基于服務(wù)器端的三維渲染技術(shù)綜述

徐嬋嬋

(中國(guó)傳媒大學(xué) 計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，北京 100024)

1 引言

渲染，已經(jīng)成為了一個(gè)商業(yè)化的產(chǎn)品。動(dòng)漫、電影以及游戲產(chǎn)業(yè)最重要的一個(gè)階段就是進(jìn)行高質(zhì)量的且漫長(zhǎng)的三維渲染流程。震撼人心的三維大片需要同樣震撼人心的三維效果畫(huà)面來(lái)做硬性支撐。渲染是這些產(chǎn)業(yè)不得不開(kāi)銷的奢侈品，其耗資巨大，貴到以秒來(lái)計(jì)算，貴到與真人實(shí)景的傳統(tǒng)大片一樣燒錢(qián)。渲染昂貴是因?yàn)殡x線的三維渲染是一個(gè)巨大的工程，即使用專門(mén)的圖形渲染器，一幀高質(zhì)量的圖像渲染十幾小時(shí)、甚至幾十小時(shí)都很有可能，數(shù)十甚至數(shù)百GT的源文件的渲染工作是不可能靠個(gè)人的“超能本”在有效的時(shí)間內(nèi)完成的。渲染服務(wù)器集群的建立往往很困難，且不論硬件機(jī)器的購(gòu)買(mǎi)所需，單是一臺(tái)服務(wù)器配備上完備的正版三維渲染軟件就是一筆不小的開(kāi)銷。這種渲染服務(wù)器集群的有效工作時(shí)間常常是很少的，閑置的機(jī)器會(huì)占用很大的空間，一旦全部工作起來(lái)，耗電量卻又是驚人。根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的摩爾定律，購(gòu)買(mǎi)的機(jī)器在五年之后又需要更新?lián)Q代以適應(yīng)新的渲染需求。

如何讓低端硬件配置的終端機(jī)，如手機(jī)、PAD、PC機(jī)，以及限制計(jì)算能力的應(yīng)用平臺(tái)，如網(wǎng)頁(yè)等，也能實(shí)現(xiàn)高端配置的主機(jī)才能獲得的高質(zhì)量的渲染效果，一直是研究人員努力的方向?；诒镜氐匿秩痉绞交蚧诳蛻舳说匿秩痉绞揭堰h(yuǎn)不能滿足這種需求，研究人員開(kāi)始讓服務(wù)器承擔(dān)一部分渲染工作，這就是一種基于服務(wù)器端的渲染方式。

當(dāng)前流行的云計(jì)算就是一種基于服務(wù)器端的計(jì)算方式。而云渲染只不過(guò)是把三維渲染放到了網(wǎng)絡(luò)上，服務(wù)器端執(zhí)行的是渲染計(jì)算。云渲染的核心思想是：把大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成了一個(gè)計(jì)算資源池，以此為用戶提供按需服務(wù)[1]。在云渲染中，專有功能集中裝備在云端的渲染器上，而本地只需要裝備一個(gè)瘦客戶端。所謂瘦客戶端是指客戶端-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)體系中一個(gè)基本無(wú)需應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)終端，它只傳遞鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的輸入信息給服務(wù)器，并不會(huì)在本地進(jìn)行過(guò)多的數(shù)據(jù)處理[2]。客戶端把要渲染的數(shù)據(jù)和設(shè)置的參數(shù)傳到云端服務(wù)器，云端服務(wù)器會(huì)完成渲染任務(wù)并把渲染結(jié)果返回給客戶端。鑒于所有的渲染工作全在云端完成，本地既不需要裝備大量的圖形工作站，也不需要具備高性能的計(jì)算功能。隨著計(jì)算機(jī)配備更快運(yùn)算速度的微處理器、更大容量的內(nèi)存、更高傳輸率的網(wǎng)絡(luò)帶寬、功能更加完備的應(yīng)用軟件，服務(wù)器端因而能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的計(jì)算功能并為客戶端提供更多更強(qiáng)大的服務(wù)。

本文將主要介紹在服務(wù)器端進(jìn)行三維渲染的相關(guān)技術(shù)，包括系統(tǒng)框架、視頻流的壓縮和編碼等，并對(duì)服務(wù)器端的三維渲染技術(shù)的應(yīng)用前景即云游戲部分進(jìn)行了初探。

