图观™双渲染架构 选配指南
导语：
欢迎您使用图观™国产数字孪生应用开发引擎，在阅读本选购指南前，我们默认您已知悉您使用图观™国产数字孪生应用开发引擎的用途（程序开发/场景设计/系统建设）。数字冰雹“图观™国产数字孪生应用开发引擎”作为构建数字孪生应用的强有力软件工具包，在提供云端三维场景构建、全要素数据融合、场景效果设计、场景服务发布全流程服务的同时，还提供了双渲染架构可选——端渲染架构和流渲染架构。
本指南重点针对“端渲染架构”和“流渲染架构”的技术特性做进一步分析，希望能够帮助您明确选择“端渲染架构”或“流渲染架构”技术产品。
一、产品架构定义
1.端渲染架构
图观™端渲染开发架构，是基于 HTML5 和 WebGL 技术，整合推出的数字孪生端渲染技术支撑体系，涵盖端渲染场景编辑器、端渲染服务平台、端渲染控件等技术产品，覆盖数字孪生应用开发的全生命周期，提供简便、快捷、强大的数字孪生应用运行和开发平台。
2.流渲染架构
图观™流渲染开发架构，是基于实时云渲染（GPU 云化）、视频串流等技术，整合推出可视化数字孪生流渲染解决方案技术支撑体系，涵盖：流渲染服务平台、流渲染控件等技术产品，为大规模场景渲染在轻量化终端上的呈现提供技术保障。
二、考虑因素分析
在本小节中，我们将对端渲染架构和流渲染架构这两种方式，在各考虑因素下的要求和能力作简单的分析。
1.硬件性能要求
1.1端渲染架构
端渲染架构的渲染工作由客户端浏览器完成，对于客户端的硬件性能有一定的要求。三维场景的显示效果和图像质量完全取决于客户端硬件设备的性能，特别是设备的 CPU、图形硬件、操作系统、显示设备等，如果三维场景构成复杂且涵盖大量数据，则客户端设备还必须具备足够的存储空间，但端渲染架构不需要专业的渲染服务器。
1.2流渲染架构
流渲染架构三维场景渲染在云渲染服务器完成，并采用视频串流技术，将渲染画面实时传送至用户的浏览器，支持终端用户和云端应用的实时交互。流渲染架构需要专业的云渲染服务器，但对于客户端的硬件设备性能没有特别的要求，任意轻量化终端均可获得高质量的三维渲染效果。
2.网络环境要求
2.1端渲染架构
端渲染架构，对于网络环境没有特殊要求，不过网络带宽直接影响三维场景数据的加载时间以及交互操作的响应效率。
2.2流渲染架构
流渲染架构对网络环境的带宽和延迟的要求比较严格，单通道访问需要 5 Mbps 至 30 Mbps 不等的带宽，如果网络带宽不足，则无法以较高码率串流画面，会造成画质下降；如果网络延迟较高，则会造成浏览器端的操作与串流回来画面之间存在较大延迟。
3.并发访问支持能力
3.1端渲染架构
端渲染架构适用于并发访问要求高的场景。端渲染架构的渲染工作不需要专门的图形渲染服务器支持，易于部署，因此能够支持高用户数、高并发访问需求。
3.2流渲染架构
流渲染架构的并发访问数量相对受限。流渲染架构每路并发需要占用服务器显卡的一部分渲染资源，根据场景模型面数和 draw call 数量，每一路访问可能占用 GTX 1050 至 RTX 3080 不等的渲染计算资源，虽然云渲染服务器可以通过增加显卡的方式，提高浏览器客户端的场景并发访问数量，但对比端渲染架构来说，并发访问规模相对受限。
4.渲染效果
4.1端渲染架构
端渲染架构的渲染核心是基于 JavaScript 图形API，可提供精美的实时渲染视效。
支持超大范围三维地形显示，真实还原山峰/峡谷、海面、植被、道路、建筑等地形地貌；支持倾斜摄影数据叠加，实现全球范围、超大规模地形渲染；支持对水面波浪、地面植被、天空大气、光照阴影、城市夜间灯光、街道车流密度等地理环境效果进行高逼真、动态渲染，提供高质量的三维场景实时渲染效果。
支持超大范围三维地形显示，真实还原山峰/峡谷、海面、植被、道路、建筑等地形地貌；支持倾斜摄影数据叠加，实现全球范围、超大规模地形渲染；支持对水面波浪、地面植被、天空大气、光照阴影、城市夜间灯光、街道车流密度等地理环境效果进行高逼真、动态渲染，提供高质量的三维场景实时渲染效果。
4.2流渲染架构
