單元16 渲染基礎(chǔ)1

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1、 第十六單元 渲染基礎(chǔ)1 本單元主要內(nèi)容： 一、第一個渲染 二、渲染介紹 三、燈光 四、材質(zhì) 五、渲染訓(xùn)練 我們要用渲染軟件渲染出逼真完美的圖象，包括VFR也是一樣，都必須先了解影象圖象品質(zhì)的三個要素：光線、材質(zhì)和貼圖，其中又以光線最為重要，一個場景的光照度會影響所有物體的顏色、陰影、反射、折射等這些表現(xiàn)物件真實度的元素。 VFR是一套具備全局照明（Global Illumination——簡稱GI）功能的渲染軟件，使用者可以不用像早期的渲染軟件那樣為了控制整個場景的照明，而必須花很多時間調(diào)整燈光位置與亮度。 全局照明的概念非常簡單，想象一間沒有開燈的室

2、內(nèi)空間有一扇窗戶，室外的自然光就可以從這扇窗戶進(jìn)入到室內(nèi)來，室內(nèi)就不會因為沒有燈光照明而變成全黑的空間，所以全局照明被形容成“懶人燈光”，目的求是讓使用者以最自然的光線、不需要花很多時間調(diào)整燈光的方式就可以得到更好的照明效果。 VFR還另外支持HDRI（High Dynamic Range），也有文章稱作HDRI(High Dynamic Range Image），指的都是高動態(tài)范圍貼圖照明這項技術(shù)。以一般的24bit圖像，每個像素為8bit的RGB圖像（Low Dynamic Range Image）來說，能夠描述最亮的白色為R255，G255，B255，這個亮度與戶外太陽光的亮度還是差

3、了數(shù)千萬倍以上，HDR則是一個可以描述比一般圖像的亮度范圍（最暗至最亮）更廣的圖像，也就是說，HDR圖像擁有更多控制光線亮度的能力。HDR是一種很特殊的圖像文件，通常是利用專業(yè)的照相器材所拍攝的360度拱形或環(huán)形的照片，之后透過專業(yè)的光線描述軟件將其轉(zhuǎn)換成最高96bit的全景圖片。HDR的優(yōu)點就是可以直接以這種全景圖片作為渲染場景的光源，模擬拍攝HDR圖像時候的場景照明，HDR圖像文件也可以用來渲染場景的環(huán)境背景。 VFR也支持一般的圖象文件作為全局照明的光源使用。 即使如此，HDR圖像文件能夠描述的環(huán)境照明還是有限的，以HDR或是一般圖像文件模擬的環(huán)境光源通常只是拿來作為輔助整個場景

4、的照明使用而已，在VFR里打上主要燈光并調(diào)整設(shè)置仍然是相當(dāng)重要的工作。后面將會詳細(xì)說明關(guān)于光線、材質(zhì)與貼圖的使用方法。 一、 第一個渲染 1、打開文件夾“第一個渲染”，打開文件“渲染上手.3dm”文件，渲染要求： （1）給場景桌面著色； （2）為杯子選擇玻璃材質(zhì)、為碟子和勺子選擇陶瓷材質(zhì)。 （3）使用默認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行渲染，獲取你的第一張渲染圖片。 （4）保存渲染圖片。 2、操作步驟： （1）開啟vray渲染器。 （2）點擊Vray for rhino工具條上的“M”，或者如圖點擊菜單。 （3）彈出的這個就是“材質(zhì)框”。把鼠標(biāo)放到“Scene mate

5、rias”文字上，點鼠標(biāo)右鍵，在彈出框中點“add material ”，再點“add vraymtl”。 （4）這時圖中新增了一個“Defaultmaterial ”的材質(zhì)項,然后把鼠標(biāo)移到上面點右鍵，然后點“RENAME”，即重命名。這里我命名為“BEIZI”（杯子）。雖然這一步不是必要的，但為了清晰易讀，還是重命名為好。 （5）然后在鼠標(biāo)右鍵菜單中點“IMPORT”，它的意思是從其它地方調(diào)入一個“材質(zhì)”進(jìn)來。 （6）這是自動打開Vray For Rhino自帶的材質(zhì)庫，當(dāng)然你可以打開你收藏的其它材質(zhì)。這里選擇一個“玻璃材質(zhì)”。 （7）可以點這里，預(yù)覽一下這個材質(zhì)的

