浅谈“渲染终结者”——Final Render.doc

浅谈“渲染终结者”Final Render浅谈“渲染终结者”Final Render 一. 导语 近年来，由于PC的普及化，很多著名的3D软件制造商开始将以前只能在高端平台运行的3D软件逐渐的移植到PC上来有些甚至是在PC平台上重新编写的源代码。maya、XSI的出现，更是在好莱坞的影片中大放光彩；3dsmax也是不甘落后，尽快升级到4.0版本，不久便更新到4.2，最近又发布了4.26_intel的优化补丁。同时，像Digimation、Cebas这样的大型插件开发厂商也紧随其后，不断的推陈出新。除了将其原有的插件进行升级之外，还开发出了一些带有“新概念、新技术”的独特插件，尤其是Cebas出品的finalRender和ThinkingParticles更是惹人抢眼，让人叫绝！有很多功能甚至是maya和XSI所望尘莫及的这回在此讨论的内容便是其中之一finalRender。顾名思义，这是一款3dsmax的“渲染系统”插件（注意：并不是一般简单的渲染器），中文暂译为“渲染终结者”听起来有些酷吧. 言归正传，虽然finalRender是一个渲染系统插件，但它却与同类插件有着明显的不同。finalRender不像Mental Ray和Brazil一样，出现在Current Renderers展卷栏里，而是分散的在3dsmax里集成组织，使之自然的成为一个整体这也是其与众不同的地方；但最主要的功能参数还是在finalRender这一新增的材质里。(见t-1, t-2 ) 因为finalRender渲染系统的参数较多，学习起来可能有些困难；尤其是对一些没有接触过其它渲染器的朋友来说，有些概念甚至较难理解。因此，先在这里简单的介绍一下finalRender的新增功能，之后将会有详细的举例，以便大家更好理解。 快速的全局照明GI和焦散caustics 要评价一个渲染器的优劣有很多方面，尤其是全局照明GI和焦散caustics的表现。这两个功能并不是finalRender独有的；在其之前，移植在3dsmax的mental ray和最近才宣布正式版的brazil都有这两种功能。比较来说，finalRender的全局照明无论是在最终效果上，还是在渲染速度上都可以说是后两者所无法比拟的；但是，对于焦散效果,我个人认为mental ray还是比较好的解释一下，在这里说的“焦散”指的是一般类似玻璃材质的焦散，并不包含体积光的焦散；体积光的焦散是finalRender的新特性，mental ray和brazil就目前的版本而言，还没有此功能。不过，对于一个既有全局照明，又要产生焦散的3D场景来说，finalRender便是最好的选择；因为全局照明所花费的渲染时间要比计算焦散的时间长很多。 最新HDRI（High Dynamic Range Image:高动态范围图像）技术： 谈起finalRender的HDRI，可以说是最让我兴奋的一项功能，甚至可以说是神奇！其实HDRI不能算作是一种新的技术：自从3dsmax R1的版本起，就已经内置了允许使用bitmap格式真实贴图的功能，通过调节output展卷栏下的数值来改变贴图的颜色和光亮度这便是现在finalRender的HDRI雏形（现在的3dsmax版本依然保留此功能，并做了升级）。利用finalRender的HDRI技术，用户可以选一张hdr格式的图像来作为3D场景中的环境光源照亮物体，这样会使得渲染出来的图像更加自然和*真。简单点说，HDRI的概念就是表达颜色的真正数值。 最新的Brazil_0_3_55_beta版增加了3S和HDRI的功能；之前brazil的HDRI只是一种全局照明“虚拟”出来的而已，以后会将上图举例作一解释。如果读者仍是对HDRI的概念不甚理解，请与此查阅相关的/debevec/Research/HDR/ ; /debevec/Probes/ ; 独特的次表面光线分散效果（3S） finalRender是市面上第一个提供加强版次表面光线分散效果（sub-surface light scattering effects，简称3S）的渲染器，它能让内部的物体在外部的物体上产生真实的阴影效果；尤其是在制作类似人类皮肤、玉器、水果、蜡烛等半透明的效果上，堪称一绝。 实用的illustrator finalRender的illustrator是一个简单的勾线绘边功能，它能直接渲染出物体自身的轮廓线、物体背后的隐藏线以及物体和物体之间的交叉线等最厉害的是3D场景中的物体都可以使用3dsmax的任何材质而计算出物体的明暗层次，这样便能模拟一种独特的NPR（non-photo reality）二维效果。当然，如果用户制作的动画追求的是一种平面化的纯二维效果，那么最好是使用其他的工具了例如：Digimation出品的illustrate！