2021年6月7日
圖觀?雙渲染架構 選配指南
導語：
數字冰雹“圖觀?國產數字孿生應用開發引擎”作為構建數字孿生應用的強有力軟件工具包，在提供云端三維場景構建、全要素數據融合、場景效果設計、場景服務發布全流程服務的同時，還提供了雙渲染架構可選——端渲染架構和流渲染架構。
無論是端渲染架構還是流渲染架構，本質上都是數字孿生云渲染的實現方式。當然，對于剛剛上線的“圖觀?國產數字孿生應用開發引擎”，很多開發者伙伴還不是很了解該如何選擇自己適用的開發架構，所以小編特整理此文，希望能夠幫助各位開發者伙伴更明確地選擇圖觀?技術產品。
用戶在選擇圖觀?產品架構時，需要考慮多項因素，如硬件情況、網絡環境情況、并發訪問情況、渲染要求等，本指南重點針對“端渲染架構”和“流渲染架構”的技術特性做進一步分析。
一、產品架構定義
1.端渲染架構
圖觀?端渲染開發架構，是基于 HTML5 和 WebGL 技術，整合推出的數字孿生端渲染技術支撐體系，涵蓋端渲染場景編輯器、端渲染服務平臺、端渲染控件等技術產品，覆蓋數字孿生應用開發的全生命周期，提供簡便、快捷、強大的數字孿生應用運行和開發平臺。
2.流渲染架構
圖觀?流渲染開發架構，是基于實時云渲染（ GPU 云化）、視頻串流等技術，整合推出可視化數字孿生流渲染解決方案技術支撐體系，涵蓋：流渲染服務平臺、流渲染控件等技術產品，為大規模場景渲染在輕量化終端上的呈現提供技術保障。
二、考慮因素分析
在本小節中，我們將對端渲染架構和流渲染架構這兩種方式，在各考慮因素下的要求和能力作簡單的分析。
1.硬件性能要求
1.1端渲染架構
端渲染架構的渲染工作由客戶端瀏覽器完成，對于客戶端的硬件性能有一定的要求。三維場景的顯示效果和圖像質量完全取決于客戶端硬件設備的性能，特別是設備的 CPU、圖形硬件、操作系統、顯示設備等，如果三維場景構成復雜且涵蓋大量數據，則客戶端設備還必須具備足夠的存儲空間，但端渲染架構不需要專業的渲染服務器。
1.2流渲染架構
流渲染架構三維場景渲染在云渲染服務器完成，并采用視頻串流技術，將渲染畫面實時傳送至用戶的瀏覽器，支持終端用戶和云端應用的實時交互。流渲染架構需要專業的云渲染服務器，但對于客戶端的硬件設備性能沒有特別的要求，任意輕量化終端均可獲得高質量的三維渲染效果。
2.網絡環境要求
2.1端渲染架構
端渲染架構，對于網絡環境沒有特殊要求，不過網絡帶寬直接影響三維場景數據的加載時間以及交互操作的響應效率。
2.2流渲染架構
流渲染架構對網絡環境的帶寬和延遲的要求比較嚴格，單通道訪問需要 5 Mbps 至 30 Mbps 不等的帶寬，如果網絡帶寬不足，則無法以較高碼率串流畫面，會造成畫質下降；如果網絡延遲較高，則會造成瀏覽器端的操作與串流回來畫面之間存在較大延遲。
3.并發訪問支持能力
3.1端渲染架構
端渲染架構適用于并發訪問要求高的場景。端渲染架構的渲染工作不需要專門的圖形渲染服務器支持，易于部署，因此能夠支持高用戶數、高并發訪問需求。
3.2流渲染架構
流渲染架構的并發訪問數量相對受限。流渲染架構每路并發需要占用服務器顯卡的一部分渲染資源，根據場景模型面數和 draw call 數量，每一路訪問可能占用 GTX 1050 至 RTX 3080 不等的渲染計算資源，雖然云渲染服務器可以通過增加顯卡的方式，提高瀏覽器客戶端的場景并發訪問數量，但對比端渲染架構來說，并發訪問規模相對受限。
4.渲染效果
4.1端渲染架構
端渲染架構的渲染核心是基于 JavaScript 圖形API，可提供精美的實時渲染視效。
支持超大范圍三維地形顯示，真實還原山峰/峽谷、海面、植被、道路、建筑等地形地貌；支持傾斜攝影數據疊加，實現全球范圍、超大規模地形渲染；支持對水面波浪、地面植被、天空大氣、光照陰影、城市夜間燈光、街道車流密度等地理環境效果進行高逼真、動態渲染，提供高質量的三維場景實時渲染效果。
4.2流渲染架構
流渲染架構的渲染核心基于 OpenGL 圖形API，由高性能云渲染服務器完成三維場景渲染，能夠提供全要素融合、無限視界、超精細、影視級的實時渲染視效。
基于真實世界信息，內核級支持全要素場景對象加載，包含矢量地理信息數據、建筑模型數據、城市設施、空間實體對象、數據圖層、自定義對象等；能夠超精細還原真實世界場景紋理細節，實現照片級細節顯示精度；支持無限視界的場景展示，從太陽系到一顆螺絲釘，超大場景全尺度還原、超大范圍時空態勢顯示；具備高逼真渲染特效，如高級動態光照、信息化霧、輝光、燈光、白天/黃昏/夜晚、大氣、雨雪等環境效果，實現影視級超凡渲染視效。
總結：
端渲染架構作為一種易于部署的方案，十分適合那些場景數據量小、用戶數和并發訪問量高、不追求極致渲染效果的應用場景。
流渲染架構適用于，對場景規模和視覺效果都有極致要求、但用戶數和并發訪問數有限的應用場景，但由于需要專門的圖形渲染服務器，因此部署成本相對較高。