6、模樣，通常這里只能作個初步估計。 （8）然后點擊圖中這項，這樣就完成對杯子的材質(zhì)附著。這一步與前面第3幅圖中選擇杯子前后照應(yīng)，就是說材質(zhì)要一個一個地附著的要渲染的對象上，不“附著”就看不到材質(zhì)效果。 技巧：另一個問題，前面我這個杯子是一個實體，比較好選擇，但可能許多新手朋友畫的圖是無法合并起來的大量曲面，這個需要一個曲面接一個曲面地“附著”材質(zhì)嗎？這個倒不是這么麻煩，可以把要渲染同一材質(zhì)的所有曲面轉(zhuǎn)換到另一圖層中，然后點圖中的“APPLYMATERIAL TO LAYER（S）”，這樣就可以把材質(zhì)以“圖層”為單位進(jìn)行附著。 （9）同樣的方法，新建材質(zhì)“DIEZI”（碟子）

7、，然后同樣從外面調(diào)入一個材質(zhì)進(jìn)來。選擇Vray For Rhino自帶材質(zhì)庫中的“磁器”。 （10）刷新材質(zhì)預(yù)覽框，觀察到這個磁器材質(zhì)顯得黃色過了。點“DIFFUSE”（材質(zhì)漫反射）下的“COLOR”（顏色）。在彈出的顏色框中，選擇“白色”，確定。 （11）下面為勺子附著材質(zhì)，先選擇上。 （12）雖然可以同前的方法另外找一個材質(zhì)來附著。為了簡便些，就直接選擇剛才的“DIEZI”（碟子）上的材質(zhì)，仍然點這里，就附著給勺子了。 （13）前面的杯、碟、勺，都是使用同樣形式的方法來附著材質(zhì)的，即從外面找一個現(xiàn)成的來使用，或者在現(xiàn)成的材質(zhì)上進(jìn)行修改參數(shù)。

8、下面這個陪襯物就用另一種方法來制作材質(zhì)，還是先選擇上。 （14）同前的方法，新建材質(zhì)，命名為“ZUOZI”（桌子）。點點“DIFFUSE”（材質(zhì)漫反射）下的“COLOR”（顏色）旁邊的“M”，這個“M”通常是指這里可以插入圖片進(jìn)來。 （15）彈出這一個框，點類型（TYPE）旁邊下拉窗口中的“BITMAP”，即要插入的類型是一張“圖片”的意思。 （16）然后對話框變成這樣了，點這里的“M”符號，即從你電腦中找一張圖片。 溫馨提示：這個圖片是你自己收藏的，憑喜歡選擇一張。切記一點，Vray For Rhino對中文路徑并不支持，所以為了保險起見，圖片及文件路徑不要用漢字

9、，這個一定切記！ （17）刷新預(yù)覽一下。 （18）將材質(zhì)附著在桌子。 （19）點“渲染”觀察一下，感覺“ZUOZI”（桌子）的圖案不妥，立即中止渲染。 （20）重新打開這個位置，調(diào)整這兩個參數(shù)。簡單的解釋一下，剛才這是兩個數(shù)是“1”，這里修改為“8”，表示每一邊增加為8個，這樣就顯得密集了。當(dāng)然，這兩個參數(shù)也可一大一小，這樣圖案就顯得狹長。 （21）到此結(jié)束，就完成了材質(zhì)的制作與附著。下面調(diào)整一點渲染參數(shù)，打開這個對話框。渲染參數(shù)的調(diào)整，是個高深的學(xué)問，本著簡單易行的原則，就從最簡單的調(diào)整開始。 （22）打開對話框中的這一項卷展欄，去掉“GI”下“ON”的勾

10、勾?！癎I”的意思是全局照明，它的調(diào)整很復(fù)雜，這里干脆先不用，以求盡快上手。 （23）渲染觀察一下，觀察效果。 （24）為了便于觀察和修改渲染，系統(tǒng)默認(rèn)渲染的圖片是非常小的（手機(jī)大?。?，當(dāng)覺得滿意后，就打開渲染參數(shù)框中這個位置，選擇一個大一些的渲染圖片尺寸。 （25）渲染獲得結(jié)果。 二、渲染介紹 什么是渲染？ 什么是“渲染”，最簡單地說就是給物體附著上材質(zhì)，然后放到光線下去展示，所以渲染的核心也就是調(diào)整“材質(zhì)+光線”的過程。我們先給杯子附著材質(zhì)，先選擇杯子。 V-Ray提供了四種：Light Cache（燈光緩存）、Photon M