文章具體安排如下：第二章介紹三維渲染的不同方式，第三章著重介紹基于服務(wù)器端的三維渲染方法的系統(tǒng)框架和視頻壓縮的一些改進(jìn)技術(shù)，云游戲的相關(guān)內(nèi)容將在第四章作簡(jiǎn)要介紹，最后一章對(duì)全文做總結(jié)并結(jié)合當(dāng)下的一些問(wèn)題提出展望。

2 基于服務(wù)器端的渲染和基于客戶端的渲染

Martin等人[3]根據(jù)渲染發(fā)生在客戶端還是服務(wù)器端將三維渲染分為基于客戶端的渲染、基于服務(wù)器端的渲染和基于混合端的渲染。

基于客戶端的渲染方法是服務(wù)器端僅向客戶端提供三維場(chǎng)景的描述信息，如模型數(shù)據(jù)、幾何紋理等，具體的渲染流程在客戶端執(zhí)行。若讓服務(wù)器執(zhí)行所有的算法以及渲染，只把計(jì)算的結(jié)果或者呈現(xiàn)的圖像壓縮后傳遞給客戶端則是基于服務(wù)器的渲染方法。而基于混合端的渲染方法即是讓客戶端和服務(wù)器端主機(jī)同時(shí)承擔(dān)一部分渲染工作量，最終渲染的圖像將在客戶端合并呈現(xiàn)。我們從渲染發(fā)生端、服務(wù)器和客戶端的通信、客戶端的硬件需求、方法的優(yōu)劣等角度對(duì)這三種渲染方式做表1比較。

從表1中可以看出，基于服務(wù)器端的渲染方法將渲染的工作放在了服務(wù)器端上，僅把計(jì)算的最終結(jié)果傳至客戶端呈現(xiàn)。這種方法讓客戶端脫離了繁重的渲染壓力，渲染質(zhì)量只和服務(wù)器有關(guān)，因而能夠給不同硬件設(shè)備的客戶端主機(jī)提供相同質(zhì)量的渲染服務(wù)，客戶端不再需要考慮其軟硬件兼容的情況，只需在服務(wù)端安裝相應(yīng)的應(yīng)用程序即可。如果網(wǎng)絡(luò)通暢，可給不同平臺(tái)、不同硬件設(shè)備的客戶端主機(jī)提供無(wú)差別的、優(yōu)質(zhì)的渲染服務(wù)?？梢?jiàn)，基于服務(wù)器端的渲染方法具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，也是當(dāng)前主流的渲染方式。

3 基于服務(wù)器端的渲染方法

3.1 渲染農(nóng)場(chǎng)(Render Farm)

使用服務(wù)器提供渲染服務(wù)是從渲染農(nóng)場(chǎng)開(kāi)始的。渲染農(nóng)場(chǎng)最初是為了解決在動(dòng)畫(huà)節(jié)目中需要花費(fèi)大量時(shí)間用于渲染而提出來(lái)的一種分布式集群渲染系統(tǒng)。它利用通信協(xié)議將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起構(gòu)成一個(gè)計(jì)算機(jī)集群，以共同分擔(dān)一個(gè)原本需要由超級(jí)計(jì)算機(jī)才能完成的計(jì)算工作，因此能大大縮短渲染的時(shí)間。

渲染農(nóng)場(chǎng)在實(shí)現(xiàn)中面對(duì)的最關(guān)鍵問(wèn)題是：如何解決計(jì)算機(jī)集群中的負(fù)載均衡。從概念上來(lái)看，負(fù)載均衡是一種對(duì)計(jì)算任務(wù)的分?jǐn)偤头峙洌鼘⒁粋€(gè)計(jì)算任務(wù)分配給多個(gè)操作單元，由這些操作單元來(lái)共同執(zhí)行完成。一些經(jīng)典的服務(wù)器，如Web、FTP甚至是企業(yè)中的關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)器，都是采用這種方法。負(fù)載均衡以一種透明且便宜有效的方式拓展網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器帶寬、增加吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性[4]。

表1 渲染方法比較

常見(jiàn)的渲染農(nóng)場(chǎng)的管理軟件有Axceleon Enfuzion、PipelineFX Qube、Virtual Vertex Muster、Frantic Film Deadline，這幾款管理軟件的比較如表2所示。

