图像渲染是计算机图形学中的一个重要概念，它指的是通过计算机程序生成和处理数字图像的过程从定义上来说，渲染就是将抽象的几何模型转换成可视化的图像。它涉及光照、材质、阴影等多个方面的计算，目的是在二维平面上合成逼真的三维视觉效果。
例如在电影制作中，计算机可以根据场景的三维模型、虚拟灯光、材质参数等数据，通过渲染生成逼真的图像序列，这些图像经过后期合成后构成了电影的镜头。这整个从虚拟三维场景到二维图像的转换过程，就是图像渲染的典型应用。
根据渲染的方式，可以将图像渲染分为实时渲染和离线渲染两大类。
实时渲染重视交互性，需要确保每秒至少生成25到60张图像，实现动画流畅。因此实时渲染多采用一些简化算法，例如环境光遮蔽、法向贴图、图片映射等技术来模拟真实效果。
代表性的实时渲染引擎有Unity、Unreal Engine等，而离线渲染则可以花费几个小时甚至几天渲染一帧图像，追求精细真实的细节。它通常需要全局照明计算，进行物理Based渲染。
例如在材质方面可以模拟各向异性、菲涅尔效应等光学特征。离线染软件包括V-Ray、Arnold等。实时渲染要求渲染速度很快，通常用于交互性很强的应用例如电子游戏、虚拟现实。实时渲染多采用一些简化的渲染算法.牺牲真实感来换取速度。
离线渲染则完全相反，它追求很高的图像质量，渲染一张图片可以花费几个小时甚至几天，经常被应用于视觉效果demanding的电影效果、广告片制作等。随着计算机图形硬件性能的提升，实时渲染的质量也越来越高。一些先进的实时渲染技术比如光线追踪，可以生成非常逼真的图像效果已经开始用于电子游戏和VR应用。
未来随着GPU等硬件的发展实时光线追踪有望变成主流的图像合成方法这也是元宇宙虚拟世界的关键所在。
除了电影制作和游戏外，图像渲染技术还广泛应用于科学可视化、教育、建筑设计等领域。例如，在科学研究中，图像渲染可以用来生成高精度的三维模型，帮助科学家更好地理解和分析数据。在教育领域，图像渲染可以将复杂的概念和过程以直观的方式呈现给学生，提高教学效果。在建筑设计中，图像渲染可以用来生成逼真的建筑效果图，帮助设计师更好地展示设计方案。
随着计算机图形学的发展，图像渲染技术也在不断进步。未来的图像渲染技术将更加注重真实感和逼真度，同时也会更加智能化和自动化。例如，基于人工智能的渲染技术可以通过机器学习来自动调整渲染参数，提高渲染质量和效率。此外，云渲染和分布式渲染等技术也将得到更广泛的应用，使得大规模的渲染任务能够更高效地完成。
总之，图像渲染是计算机图形学中非常重要的概念，它涉及多个领域的应用。未来的图像渲染技术将更加注重真实感和逼真度，同时也会更加智能化和自动化。随着技术的不断发展，图像渲染将在更多的领域得到应用，为人们的生活和工作带来更多的便利和乐趣。