就是一个较好的选择。 新型的纹理工具Textures Baker finalRender自带了一种纹理工具Textures Baker，简称为tBaker；它是由特殊的tBaker meterial和utility两部分组成。在制作游戏的时候，用户常常会使用位图文档来制作3D场景中灯光照明和投射阴影的效果，每张位图是通过物件表面和物体本身建立的，而tBaker就是让用户从标准光源或是finalrender整体灯光照明控制器区建立灯光贴图的模块工具。使用tBaker便可将任何的投影效果转换为位图文档来表现；透过这种单纯带有光影的位图（其实是将灯光贴图与纹理贴图作了一个乘法运算），不需打光就可以表现整体光线照明的效果。（如图6所示；图7是利用tBaker工具得到的位图文档） 先进的体积光效（Volume Lights） finalRender的体积光效有自己独立的光能设定界面（Volume Energy Graph），用法类似于3dsmax的Track View。用户只需要增加或删除光能控制点来调节曲线的形状即可（如图8所示）。更有用的是，3dsmax自带的任何3D材质都可以通过finalRender的Volume Lights，而做出各种各样的神奇效果（如图9所示）。不仅如此，它还具有先进的体积光聚焦（Volume Caustic Rendering）功能（如图10所示），使得finalRender的caustics有更加完美的表现。 增加的灯光和阴影类型 finalRender安装好之后，会在灯光创建的面板里增加三种灯光类型：物体光（fRObjLight）、粒子光（fRPartLight）和柱形光（CylinderLight）；并且在灯光的Shadow Parameters展卷栏里增加两种阴影类型：fR阴影贴图（fRShadowMap）和fR软阴影（fRSoftShadows）。同时，finalRender提供了让用户使用3dsmax预设的阴影产生器。这样finalRender将更准确的模拟出真实世界里间接光源（例如：墙面）的光线反射以及具有一定面积或体积的光源辐射而产生的阴影效果。 增强的贴图抗锯齿功能（Texture AA） 一个较好的渲染器必须要有良好和适当的抗锯齿功能。finalRender用它自己新增的贴图抗锯齿属性“forward Adaptive”，来减少贴图的闪烁，使得贴图的边缘有一个平滑的过渡，从而保证即使在最差的环境下也能得到较好的图像品质 。不过用户需要注意的是：要想使用这个功能，必须要将3dsmax升级到4.2版本，否则无法使用！ 其实finalRender的功能远不止如此，比如它也有景深和鱼眼效果，不过和以上的功能比起来，实在是有些不足挂齿。然而，据官方发布的消息称，finalRender有上百个特色功能。究竟有没有这么多，那就只好等着您再去发现了下面将通过几例场景来了解finalRender的具体用法。（在使用光盘上的场景之前，请将finalRenderMaps里的贴图复制到3dsmax相对应的贴图路径下。） finalRender材质的基本应用 打开光盘上的预备场景finalRenderfR1_refraction.max，场景中存在四个球体和两个box物体，它们都已经赋予了简单的Standard材质。首先来测试一下finalRender材质的折射效果。打开材质编辑器，将赋予Box02的材质球更改为finalRender材质（如图1.1所示）。根据以往制作玻璃材质的经验，要把finalRender材质的Ambient和Diffuse都调节为100%的纯黑色RGB值全是0；然后，再增加一些高光属性值。打开显示背景开关，降低不透明度参数Opacity到10（如图1.2所示）。渲染一下透视图，您就可以看到简单的折射效果了在Box02的边缘处尤为明显（如图1.3所示）。 打开finalRender Parameters展卷栏，可以看到有一些参数是比较熟悉的。 Transparency Falloff和Wire是Standard材质原有的参数， Reflections和Refraction便是分别控制反射和折射的参数（有一些参数是相同的）， 最上面的Globals参数稍后才会用到 先看看Refraction的参数： IOR是折射率真空时，该值取1。通过右边的灰色按钮，可以放置一个贴图来控制折射率，也就是常说的折射贴图。当使用折射贴图时，in IOR（最小折射率）这个参数才起作用。因为折射贴图是通过自身像素的灰度级来控制折射率的，该值就是定义折射贴图中灰度级最低的像素所表示的折射率。 in Smp（最小采样率）和ax Smp（最大采样率） 这两个参数只作用于模糊折射（Blurry Refraction）当Glossiness小于100的情况，它们的含义是物体上的每个点折射出的光线数目。