流渲染架构的渲染核心基于 OpenGL 图形API，由高性能云渲染服务器完成三维场景渲染，能够提供全要素融合、无限视界、超精细、影视级的实时渲染视效。
基于真实世界信息，内核级支持全要素场景对象加载，包含矢量地理信息数据、建筑模型数据、城市设施、空间实体对象、数据图层、自定义对象等；能够超精细还原真实世界场景纹理细节，实现照片级细节显示精度；支持无限视界的场景展示，从太阳系到一颗螺丝钉，超大场景全尺度还原、超大范围时空态势显示；具备高逼真渲染特效，如高级动态光照、信息化雾、辉光、灯光、白天/黄昏/夜晚、大气、雨雪等环境效果，实现影视级超凡渲染视效。
基于真实世界信息，内核级支持全要素场景对象加载，包含矢量地理信息数据、建筑模型数据、城市设施、空间实体对象、数据图层、自定义对象等；能够超精细还原真实世界场景纹理细节，实现照片级细节显示精度；支持无限视界的场景展示，从太阳系到一颗螺丝钉，超大场景全尺度还原、超大范围时空态势显示；具备高逼真渲染特效，如高级动态光照、信息化雾、辉光、灯光、白天/黄昏/夜晚、大气、雨雪等环境效果，实现影视级超凡渲染视效。
三、总结
端渲染架构作为一种易于部署的方案，十分适合那些场景数据量小、用户数和并发访问量高、不追求极致渲染效果的应用场景。
流渲染架构适用于，对场景规模和视觉效果都有极致要求、但用户数和并发访问数有限的应用场景，但由于需要专门的图形渲染服务器，因此部署成本相对较高。
四、使用 端渲染/流渲染架构 注意事项
1.使用端渲染架构
端渲染客户端（PC）
-
项目标准配置推荐配置
-
CPU2.6GHz 64 位处理器3.0GHz 64 位处理器
- 内存8GB32GB
-
显示芯片NVIDIA GTX 1660（或同级别）NVIDIA RTX
2070（或同级别）
- 显示内存4GB8GB
-
最优分辨率FHD - 1920 x 10804K QFHD - 3840 x
2160
-
操作系统64 位 Windows 7/8/10，或 64
位 Linux 桌面发行版，或
macOS
10.12.1 以上版本
-
浏览器Google Chrome
浏览器当前最新版
端渲染客户端需求（PC）
端渲染客户端（移动设备）
-
平台AndroidApple
-
设备兼容 Android 操作系统的移动电话或平板电脑，2019
年产品或更新的中高端型号iPhone 11 或更新型号，iPad Pro 2019 / iPad Air 2019/ iPad
2019/iPad mini 5 或更新型号
-
操作系统AndroidiOS 或 iPadOS
-
浏览器支持 WebGL
的浏览器或小程序环境
端渲染客户端需求（移动设备）
总之，在适用于高用户数、高并发等情况下，适用于端渲染架构。
2.使用流渲染架构
流渲染架构下开发人员应做好三部分准备，分别为服务器、网络带宽、客户端。
流渲染服务器（开发环境）的硬件需求如下：
流渲染服务器端（开发环境）
-
项目配置
-
CPU3.0GHz 64 位处理器
-
内存8GB 以上
-
显示芯片NVIDIA GeForce GTX/RTX
系列（2060 以上）
-
显示内存6GB 以上
-
最优分辨率FHD - 1920 x 1080 /
3840 x 1080 / 4K QFHD -
3840 x
2160
-
操作系统64 位 Windows 10 /
Windows Server 2019
-
软件图观流渲染服务器软件单机版（暂定名）
流渲染服务器端（开发环境）需求
流渲染网络（开发环境）需求如下：
流渲染网络（开发环境）
-
项目配置
-
带宽根据分辨率不同，每路并发访问需要 8 - 50
Mbps 带宽
-
延迟20ms 以下
-
IP 地址服务器具有固定 IP 地址
流渲染网络（开发环境）需求
流渲染客户端（开发环境）的硬件需求如下：
流渲染客户端（PC）
-
项目标准配置推荐配置
-
CPU2.6GHz 64 位处理器3.0GHz 64 位处理器
- 内存8GB32GB
-