11、ap（發(fā)光貼圖）、Irradiance Map（光子貼圖）、Quasi Monte-Carlo（真蒙特卡洛引擎）渲染引擎，每個渲染引擎都有各自的特性，使用者可以依據(jù)場景的大小、產(chǎn)品類、建筑景觀類、圖片尺寸以及對品質(zhì)的要求，互相搭配不同的渲染引擎以及參數(shù)設(shè)定去計算最終的圖片。 V-Ray的材質(zhì)設(shè)置相當(dāng)靈活，除了常見的漫射、反射、折射，還增加有自發(fā)光的燈光材質(zhì)，另外還支持透明貼圖、雙面材質(zhì)、紋理貼圖以及凹凸貼圖，每個主要材質(zhì)層后面還可以增加第二層、第三層來得到更真實的效果。利用光澤度的控制也能計算如磨沙玻璃、磨沙金屬以及其他磨沙材質(zhì)的效果，更可以透過光線的分散（sub-surface scatt

12、er--SSS）計算如玉石、蠟、皮膚等表面稍微透光的材質(zhì)。默認(rèn)的多個程序控制的紋理貼圖可以用來設(shè)置特殊的材質(zhì)效果。 最快的算圖速度 最讓使用者津津樂道的就是V-Ray的算圖速度非常快，一般在關(guān)閉默認(rèn)燈光、打開GI，其它都使用V-Ray默認(rèn)的參數(shù)設(shè)置，就可以得到逼真的透明玻璃折射、物體反射以及非常高品質(zhì)的陰影。即使是最花時間計算的景深（depth of field）、光線焦散（caustics）、透光（translucent）效果也都能在很短的時間計算出結(jié)果。 更棒的是每個渲染引擎計算的光照資料都可以單獨儲存起來，這在切換使用不同著色引擎或是另外要計算大尺寸圖片時候可以直接拿來套用而無

13、須再次重新計算，這樣便可省下非?？捎^的計算時間、提高作圖效率。 V-Ray是目前市售的高階算圖軟件中占有率最高、最容易上手、計算速度最快的渲染產(chǎn)品，無論您渲染的是產(chǎn)品設(shè)計或是建筑設(shè)計圖片，如果您希望能在渲染品質(zhì)和算圖速度之間取得完美的平衡，更希望能享受算圖的樂趣，我們強(qiáng)力推薦您采用V-Ray for Rhino！ 三、燈光 回答兩個問題： 1、什么是燈光？ 2、燈光在渲染中有什么樣的作用？ 1、 燈光類型 （1）矩形燈光、聚光燈、點光源、太陽光、管狀燈、平行光。 （2）天光 （3）帶發(fā)光層的材質(zhì)（但是發(fā)光層的材質(zhì)在渲染過程中要注意不顯示的在渲染范圍） （4）HDRI貼

14、圖 2、 燈光添加 （1）利用天光，然后添加1~2個矩形燈光作為輔助燈光，矩形燈光與渲染對象成45度，同時設(shè)置矩形燈光的強(qiáng)度。必須加一個地面（平面或曲面），否則會一片黑 （2）利用天光，然后添加1~2個平面，給其添加發(fā)光層，主要作為輔助燈光，發(fā)光強(qiáng)度10左右。 （3）利用背景添加HDRI貼圖，然后添加1~2個矩形燈光作為輔助燈光，矩形燈光與渲染對象成45度，同時設(shè)置矩形燈光的強(qiáng)度。 （4）利用背景添加HDRI貼圖，然后添加1~2個發(fā)光層平面作為輔助燈光。 燈光的補(bǔ)充知識 1、概況 照明在渲染出圖中扮演的角色絕對是最重要的，沒有好的照明條件便得不到好的

15、渲染品質(zhì)。這與拍照時沒有良好的光線、沒有控制好暴光的條件就無法拍到出色的照片是一樣的道理。 與現(xiàn)實世界的照明一樣，光線的來源分為直接光源和間接光源：直接光源指的是以燈光指令產(chǎn)生的矩形燈光、點燈光、聚光燈、平行光，并且用來直接照射物體；間接光源則是光源不是直接照射物件的方式達(dá)到照明的效果，例如環(huán)境光源或者是燈光以繞射（輻射、漫射）的方式到達(dá)物體。 這里要注意一點，在設(shè)置渲染場景的時候一定要優(yōu)先設(shè)置照明，再設(shè)置材質(zhì)。這樣比較容易控制物體材質(zhì)的效果。這個步驟既是測試白平衡。在不正確的照明下要預(yù)知渲染后大致的效果是相當(dāng)困難的，因為連材質(zhì)的顏色和亮度都會變的很難判斷。 2、室內(nèi)、室外 面對