in Smp较低的值会使图像产生一些杂点和颗粒，同时会影响渲染速度； ax Smp主要是为了提高渲染质量，防止错误的发生。 Glossiness则定义了物体表面折射区域的模糊数量。较大的值，会使得折射效果清晰、锐化；较低的值，会使得折射模糊，渲染也会变得很慢！和IOR相似，该参数也可以用一张贴图来控制。 明白了这么多的参数，让我们再回到刚才的场景试试吧。将IOR调至为0.5，观察渲染的结果（如图1.5所示）；再调至为2.5，看看有什么变化（如图1.6所示）。之后再将IOR恢复为默认值1.5。接着，再来观察一下Glossiness对渲染结果的影响。将Glossiness降为50进行渲染渲染应该是比较慢的了，不过有一些模糊的效果了（如图1.7所示）。再把in Smp从8减小到1，ax Smp保持为32，渲染透视图观看结果。这次快了很多吧，而且模糊的比刚才还“明显”，有些像“毛玻璃”的效果了（如图1.8所示）。这时还可以给这块“毛玻璃”改变一下颜色：改变Filter的RGB值为R=128，G=151，B=251，渲染透视图（如图1.9所示）。有些偏绿吧，那是因为Opacity太低的缘故。将Opacity改为50，同时，选择Transparency Falloff的In模式（默认模式），把右边的数量值Amt增大到90，观察渲染结果（如图1.10所示）。 现在来了解一下Globals参数有哪些特性。按下Advanced Controls按钮（按下后会变为黄色），相应的出现了很多参数。 Split（分离）、Advanced Fresnel（高级菲涅尔）和Metallic（金属）是三种不同的Raytrace计算方式。 Split算法符合物理学的反射和折射定律，是一种理想的、简单的算法。 而Advanced Fresnel是一种基于现实的算法。物理学家Fresnel发现：现实生活中，很多物体表面并没有一个完美的“反射”，即入射角不等于反射角；同时，反射和折射的光强度是受视角影响的在视角的边缘处，反射和折射得到了加强，而在视角的正中方向，根本不存在反射和折射！例如像车漆的反光。在使用这种方式计算时，一定要配合调整Fresnel IOR参数。 Fresnel IOR定义了反射和折射的最大角度。当取值为4时，会与Split方式有相同的“完美”效果。取值较低时，就会在物体的边缘产生高光。 Metallic计算方式可以理解是更为复杂的、多个轴向的Fresnel算法。它也有一个特殊的控制选项： Spectral；这个功能是模拟真实环境中类似玻璃的物品由于反射的折射的原因，会在边缘产生一些五颜六色的光谱效果。Amount值越大，效果越明显。 Balance是控制光谱颜色渐变中心点的位置。值为-1时，物体中心点的颜色是Direct Angle的颜色；值为1时，物体中心点的颜色是Direct Angle和Grazing Angle的平均颜色（这仅是个人的一些经验；后面的举例会有解释）。 Direct Angle定义了面向摄像机的物体表面的反射颜色，此值需要Amount调解才能看出效果； 而Grazing Angle则定义了远离摄像机的物体表面的反射颜色。在Direct Angle和Grazing Angle之间，计算机会自动的进行插值运算。需要注意的是：在进行插值运算时，颜色信息是以HSV计算的，而不是RGB！以上所说的一些参数特性，据我个人的观点，对反射效果较为明显。 以后会有举例；现在继续来了解面板里的其它参数。确定使Glossiness有效，并将其值恢复为100；勾选Blur Reflections/Refractions选项，强度Amount默认值为2（如图1.12所示）。渲染透视图观看结果（如图1.13所示）。很明显，这次渲染出的模糊效果跟刚才降低Glossiness产生出的效果有极大的不同，并且渲染速度比较快。这种模糊只能进行一次计算；如果有二次反射或折射的话，这种模糊就会失效。到底哪种效果比较好，那就要看您的喜好和场景需要了。取消Blur选项，勾选Refraction的Absorption（吸收），并将其值增大至100，再次渲染（如图1.14所示）。这次又有些“茶玻璃”的效果了； Absorption是模拟反射或折射时，光线被吸收的参数。值越大，光线吸收的越多，“玻璃”也就越暗。与现实相反当取负值时，“玻璃”会变得明亮。接下来四个控制范围的参数与3dsmax内置的灯光参数相似： Near Start和Near End是控制折射增强的范围； Far Start和Far End是控制折射减弱的范围。 Decay（衰减）有三个选项： None（无衰减）、Inverse（一次衰减）和Inverse Square（二次衰减）。