三维灯光渲染技术

第三章弹珠,目录,CONTENTS,案例分析,想要做一个创作时，我们首先要有一个明确的目的和思路，也就是创作动机和设想，我们计划是在窗边的墙角落有几粒弹珠，要营造一种充满回忆的气氛。本章案例主要介绍较常用的三点光源照明方法、贴图绘制和渲染方法。重点放在阳光照射下的灯光照明上，向大家介绍mentralray的焦散制作，在材质讲解部分将向读者介绍常用的使用方法和控制技巧，在贴图绘制部分，将初步讲解贴图的操作流程，最后配合mentralray的最终聚集渲染出较为真实的图像。,本章重要知识点讲解,1,本章重要知识点讲解,如何创建焦散效果（1）创建一个简单的场景，用来渲染测试焦散的效果，如图所示。（2）为场景中的对象分别赋予材质blinn。Tips：本节将介绍该案例所使用的重要知识点。重点将放在焦散的使用。,本章重要知识点讲解,如何创建焦散效果（3）创建一盏聚光灯来照亮场景中的圆环，调节好灯光的角度及视图的渲染角度后，如图所示。聚光灯设置如下：,本章重要知识点讲解,如何创建焦散效果（4）在渲染设置窗口中将当前渲染器指定为mentalray渲染器，打开焦散开关。（5）再次选择灯光，执行Ctrl+a打开灯光属性面板，在mentalray参数栏中选择发射焦散光子的选项，勾选发射光子，如下图所示。,本章重要知识点讲解,如何创建焦散效果不同的光子密度测试渲染效果如图：,本章重要知识点讲解,如何创建焦散效果不同的焦散光子测试渲染效果如图：,场景准备工作与渲染设置灯光创建,2,场景准备工作与渲染设置灯光创建,整理场景模型（1）现在我们来构建场景，开始时建立模型，场景比较简单，用多边形创建3个基本球体，和两个平面，弹珠内部的色条采用曲面来构建，如图所示。是我们已经建立好的场景模型。查看场景模型，看各对象是否存在不合理的穿插现象，如果有，则要做适当调整。如图所示。（2）完善后选择所有模型，删除历史记录，再次清除场景中的无用节点来优化场景。,场景准备工作与渲染设置灯光创建,整理场景模型（3）打开渲染设置面板，切换当前渲染器到mentalray，设置好场景渲染尺寸问HD720。（4）关闭默认灯光。,场景准备工作与渲染设置灯光创建,整理场景模型（5）在渲染面板的质量选项卡的光线跟踪/扫描线质量中的采样模式选择自适应采样。,场景准备工作与渲染设置灯光创建,整理场景模型（6）我们最终目的是渲染得到一张静帧图像，执行创建摄像机自由摄像机，调整到合适位置，并打开视图摄像机设置分辨率门，得到合适的摄像机角度，设置如图。,照明设置,3,照明设置,1.主灯光设置（1）执行菜单命令创建灯光聚光灯，在场景左侧创建一盏聚光灯，设置器位置、方向和大小。（2）选择聚光灯，按Ctrl+a键打开属性编辑器，设置强度为0.7，圆锥角度为10。,照明设置,1.主灯光设置（3）勾选使用光线跟踪阴影，然后设置灯光半径为3，阴影光线数为20，光线深度限制为3。渲染效果如图：,照明设置,2.窗台灯光设置（1）执行菜单命令创建灯光聚光灯，在场景左侧创建一盏聚光灯，设置器位置、方向和大小，如下图所示。（2）作为阳光透过窗台照射在墙上留下的倒影，选择聚光灯，按Ctrl+a键打开属性编辑器，单击颜色命令后的棋盘格，在弹出的创建渲染节点中点击文件节点。,照明设置,2.窗台灯光设置（3）Maya软件会自动跳转到file（文件）节点的属性面板，在文件属性，点击图像名称后的文件夹按钮。（4）选择项目工程中贴图文件夹sourceimages中的黑白倒影图片。,照明设置,2.窗台灯光设置（5）选择聚光灯，按Ctrl+a展开聚光灯属性，设置强度为3000，将衰减速率改为二次方，圆锥角度为15.216，半阴角度为9.437。灯光衰减的选择和灯光强度参数的调节与灯光和物体的距离也有关系，同样的灯光强度，距离远被照物体相应较暗，距离近，被照物体就亮，要根据具体场景测试渲染才能得到合适参数。不是一个固定的参数。（6）勾选使用光线跟踪阴影，设置灯光半径为10，阴影光线数为20。渲染效果如图：,照明设置,3.主辅助灯光设置（1）执行菜单命令创建灯光区域光，在场景左侧创建一盏区域光作为辅助光，设置其位置、方向和大小。,照明设置,3.主辅助灯光设置（2）选择区域光，按Ctrl+a键打开属性编辑器，设置强度为1.2，勾选使用光线跟踪阴影，设置光线深度限制为3，开启mentalray中区域光选项，勾选使用灯光形状，高采样数为64，低采样数为16，可以得到较为细腻的光线。,照明设置,4.其他辅助灯光设置（1）执行菜单命令创建灯光区域光，在场景右侧创建一盏区域光作为辅助光，设置其位置、方向和大小，如图所示。,照明设置,4.其他辅助灯光设置（2）选择区域光，按Ctrl+a键打开属性编辑器，设置强度为0.75。（3）颜色设置为H：52，S：0.157，V：0.725。,照明设置,4.其他辅助灯光设置（4）勾选使用光线跟踪阴影，阴影光线数为1，设置光线深度限制为3。开启mentalray中区域光选项，勾选使用灯光形状，高采样数为32，低采样数为16，可以得到较为细腻的光线。,照明设置,4.