表2 渲染農(nóng)場(chǎng)的管理軟件比較

另外，Drqueue是一款完全免費(fèi)的開(kāi)源的管理軟件，直接內(nèi)置了Python，可以通過(guò)Python腳本擴(kuò)展功能，這對(duì)開(kāi)發(fā)的公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的誘惑，但是其更新緩慢，效率一般。其他的集群渲染管理軟件如Alfred、LSF、SPIDER、ROYALRENDER等，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較少。

3.2 離線渲染和實(shí)時(shí)渲染

畫(huà)面渲染可以分為兩種：三維游戲中的實(shí)時(shí)渲染(Real-time Rendering)和動(dòng)畫(huà)電影用到的離線渲染(Offline Rendering)。實(shí)時(shí)渲染為了保證玩家交互流暢而不得不在畫(huà)質(zhì)上做出妥協(xié)，而離線渲染為了呈現(xiàn)高真實(shí)的畫(huà)質(zhì)而不計(jì)成本。渲染農(nóng)場(chǎng)就是一種離線的渲染方法。從誕生之日起，離線渲染就主要是為電影服務(wù)的，現(xiàn)在也一直如此。

RenderMan是一款經(jīng)典的電影級(jí)的離線渲染體系，由PIXAR歷時(shí)8年做出，現(xiàn)已成為電影界渲染的一個(gè)規(guī)范。所有符合該規(guī)范的都可以被稱為是RenderMan兼容渲染器，最著名的是PhotorealisticRenderMan、BMRT、Entropy和3Delight。Photorealistic RenderMan(PRman)被稱為世界第一渲染器，采用最為原始的掃描線算法，但不支持光線跟蹤、全局照明和焦散效果。BMRT是一款免費(fèi)的渲染器，由LarryGritz(Renderman大師)自己開(kāi)發(fā)，支持光線跟蹤和全局照明，效果不亞于PRman，缺點(diǎn)是運(yùn)行過(guò)慢。Entropy是BMRT的收費(fèi)版本，運(yùn)行速度方面要明顯優(yōu)于BMRT，且支持各種光線跟蹤，渲染效果非常不錯(cuò)，缺點(diǎn)是需要Mayaman和Maxman的配合使用。最普及的是3Delight，渲染速度快且渲染質(zhì)量高，支持主流的渲染算法如光線跟蹤、全局照明、運(yùn)動(dòng)模糊等，具有很高的開(kāi)放性和龐大的用戶群體，現(xiàn)已成為了RenderMan電影級(jí)別渲染器的主流。

實(shí)時(shí)渲染原本是為了游戲和提供實(shí)時(shí)的預(yù)覽而進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染的方法，它的本質(zhì)就是圖形數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和輸出，基本上都基于GPU圖形加速。當(dāng)前許多游戲引擎使用的都是實(shí)時(shí)的渲染引擎，如著名的CryEngine、UnReal、Outerra等。離線渲染和實(shí)時(shí)渲染對(duì)比如下圖1和表3所示。

(a)離線渲染畫(huà)質(zhì)

(b)實(shí)時(shí)渲染畫(huà)質(zhì)圖1 離線渲染和實(shí)時(shí)渲染效果比較

離線渲染實(shí)時(shí)渲染處理器 CPU GPU渲染農(nóng)場(chǎng) 傳統(tǒng)渲染農(nóng)場(chǎng) 云渲染農(nóng)場(chǎng)應(yīng)用 電影 游戲特點(diǎn) 畫(huà)面質(zhì)量高,真實(shí)感強(qiáng);渲染時(shí)間長(zhǎng) 畫(huà)面質(zhì)量一般;渲染速度快渲染器 Renderman FurryBall

通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)：離線渲染比實(shí)時(shí)渲染在細(xì)節(jié)上更深入，光照的效果更細(xì)膩，畫(huà)質(zhì)的真實(shí)感更強(qiáng)。目前，傳統(tǒng)的離線渲染還不能利用基于服務(wù)期端的渲染方法提供實(shí)時(shí)交互，主要原因是：1.離線渲染本身一般進(jìn)行的是高質(zhì)量渲染，渲染一幀所需計(jì)算量大，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)；2.用戶交互的即興性給服務(wù)器端的渲染工作施加了巨大的壓力，實(shí)時(shí)渲染的服務(wù)器端的渲染性能并不能在保證提供實(shí)時(shí)反饋的前提下亦保證畫(huà)面質(zhì)量，只能有所取舍。當(dāng)然，若今后GPU有重大變革的話，這種狀況或許會(huì)發(fā)生改變。