当不使用范围参数时，折射或反射的Decay（衰减）点是起始于物体表面的；当勾选Near Start和Near End时，Decay（衰减）点是从Near End开始计算的。而Decay（衰减）的结束点是由Far End来决定的。如果没有勾选Far Start、Far End选项，则Decay（衰减）的结束点是在无穷远处。说了这么多，也许有些糊涂了。 简单的小结一下：四个范围参数是控制Decay（衰减）起始点和结束点的位置；Decay（衰减）的三个选项是定义衰减按照哪一个公式进行计算。 Translucency（半透明）这个选项主要是解决半透明物体投射阴影和背面的光照问题。如果场景里有计算半透明物体的折射或反射时，一定要打开该选项；否则有可能将半透明物体渲染成黑影。勾选Translucency（半透明），渲染透视图观察结果（如图1.15所示）。这次渲染出来的“玻璃”有些发白，因为在计算折射时，不仅计算了从前面穿过“玻璃”到达后面的光线，同时，也计算了从后面穿过“玻璃”到达前面的光线；这就使得“玻璃”前面的光线数增多，所以“玻璃”看上去就有些发白了。 下面的Internal Reflection（内部反射）选项就比较好理解了。因为实际的“玻璃”是有厚度的，许多光线在穿过“玻璃”之前，要在“玻璃”的内部发生很多次的反射这个就是让您考虑是否计算内部反射的选项。使用这个选项时还应注意一点：因为折射率的原因，有些光线在进入“玻璃”之后只能发生反射，而不会折射，所以这样的光线会在玻璃的内部不停的反射传播这也是玻璃纤维的制作原理。 在finalRender的世界里，对于这种情况来说，计算机是不会无休止的计算下去的。这就需要一个参数来定义反射的最大次数，即反射的最大深度Reflection Depth。 同理，折射也是需要一个这样的参数的Refraction Depth。finalRender的Reflection Depth和Refraction Depth是出现在fR Globals（全局参数）单独的窗口里的（如图1.16所示）。理解这个参数的最好方法是把Refraction Depth从0调节到4（默认值为9），并且逐次观看渲染结果。关于其它的全局参数以后会谈到 接着是Refract Material-ID选项。勾选此项，记录材质的ID号，可用于发光特效或Video Post里。而Reflect Material-ID（反射材质ID）选项也是这种功能。Reflection Maps的Dimming选项会使反射贴图的变得暗淡；3dsmax的Standard材质也有这个选项（如图1.17所示）。 Anisotropy（各向异性）有两种算法： Align to Object UV和Align to Object UV。前者是以物体本身来计算的，后者是以相机的视角来计算的。 Anisotropy这种效果只能用于模糊反射，而一般的反射和折射不能进行计算。 Anisotropy参数是各向异性的强度，取值范围是0100； Orientation参数是控制各向异性的反射方向，取值范围是0180。 Blurry Refl/Refr Method（模糊反射/折射算法）是影响渲染速度的一个选项，默认是Fast； 当选择Accurate时，渲染会减慢。一般用默认值即可。如果场景里有两个或两个以上的物体需要模糊反射或模糊折射的计算，那么选择此项可以得到较为准确的渲染结果。 Relaxed Highlights是一个较有意思的选项，它可将高光单独提取出来而形成一个“alpha层”，这样做的好处是可以控制高光受到Diffuse颜色影响的强弱。 下面的Amount参数就是控制其强弱的。当Amount=100时，物体的高光会完全不受Diffuse颜色的影响。 HDRI的Cover Angle（覆盖范围角度）是只影响HDRI反射的；增大这个值，会使HDRI的反射变得模糊。 Shader-Multiplier里有两个倍增参数： 一个是放大材质的Self-Illumination（自发光）强度， 另一个是提高Diffuse漫反射的亮度。 实际生活中有这样一个现象：带有颜色的光源如果亮度太强，那么发出的光感觉像是白光，因为此时人眼已经分辨不出光源的颜色了但从光源发出的光线仍然是带有颜色信息的。Self-Illum这个参数就是模拟这种现象的，而Standard材质的Self-Illumination却不会因为亮度过强而呈现“白色”。Diffuse增强参数以前只是Standard材质的Oren-Nayar-Blinn类型里特有的（如图1.18所示）， 现在却被finalRender“发扬光大”了。同上述的现象相似当一个物体接受到很亮的光照时，这时自身Diffuse的颜色也会因看不清楚而感觉像是偏白色的。