 , 又出现了蒙特卡罗积分，这是基于概率的一种近似方式，可以通过求平均来求解积分，这个方法运用了大量的随机值 ，以对光线进行采样和优化 。此后像找到了研究方向，不断寻求渲染最优解算方式，不成为图形学发展的最重要方向 。
渲染，是CG的最后一道工序（除了后期制作）也是最终使图像符合3D场景的阶段。英文为Render，也称为着色，但一般把Shade称为着色，把Render称为渲染。 因为Render和Shade这两个词在三维软件中是截然不同的两个概念，虽然它们的功能很相似，但却有不同。Shade是一种显示方案，一般出现在三维软件的主要窗口中，和三维模型的线框图一样起到辅助观察模型的作用。很明显，着色模式比线框模式更容易让我们理解模型的结构，但它只是简单的显示而已，数字图像中把它称为明暗着色法。 在像Maya这样的高级三维软件中，还可以用Shade显示出简单的灯光效果、阴影效果和表面纹理效果，当然，高质量的着色效果是需要专业三维图形显示卡来支持的，它可以加速和优化三维图形的显示。 无论怎样优化，都无法把显示出来的三维图形变成高质量的图像，这是因为Shade采用的是一种实时显示技术，硬件的速度限制它无法实时地反馈出场景中的反射、折射等光线追踪效果。而现实工作中我们往往要把模型或者场景输出成图像文件、视频信号或者电影胶片，这就必须经过Render程序。 Shade窗口，提供了非常直观、实时的表面基本着色效果，根据硬件的能力，还能显示出纹理贴图、光源影响甚至阴影效果，但这一切都是粗糙的，特别是在没有硬件支持的情况下，它的显示甚至会是无理无序的。 近十天历史发布链接
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