其他辅助灯光设置（5）执行菜单命令创建灯光聚光灯，在场景下方创建一盏聚光光作为辅助光，设置其位置方向和大小。,照明设置,4.其他辅助灯光设置（6）选择聚光灯，按Ctrl+a键打开属性编辑器，设置颜色为：H：S：V：设置强度为0.1，半影角度为10，渲染效果如图。,创建材质,4,创建材质,1.材质分析与基本制作这里提供一个细节丰富质感逼真的玻璃材质解决方案，后期焦散将主要借助于mentalray的焦散功能来完成。（1）执行窗口渲染编辑器Hypershade新建一个blinn材质，选择弹珠模型，鼠标右键点击lambert材质，按住不放，在弹出的菜单中选择指定给标签模型命令，如图所示。,创建材质,1.材质分析与基本制作（2）选择Blinn材质，调节blinn材质的颜色为黑色，单击透明度上的颜色标签后方的棋盘格按钮，在弹出的创建渲染节点中点击渐变节点，如图所示，在弹出的材质编辑器中选择连接ramp节点。,创建材质,（3）点击Ramp节点，按Ctrl+a打开渐变属性设置，调节成上白下黑，在材质编辑器的创建面板中，点击采样器信息节点。（4）鼠标中间按住采样器信息节点，拖拽至ramp节点上放开鼠标中间按钮，选择默认选项。,创建材质,（5）弹出连接编辑器，连接SamplerInfo（采样器信息）节点的FacingRatio（朝向率）属性到Ramp节点的uvCoord下的VCoord节点。,创建材质,（5）弹出连接编辑器，连接SamplerInfo（采样器信息）节点的FacingRatio（朝向率）属性到Ramp节点的uvCoord下的VCoord节点，渲染效果如图。,创建材质,（6）创建玻璃环境反射，在渲染选项卡中的间接照明的环境基于图像的照明点击创建按钮。这里我们找到一张HDR贴图作为环境贴图，用来产生光照，模拟环境对场景的照明效果和反射效果，如图。,创建材质,（7）打开渲染设置选项卡中的间接照明，勾选上最终聚集选项，打开最终聚集，渲染如图所示。,创建材质,（8）调整blinn节点的镜面反射着色为0.128，镜面反射衰减为2，镜面反射颜色H：0，S：0，V：0.171。,创建材质,（9）我们再使用Ramp（渐变）节点控制玻璃的反射率，选择ramp节点，执行Hypershade编辑复制已连接到网络命令，得到一个ramp网络节点。,创建材质,（10）Ctrl+a打开ramp属性面板，调节为上黑下白，将ramp按鼠标中键，拖拽到blinn材质上的反射率上。,创建材质,（11）玻璃的折射率为1.5-1.9之间，在弹珠材质球的光线跟踪选项中打开折射选项，将折射率改为1.5，如图所示。,创建材质,（12）在Hypershade（超级着色器）窗口中创建一个体积噪波（VolumeNoise）节点，按住鼠标中键，拖拽体积噪波VolumeNoise节点到Blinn节点上，在弹出的惨淡中选择BumpMap（凹凸贴图）命令，这样maya会自动将体积噪波（VolumeNoise）节点作为Blinn节点的凹凸贴图，自动创建一个Bump3D（3D凹凸）节点，并连接它们。,创建材质,（13）设置Bump3D（3D凹凸）节点的凹凸深度值为-0.02。,创建材质,（14）设置VolumeNoise节点的振幅为0.351比率为0.145，最大深度为2，时间爱你额0.376，频率为9.774密度为0.344，斑点化度为0.412大小随机化为1，随机度为1.2，衰减为水泡状，渲染效果如图。,创建材质,2.为地面创建材质（1）在Hypershader（超级着色器）窗口中创建一个Blinn节点，单击颜色标签后方的棋盘格按钮，在弹出的创建渲染节点中点击文件节点，在自动弹出的文件节点属性中，连接一张图片素材，再用按住鼠标中键，拖拽材质节点，将File节点作为Blinn节点的凹凸贴图，并设置凹凸深度为0.02。,创建材质,2.为地面创建材质（2）设置Blinn材质球的镜面反射着色选项中的偏心率为0.436，镜面反射衰减为0.504，镜面反射颜色为HSV，反射率为0.393，如图所示：,创建材质,3.为墙壁创建材质在Hypershader（超级着色器）窗口中创建一个Lambet节点，单击颜色标签后方的棋盘格按钮，在弹出的创建渲染节点中点击文件节点，在自动弹出的文件节点属性中，再用按住鼠标中键，拖拽材质节点，将File节点作为Blinn节点的凹凸贴图。,创建材质,3.为墙壁创建材质设置凹凸深度为0.02，设置Lambet的漫反射为0.286，渲染效果如图。,焦散设置,5,焦散设置,（1）打开渲染设置选项卡的间接照明，勾选焦散选项下的焦散，再选择主灯光，Ctrl+a打开属性面板，勾选mentalray选项下的焦散和全局照明的发射光子选项。设置光子密度为12000。,焦散设置,（1）打开渲染设置选项卡的间接照明，勾选焦散选项下的焦散，再选择主灯光，Ctrl+a打开属性面板，勾选mentalray选项下的焦散和全局照明的发射光子选项。设置光子密度为12000。渲染效果如图所示。,渲染输出场景,6,渲染输出场景,（1）提高渲染参数，在渲染设置面板中选项卡的质量，修改光线跟踪/扫描线质量的最高采样级别改为2，多像素过