在使用这个参数时需要注意的是：尽管Diffuse数值可以调得很大，但是其投射的阴影仍能表现出Diffuse的颜色，同时还会影响finalRender的GI（全局照明）效果。Advanced Controls参数先说到这里；由于时间的关系，以下将要练习的场景文件是finalRender的自带范例（有些场景的参数作了较大的调整）。尽管比较简单，但对理解上述的参数还是很有帮助的。 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_translucent.max，直接渲染透视图，所得的结果如图1.19所示。选择第二个带有树叶贴图的finalRender材质球，选择Advanced Controls参数里的Translucency这个选项，其余参数保持不变，再次渲染透视图，得到如图1.20的结果。 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_spectral.max，分别调节spectral选项里的Balance=1、0、-1，渲染摄像机视图，结果如图1.21、1.22、1.23所示。为了在渲染之前，预先能估计以下渲染结果，我在这里给大家提供一个小经验：参考图1.24，上、下两小图分别显示了Direct Angle和Grazing Angle的颜色。Balance=-1，球的中心点的颜色是Direct Angle的蓝色；Balance=1，球的中心点的颜色是绿色即Direct Angle和Grazing Angle的平均颜色（图1.24红线表示的Hue颜色），而球体边缘的颜色才是Grazing Angle的黄色。增大或减小Amount的值，比较渲染结果。需要再次强调的是：这个选项要起作用，只能是在Advanced Fresnel和Metallic的计算方式下！ 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_Relaxed Highlights.max，直接渲染顶视图，结果如图1.25所示；勾选Relaxed Highlights的Enable选项，此时的Amount=100，再次渲染顶视图，结果如图1.26所示。这两幅图的区别还是较为明显的：赋予finalRender材质的球体在两次渲染前后左边的高光颜色不同；而右边的蓝色高光似乎没有什么变化。由此可见，这个选项对白色光源造成的高光有很好的控制性能；而对带有颜色的光源效果不佳这种情况只好通过光源的颜色和亮度去调节了。 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_Shader-Multiplier.max，直接渲染顶视图，结果如图1.27所示；调节Advanced Controls里Shader-Multiplier的Self-Illum=10，渲染顶视图，结果如图1.28所示。将其恢复为默认值1，调节Diffuse=2，得到的顶视图渲染结果如图1.29所示。 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_reflection.max，直接渲染相机视图，结果如图1.30所示；将Transparency Falloff的Amt调到90，渲染结果如图1.31所示。再将Transparency Falloff的Amt恢复为0，勾选Near Start左边的选项，渲染结果如图1.32所示。取消Near Start左边的选项，勾选Far Start左边的选项，渲染结果如图1.33所示。同时勾选这两项，渲染结果如图1.34所示。保持前两项的勾选，选择Decay的Inverse，渲染结果如图1.35所示。选择Decay的Inverse Square，渲染结果如图1.36所示。最后您可以重新打开该场景，调节Refl.Level参数，来观察对渲染结果的影响。 这次的finalRender漫游先停到这里，以后会继续介绍finalRender的高级特性功能。如果您对上述finalRender的参数有不同的见解或更为合理的解释，请E-mail给我：。谢谢！ 浅谈“渲染终结者”Final Render（二） caustics&GI的基本应用 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR2_reflection-caustics.max，两个fR材质已分别赋予了Tube01和Plane01物体。将第一个fR材质（也就是赋予Tube01的材质）参考图2.1、图2.2进行设置，勾选Caustics&Global-Illumination展卷栏下Caustics的Receive Caustics（接受焦散）选项。