16、照明的問題時，先將場景分為室外與室內(nèi)兩種情形來設(shè)置。 室外在這里指的是開放的空間，例如將物體放在一個很大的地板上，旁邊并沒有遮蔽光線的其他物體，調(diào)整這種開放空間的照明會容易的多。 室內(nèi)指的是環(huán)境光源有被如墻面這類物體擋住，不是直接影響場景物體亮度的封閉空間，或者墻面開了幾個孔或是窗戶讓某部分環(huán)境光源進(jìn)入場景的半封閉空間，這類空間照明控制就會比較困難。 3、調(diào)整亮度的技巧 在渲染之前，應(yīng)該盡量將場景中所有的物件模型都制作完成才會方便后面對燈光的設(shè)置，至于物體數(shù)量、擺放的位置、材質(zhì)種類、顏色甚至尺寸大小的修改都會影響照明，但是只要整體照明控制適當(dāng)，都還不至于到非要調(diào)整亮度的程度。

17、與拍照一樣，先設(shè)置正確的白平衡才能正確的測光，得到暴光的結(jié)果也才會正確。VFR的環(huán)境光與燈光亮度并不是以標(biāo)準(zhǔn)的瓦數(shù)或是流明亮度單位作為設(shè)置的，所以無法找到一個標(biāo)準(zhǔn)亮度來設(shè)置白平衡，只能盡量依據(jù)渲染圖像的亮度來判斷照明是否足夠。 設(shè)置白平衡時，應(yīng)該以白色材質(zhì)（Val180-230之間，而不是全白的Val255）的地板來測試。這是因為目前還是尚未加上燈光的場景，如果直接設(shè)置白色時，未來加上燈光后會很容易得到?jīng)]有層次感的整片白色的地板。所以地板的亮度應(yīng)該稍微降低一點，這樣可以預(yù)留亮度空間給之后加上的燈光。 4、HDRI環(huán)境光源 除了可以用顏色作為環(huán)境光源之外，VFR還支持以HDR圖象文件作為

18、環(huán)境光源。由于HDR圖像是要用來作為環(huán)境光源而不是一般的貼圖，輸入進(jìn)來之后務(wù)必要將UVW改為Environment，右側(cè)貼圖則使用默認(rèn)的Spherical即可，Multiplier強(qiáng)度值可以先使用1的默認(rèn)值，如果渲染后發(fā)覺亮度不對再回到這里增減。 5、位圖環(huán)境光源 如果沒有HDR圖像文件，一般的位圖也可以直接拿來作為環(huán)境光源使用。一般只有24bit深度的位圖雖然有無法像HDR圖像那樣包含更多控制亮度的能力、光源不夠明確、陰影更淡等缺點，但是因為取得容易，只要選對位圖、強(qiáng)度控制得宜還是可以成為很好的環(huán)境光源的。 6、半封閉空間的環(huán)境光源 當(dāng)開始為一個室內(nèi)空間設(shè)置時，在習(xí)慣上還是會先開啟

19、GI設(shè)置環(huán)境光源，但是正確的做法應(yīng)該是先暫停，試著檢查一下整個場景到底有多少能讓光線進(jìn)來的開口，包括會被設(shè)置為透明材質(zhì)的玻璃門窗之類等物件，以及使用者希望這個場景最后渲染的圖象是不開燈的白天還是加上許多燈光的夜晚，都是可以幫助設(shè)置正確的環(huán)境光源亮度的參考依據(jù)，而不是在場景內(nèi)是否要加上燈光、數(shù)量有多少都完全不知道的情形下就以實驗的方式開始作圖。 7、間接光源越強(qiáng)時候，光斑越明顯，而且只有在使用Irradiance Map算圖引擎時才會發(fā)生。這是由于Irradiance Map引擎將光線轉(zhuǎn)換至圖像像素的成像過程，控制GI光線品質(zhì)的細(xì)分值（Hemispheric Subdivs)以及用來對GI光線照射的點做補(bǔ)差的取樣值（Samples）太少的關(guān)系。將Subdivs值由默認(rèn)的50增加到100，并且將旁邊的Samples由默認(rèn)的20增加到40，這樣渲染光斑就會減少到幾乎沒有。 四、材質(zhì) 回答四個問題： 1、什么是材質(zhì)？ 2、材質(zhì)在渲染中起到什么樣的作用？ 3、如何修改材質(zhì)庫的材質(zhì)？ 4、如何自己制作材質(zhì)？ 詳細(xì)見材質(zhì)理論文檔 五、渲染訓(xùn)練 1、打開文件1進(jìn)行渲染訓(xùn)練 2、打開文件2進(jìn)行渲染訓(xùn)練