3.3 云渲染

在CES 2009展會(huì)上，AMD第一次提出“云渲染”并利用一臺(tái)高配臺(tái)式機(jī)和一個(gè)Yukon筆記本分別作為云渲染的服務(wù)器和客戶端，演示了一個(gè)云渲染應(yīng)用“AMD Fusion Render Cloud”。云渲染和云計(jì)算相似，它是將三維的應(yīng)用程序放在遠(yuǎn)程的服務(wù)器中渲染，而用戶終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)軟件或本地的三維程序點(diǎn)擊云渲染按鈕，訪問(wèn)資源經(jīng)由高速互聯(lián)網(wǎng)接入，用戶終端發(fā)出渲染指令給服務(wù)器端，服務(wù)器端會(huì)根據(jù)該渲染指令執(zhí)行相應(yīng)的渲染任務(wù)，并將渲染出的結(jié)果畫(huà)面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至用戶終端中并顯示。云渲染的效果圖見(jiàn)圖2。

圖2 云渲染服務(wù)器效果

云渲染至今仍處于探索初期，其面臨的主要困難是：如何處理三維渲染任務(wù)對(duì)計(jì)算硬件的性能以及指令響應(yīng)時(shí)間上提出的苛刻要求。一個(gè)云渲染系統(tǒng)每天需要處理成千上萬(wàn)個(gè)用戶渲染請(qǐng)求，若要同時(shí)保證給所有用戶提供高清的(如1080p)渲染，后端的服務(wù)器系統(tǒng)需要承擔(dān)巨大的計(jì)算壓力，這就要求服務(wù)器具備驚人的圖形計(jì)算性能，否則無(wú)法滿足大量用戶同時(shí)渲染的請(qǐng)求。另一個(gè)關(guān)鍵是云渲染對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲控制嚴(yán)格，如果在客戶端運(yùn)行三維游戲，則該游戲就要對(duì)用戶指令的響應(yīng)具備高度敏感性，尤其在類似于CS的激烈對(duì)戰(zhàn)游戲中，稍有延遲就可能讓?xiě)?zhàn)事陷入死局。因而延伸出了另一個(gè)困難：高清的渲染需要在網(wǎng)絡(luò)上傳遞大量的圖像數(shù)據(jù)，要讓三維渲染達(dá)到畫(huà)面流暢的效果，畫(huà)面的幀率就需要達(dá)到30fps，如果游戲的分辨率達(dá)到1920*1080，一般的傳輸碼率要高于10Mbps，這也給網(wǎng)絡(luò)負(fù)載提出了很高的挑戰(zhàn)。

3.4 視頻壓縮編碼

為給客戶端提供及時(shí)的響應(yīng)反饋，基于服務(wù)器端的渲染需要對(duì)延遲作嚴(yán)格控制。服務(wù)器端響應(yīng)客戶端消息的流程是：用戶發(fā)起請(qǐng)求→服務(wù)器端接收請(qǐng)求→服務(wù)器端渲染圖像→服務(wù)器端壓縮圖像→壓縮的圖像經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸→客戶端接收后解壓縮→客戶端顯示圖像[5]。在既定的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下，如何快速地將渲染的圖像壓縮傳輸?shù)娇蛻舳耸怯绊懻麄€(gè)流水線時(shí)間的重要因素。因此，人們提出了很多視頻壓縮編碼的方法以加速服務(wù)器端的圖像/視頻流的壓縮速率和壓縮比率。

所謂視頻編碼是指通過(guò)特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式，其目標(biāo)是：在盡可能保證視覺(jué)效果的前提下減少視頻數(shù)據(jù)率[6]。當(dāng)前主流的視頻壓縮編碼方法有：幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮。幀內(nèi)壓縮在壓縮一幅圖像時(shí)僅考慮本幀的數(shù)據(jù)而不考慮相鄰幀之間的冗余信息，屬于一種自滿足式的壓縮方法，一般是采用有損壓縮算法，但其壓縮比率不高。幀間壓縮是一種無(wú)損的壓縮方法，利用的是相鄰幀之間的相關(guān)性。由于大多數(shù)視頻的相鄰幀之間的信息變化很少，對(duì)這些冗余信息進(jìn)行壓縮，僅僅記錄本幀和其相鄰幀之間的差值就能得到很大的壓縮量。需要說(shuō)明的是：“相鄰幀”指的是編碼關(guān)系上的相鄰而非實(shí)際播放順序上的相鄰。