接着选择第二个fR材质球（赋予Plane01的材质），把Diffuse和Ambient调节为255的纯白色（这样做的目的是使焦散效果更为明显），勾选Receive Caustics选项。 打开fR全局设置对话框，勾选Caustic Parameters展卷栏下的Enable Caustics，降低Accuracy和Radius的值分别到50和5（较小的值能提高渲染速度），取消Reuse Photons。渲染透视图，结果如图2.3所示。已经有些效果了，但不是很清楚。再次选择第一个fR材质球，增大Generate Caustics（产生焦散）的Send Multiplier=5，渲染结果如图2.4所示。（顺便提一下，fR在这里有个拼写的小错误，和下面GI参数里的“Multiplier”一比，Caustics的“Multiplier”少了个“l”；fR1.1升级时做了纠正。）焦散的效果有些过于发红，增大Metallic的IOR=5，再次渲染透视图，结果如图2.5所示。将第一个fR材质的Send Multiplier恢复为1，增大第二个fR材质里Receive Caustics的Recv.Multiplier=5，渲染的结果如图2.6所示，恢复Receive Caustics的Recv.Multiplier=1。 选择Spot01，打开Indirect Illumination Params（间接照明参数）展卷栏。这里包括了一些很重要的有关Caustics和GI的参数： On是开关选项， Energy是photons（光子）的亮度， Decay是衰减，Caustics的Photons定义了焦散的光子数量， 同理，下面的Global Illumination的Photons定义了全局照明的光子数量。一般来讲，Photons的值越高，所得到的效果越好，但渲染时间也会相应的加长。 这里要注意一点：在使用mental ray或其它渲染器时，Indirect Illumination Params参数选项对Caustics或GI都起作用。但对于fR来说，只在使用Caustics时，才需要勾选On选项（默认是勾选的，方便使用）；否则，Caustics是不会被渲染出来的。增大Energy=40000，渲染透视图，结果如图2.7所示。与图2.6、图2.5比较，效果基本上是相同的。由此可以看出，fR焦散最终的亮度是由接受焦散物体的Recv.Multiplier、产生焦散物体的Send Multiplier和灯光里Indirect Illumination Params下的Energy三值乘积所决定的。 至此，小结一下fR的Caustic使用方法：首先，要明确哪些是产生焦散的物体，哪些是接受焦散的物体；产生的焦散是因为反射产生的，还是因为折射产生的；产生焦散的物体，还需不需要接受其它物体或自身产生的焦散这些都是要非常清楚的！然后，才能正确设置fR材质里的Caustics参数。Receive Caustics是接受焦散，默认是没有勾选的，Recv.Multiplier是控制接受焦散亮度的乘积因子参数。Generate Caustics是产生焦散，默认是勾选的，下面还有两个开关选项：Generate Reflection-Caustics（产生反射焦散）和Generate Refraction-Caustics（产生折射焦散）；只有勾选Generate Caustics的时候，这两项才能分别起作用。Send Multiplier是控制产生焦散亮度的乘积因子参数。确定设置好这些参数之后，再来看fR Globals里Caustic Parameters展卷栏下的参数。 Enable Caustics是个使能开关选项，勾选之后，Accuracy和Radius才能起作用。 Accuracy是控制计算焦散精确度的参数，它定义了fR的焦散引擎对多少光子进行搜寻。较大的值，也会使焦散效果变得模糊，而且会增加渲染时间。 Radius定义了焦散引擎搜寻光子的区域半径。数值越大图像越真实，但会增加额外的渲染时间。 Enable Volume Caustics是有关体积光焦散的参数，以后会谈到。 勾选Disable Local Parameters会使fR材质里相对应的参数失效，强迫使用全局参数里的数值。 Reuse Photons是决定渲染时是否重新进行焦散光子的计算，默认是勾选的；在使用Caustics时，一般情况是要取消的除非想要再看上一次的渲染结果。Reset Photons的功能是在调节有关灯光或摄像机的参数或位置后，为了防止渲染焦散时有错误发生，需要重置光子的计算方法。 Load Photons和Save Photons是为渲染时调入或存储焦散光子的分布方案而准备的。方案文件（pht文件）记录了焦散光子分布的空间位置信息。因为在渲染时，具体每个光子的位置是与上一次不同的，但总的焦散效果几乎不变，因为效果是由其他相关参数决定的。