显示芯片Intel 或 AMD 核心显卡（或同级别）NVIDIA 或 AMD
独立显卡（或同级别）
- 显示内存1GB2GB
-
最优分辨率FHD - 1920 x 10804K QFHD - 3840 x
2160
-
操作系统64 位 Windows 7/8/10，或 64
位 Linux 桌面发行版，或
macOS
10.12.1 以上版本
-
浏览器Google Chrome
浏览器当前最新版
流渲染客户端需求（PC）
流渲染客户端（移动设备）
-
平台Android
-
设备兼容 Android
操作系统的移动电话或平板电脑，2019
年产品或更新
-
操作系统Android
-
浏览器支持 WebRTC
的浏览器或小程序环境
流渲染客户端需求（移动设备）
总之，在要求极致的视觉效果、用户数和并发数有限的情况下，适用于流渲染架构。
流渲染架构适用于，对场景规模和视觉效果都有极致要求、但用户数和并发访问数有限的应用场景，但由于需要专门的图形渲染服务器，因此部署成本相对较高。
端渲染客户端（PC）
- 项目标准配置推荐配置
- CPU2.6GHz 64 位处理器3.0GHz 64 位处理器
- 内存8GB32GB
- 显示芯片NVIDIA GTX 1660（或同级别）NVIDIA RTX 2070（或同级别）
- 显示内存4GB8GB
- 最优分辨率FHD - 1920 x 10804K QFHD - 3840 x 2160
- 操作系统64 位 Windows 7/8/10，或 64 位 Linux 桌面发行版，或 macOS 10.12.1 以上版本
- 浏览器Google Chrome 浏览器当前最新版
端渲染客户端需求（PC）
端渲染客户端（移动设备）
- 平台AndroidApple
- 设备兼容 Android 操作系统的移动电话或平板电脑，2019 年产品或更新的中高端型号iPhone 11 或更新型号，iPad Pro 2019 / iPad Air 2019/ iPad 2019/iPad mini 5 或更新型号
- 操作系统AndroidiOS 或 iPadOS
- 浏览器支持 WebGL 的浏览器或小程序环境
端渲染客户端需求（移动设备）
流渲染服务器（开发环境）的硬件需求如下：
流渲染服务器端（开发环境）
- 项目配置
- CPU3.0GHz 64 位处理器
- 内存8GB 以上
- 显示芯片NVIDIA GeForce GTX/RTX 系列（2060 以上）
- 显示内存6GB 以上
- 最优分辨率FHD - 1920 x 1080 / 3840 x 1080 / 4K QFHD - 3840 x 2160
- 操作系统64 位 Windows 10 / Windows Server 2019
- 软件图观流渲染服务器软件单机版（暂定名）
流渲染服务器端（开发环境）需求
流渲染网络（开发环境）
- 项目配置
- 带宽根据分辨率不同，每路并发访问需要 8 - 50 Mbps 带宽
- 延迟20ms 以下
- IP 地址服务器具有固定 IP 地址
流渲染网络（开发环境）需求
流渲染客户端（PC）
- 项目标准配置推荐配置
- CPU2.6GHz 64 位处理器3.0GHz 64 位处理器
- 内存8GB32GB
- 显示芯片Intel 或 AMD 核心显卡（或同级别）NVIDIA 或 AMD 独立显卡（或同级别）
- 显示内存1GB2GB
- 最优分辨率FHD - 1920 x 10804K QFHD - 3840 x 2160
- 操作系统64 位 Windows 7/8/10，或 64 位 Linux 桌面发行版，或 macOS 10.12.1 以上版本
- 浏览器Google Chrome 浏览器当前最新版
流渲染客户端需求（PC）
流渲染客户端（移动设备）
- 平台Android
- 设备兼容 Android 操作系统的移动电话或平板电脑，2019 年产品或更新
- 操作系统Android
- 浏览器支持 WebRTC 的浏览器或小程序环境
流渲染客户端需求（移动设备）