運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是一種描述相鄰幀之間差別的方法：目標(biāo)圖像會(huì)被分割成若干矩形像素塊，每個(gè)矩形塊中計(jì)算一個(gè)單獨(dú)的二維向量并存儲(chǔ)，該向量是該矩形塊的位置偏轉(zhuǎn)向量，即指示對(duì)應(yīng)塊在參考幀中源數(shù)據(jù)的位置。尋找這些二維運(yùn)動(dòng)向量的方法被稱為運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

變形是一種運(yùn)動(dòng)向量的方法，它主要用于傳統(tǒng)的基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l編碼估算器。圖像變形的方法是每秒只生成少量的圖像，而中間的部分使用圖像變形實(shí)現(xiàn)。變形主要用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)延遲，并且在網(wǎng)絡(luò)寬帶允許的情況下，讓客戶端渲染器擁有比服務(wù)器端渲染器更高的幀率。Yoon建立的IBRAC系統(tǒng)就是基于這個(gè)方法[7]。應(yīng)用上，Aliaga等人提出一種方法：利用圖像變形來(lái)處理攝像機(jī)捕獲的高密度畫(huà)面以實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)真實(shí)場(chǎng)景的漫游；這種方法利用空間圖像分層和基于模型的壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在交互狀態(tài)下對(duì)任意道路的漫游和觀察。變形主要采用比較相似的圖像，以減少不必要信息的存儲(chǔ)[8]。然而，該方法不適用于預(yù)先不知道要壓縮的圖像是什么的交互式應(yīng)用程序。Duan等人提出了一個(gè)有關(guān)深度圖的編碼算法[9]，但這種方法對(duì)于渲染器中的重建過(guò)濾器來(lái)說(shuō)會(huì)明顯放大一些原本很小的錯(cuò)誤。

當(dāng)前在視頻流的傳輸中，最重要的編解碼標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際電聯(lián)的H.261、H.263和H.264[6]。使用基于變形的運(yùn)動(dòng)估計(jì)的改進(jìn)的x264編碼器能夠極大的改善輸入序列的質(zhì)量，這種編碼器在基于服務(wù)器端的渲染中最為常用。相同的高質(zhì)量的內(nèi)容能夠以低碼率傳遞給用戶，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是很誘人的。其壓縮方法對(duì)CPU的開(kāi)銷也很低，只需要對(duì)視頻編碼器做一些相對(duì)簡(jiǎn)單的改動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)。Giesen和Klein提出的方法著重于減輕服務(wù)器端的負(fù)載，關(guān)鍵想法是：使用附加信息以增加壓縮階段的運(yùn)動(dòng)估計(jì)流程[10]。所謂的附加信息包括外部的和內(nèi)部的相機(jī)參數(shù)，以及每個(gè)像素的深度信息。在探索移動(dòng)用戶的云游戲體驗(yàn)上，Shi等人使用三維變形以輔助實(shí)時(shí)視頻方法的編碼，運(yùn)用H.264/AVC編碼器，利用三維游戲引擎運(yùn)行時(shí)的圖像渲染上下文，如渲染角度、像素深度、相機(jī)運(yùn)動(dòng)等信息來(lái)為云游戲服務(wù)，以增強(qiáng)其視頻編碼的性能[11]。

4 云游戲服務(wù)

電子游戲市場(chǎng)在軟件和娛樂(lè)行業(yè)非常重要的。據(jù)估計(jì)，2019年全球游戲市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1500億[12]鑒于云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施遍地開(kāi)花，云游戲成為一個(gè)新的且極具發(fā)展前景的游戲種類。未來(lái)的游戲市場(chǎng)，將會(huì)被盒裝游戲、在線銷售游戲和云游戲三分天下。