对于静态图来讲，也许这是个多余的参数；但在制作动画时，可是能节约很多渲染时间的。 光盘上的fR2_refraction-caustics.max，是一个有关折射焦散的场景（将范例文件稍微改动了一下）。折射焦散和反射焦散的参数设置方法相同，不过要注意一下Refraction Depth（折射深度）对焦散的影响。渲染结果如图2.8所示。 fR的GI 接着来看看fR的GI效果吧。打开光盘配套的预备场景finalRenderfR2_GI.max，这是一个模拟室内照明的场景，并且模型都已经赋予了Standard材质。 打开材质浏览编辑器，将此两个Standard材质的Diffuse调节为255的纯白色（利用全局照明时，Diffuse会影响物体的亮度）。选择第三个材质球，改变为finalRender。打开全局设置对话框，勾选Enable Global Illumination，取消Reuse Solution，将RH-Rays减少到128，渲染摄像机视图，这时已经能看到GI效果了，不过还是有些偏黑。 增大fRaytracer Parameters的Diffuse Depth=5，Total Depth=30，渲染结果如图2.9所示。再亮一些效果会更好。增大Global-Illumination Parameters里Control的Ambient Multiplier=3，再次进行渲染，结果如图2.10所示。仔细观察一下，在墙缝处有较为明显的黑斑这是因为GI的计算精度不够造成的。参考图2.11进行设置，渲染结果如图2.12所示（对于配置不高的机器，渲染时间会很长）。从上面的练习可知，fR的GI效果是可以通过MAX内置的Standard材质来实现的，但是与fR材质比较，缺少Recv.Multiplier和Send Multiplier两个参数，所以场景里的亮度只能由fR Global来控制，不能灵活处理。光盘上的fR2_GI_2.max文件是利用fR材质制作的GI场景，渲染结果如图2.13所示。除了Ambient Multiplier减少至1外，其余的fR Global参数都和上一个场景相同。在fR材质方面，也是将Diffuse调节为255的纯白色（作用同上）。最关键的就是要勾选Global Illumination里的Receive Global Illum.选项，并将其Recv.Multiplier增大到1.5。利用Recv.Multiplier和Send Multiplier这两个参数，可以单独调节赋予该fR材质物体的受光强度，同时，也可以控制此物体漫反射的反光强度（此项会影响其他物体的GI效果）。这是优于利用Standard材质制作GI效果的一个方面。 还有一点要说明：使用GI的时候，不需勾选灯光的Indirect Illumination Params的On选项！这点和焦散不同。和Caustic Parameters展卷栏相比，Global-Illumination Parameters里有较多的参数（相同的参数会忽略）：Enable Global Illumination是开关选项使用GI时必需要勾选。 Engine是GI的计算引擎，其中有两个选项。 finalRender是默认引擎，因为经过GI光线跟踪内核的优化，所以渲染速度较快； Brute force是强力引擎，它有着更为精确的算法，但是会比前者在渲染时慢很多（不推荐使用）。如果选择使用Brute force，并且Diffuse Depth大于2，那么RH-Rays一定不要超过128！（fR1.1增加了一个fRAnimation选项，这是针对制作GI动画时而做过优化的引擎。） Prepass size是为提高fR的GI渲染速度而设的，默认值是1/4。虽然1/1会有最好的GI效果，但是在调节GI的初期，1/4是一个较为合适的数值，这会提高制作的工作效率。经常在利用fR制作效果图时，墙面的拐角处会出现一些黑斑，其中一个解决的方法就是将Prepass size设为1/1。当然，这也是要配合其它参数的。 Show Samples是在渲染时显示光子的选项。 RH-Rays是Random Hemispheric rays（随机半球光线）的缩写，它定义了物体 表面上的点漫反射的光线数量。值越大，GI的效果越好。 Balance是用来平衡Min.Density（最小密度）和Max.Density（最大密度）的，即在渲染时，哪些阴影点需要GI计算，哪些阴影点可以忽略。Curve Balance（曲面平衡）是调节凸凹表面的光子计算的。GI在很多凸凹表面的计算会出现黑斑或错误，此时就需要增大Curve Balance的值，提高这些表面的光子计算精度。 Min.Density是最小密度，即是平面的光子密度。Max.Density是最大密度，即是凸凹表面的光子密度。