OnLive首先提出了云游戲服務(wù)，云游戲服務(wù)要求在云端渲染三維游戲場(chǎng)景并把游戲場(chǎng)景以二維視頻的方式經(jīng)由寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接螒蛲婕业氖菘蛻舳耍螒蛲婕业目刂菩畔?huì)傳至云端上以實(shí)現(xiàn)玩家和游戲應(yīng)用程序的交互。云游戲的游戲程序的運(yùn)行質(zhì)量和客戶端無(wú)關(guān)，用戶不需要花錢(qián)更新硬件以支持最新的游戲；用戶可以在不同的平臺(tái)上運(yùn)行相同的游戲；用戶可以不用考慮硬件開(kāi)銷上嘗試更多的游戲。對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，使用云游戲可以支持更多的平臺(tái)，不用考慮軟硬件兼容的問(wèn)題，減少產(chǎn)品開(kāi)銷，增加網(wǎng)絡(luò)收入。但云游戲需要高質(zhì)量和低的反應(yīng)延遲(例如第一人稱射擊類游戲需要大約100ms[13])。每個(gè)游戲的場(chǎng)景都需要經(jīng)歷實(shí)時(shí)的視頻流水線：渲染、編碼、傳輸、解碼、展示。要設(shè)計(jì)出一款既能滿足這種嚴(yán)格的反應(yīng)延遲需求又能達(dá)到高質(zhì)量的視頻的云游戲是很難的。

Huang等人展示了一個(gè)完整的開(kāi)放的云游戲系統(tǒng)——Gaming Anywhere[14]，其具備很高的延展性、移植性和重構(gòu)性。該云游戲可以運(yùn)行在Windows、Linux和OSX系統(tǒng)上，而客戶端可以運(yùn)行在其他的操作平臺(tái)上，包括iOS和Android。Gaming Anywhere和OnLive、Stream MyGame相比，前者具備良好的反應(yīng)能力并能提供更好的視頻質(zhì)量，它在減少網(wǎng)絡(luò)擁堵，減少反應(yīng)延遲上都具有優(yōu)勢(shì)。

5 總結(jié)和展望

本文對(duì)基于服務(wù)器端的三維渲染的相關(guān)應(yīng)用程序和方法進(jìn)行了探討，這些方法中，大多是將渲染程序放在服務(wù)器端，而服務(wù)器端將渲染的結(jié)果圖像壓縮后傳至客戶端。為了優(yōu)化服務(wù)器端的服務(wù)質(zhì)量，大多數(shù)的應(yīng)用都力圖在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)硬件加速，在獲取結(jié)果圖像時(shí)直接從幀緩存中讀取數(shù)據(jù)再壓縮傳遞；在傳輸過(guò)程中，選擇傳輸整體或者部分的圖像數(shù)據(jù)，并使用改進(jìn)的壓縮方法加快圖像的壓縮速率和壓縮比率以減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量；在交互過(guò)程中，使用不同分辨率的渲染層級(jí)提供臨時(shí)的圖像預(yù)覽和最終的圖像展示過(guò)程。基于服務(wù)器端的渲染方式不再考慮不同客戶端的硬件差異，給應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和低端移動(dòng)設(shè)備的高質(zhì)量顯示帶來(lái)了新的可能?；诜?wù)器端渲染的比較熱門(mén)的應(yīng)用——云游戲，雖然還處在研究初期，但未來(lái)或出現(xiàn)重大的突破，從而給終端機(jī)的各種應(yīng)用帶來(lái)巨大變革。

隨著基于服務(wù)器端的渲染技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展以及云渲染的普及，在未來(lái)的客戶終端上，瘦客戶端或許會(huì)成為一種趨勢(shì)。在未來(lái)的某一段時(shí)間，計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展或許會(huì)進(jìn)入一段停滯期，專門(mén)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)硬件的廠商會(huì)有一部分轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò)相關(guān)領(lǐng)域，以提供更為流暢的網(wǎng)絡(luò)帶寬服務(wù)。

云計(jì)算的初衷是為了充分利用閑置的計(jì)算資源(不超過(guò)5%)，但是隨著各地云渲染工作站無(wú)規(guī)劃的競(jìng)爭(zhēng)大肆興起，計(jì)算資源的利用率反而下降，而且云端工作站的維護(hù)需要大量的資源消耗，若無(wú)雄厚的資金支撐和豐富的業(yè)務(wù)資源，一般很難堅(jiān)持下去。所以，尋求新的運(yùn)營(yíng)模式也是當(dāng)下亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。