Ambient Multiplier是控制GI强度的。值越大，GI效果越强，整个场景也就越亮。虽然fR手册上不推荐使用这个参数，但是对于一些特殊情况来说，增大此值反而有较好的GI效果。 影响GI的还有一个参数，那就是fRaytracer Parameters里的Diffuse Depth（漫反射深度），它定义了物体表面漫反射的次数。较大的值会有较好的GI效果，使渲染的图像更加*真。 在Advanced Controls里还有一些参数，一般情况是不必改动的。 Adaptive Quality（自适应质量）参数的作用是在运算法则察觉照明级别不正确时，增加额外的光线来作补充。更改此值对渲染时间有很大的影响。有时为了使GI效果看上去更加真实，需要故意的增加一些“杂质”， Ambient Roughness（环境粗糙度）便是定义了阴影或高光区域的杂乱程度。因为其默认值为2，所以有时这也是造成黑斑的原因之一。 Saturation（饱和度）定义了全局照明色彩的饱和度，0值会保持光源的色彩（fR1.1增加了真实的饱和度GI控制）。 HDRI Cover Angle（HDRI覆盖角度）是控制HDRI图像的光照质量的，较大的值可减少渲染图像里的亮点或黑斑。 Render GI-Caustics选项是允许GI产生焦散，勾选后会大大的增加渲染时间。Consider Atmospherics、Consider Background和Consider Subsurface-Scattering分别是在GI计算的过程中，是否允许将环境大气、背景和3S效果作为光源来处理。 对于大多数GI参数来讲，较高的值虽然会有良好的渲染结果，但因影响渲染速度，所以在调节时甚为注意。在制作动画时，GI渲染常常会遇到计算错误或出现光子抖动的现象，因此，官方手册提出了一个有效的解决方案：先将有动画的物体在一个“完美”的角度进行一次GI渲染，再bake（烘焙）每个静态物体的灯光贴图，最后使用标准的直接照明光源和tBaker材质渲染动画。 为了使用户更为方便的进行GI动画渲染，Cebas在fR1.1版本中增加了fRAnimation Engine选项。需要说明的是：fR虽然作了升级优化，但难免存在GI计算上的错误，所以上述的解决方案仍然不失为一个良策。 还有最重要的一点：GI计算是与场景的尺寸和物体的缩放有紧密关系的，太大或太小都有可能影响GI的效果。 在fR2_GI_2.max的场景里，导入光盘上的default.obj文件，重新命名为default01。将其逐渐的scale放大，并观察渲染结果（一定要取消Reuse Solution）。而fR2_GI_2.max场景里原有的default物体是在maya里放大很多倍后才导入到3dsmax里的。 HDRI的基本应用 打开光盘配套的预备场景finalRenderfR3_HDRI.max，场景里有一个已经赋予了finalRender材质的mesh模型default和三盏未打开照明开关的Omni。打开材质浏览编辑器，选择第一个材质球（也就是fR材质球），按下fR Global按钮，打开全局参数设置对话框，勾选Global-Illumination Parameters展卷栏下的Enable Global Illumination选项，取消Reuse Solution的勾选。回到fR材质的Caustics&Global-Illumination参数设置展卷栏，勾选Global Illumination下的Receive Global Illum.选项。再到下面的finalRender Locals（本地设置）展卷栏，按下Global Illumination的前5个Use Global按钮，使其高光显示（如图3.1所示）。打开Environment对话框，增加一张背景贴图。按下背景贴图按钮后，会出现选择贴图类型的界面，选择Bitmap HDR的贴图类型（如图3.2所示）。按下背景贴图按钮不松开，将其直接拖放到第二个材质球上，选择Instance复制类型，按下Bitmap:右边选择贴图的按钮，选择光盘上的finalRenderMapscampus_probe.hdr文件，选择RGB Channel Output的HDR选项这是Bitmap HDR贴图类型特有的选项，更改mapping为Shrink-wrap Environment方式，参考图3.3所示进行设置（这些参数是经过多次的实验才得到的）。渲染透视图，结果如图3.4所示。这就是fR的HDRI效果！还算漂亮吧不过，有些细节应该注意，看看图3.5所圈点的地方，这些小毛病是因为fR的GI参数设置不当所造成的。再次按下Global Illumination的前5个Use Global按钮，使其灰色显示这次使用的是fR Global里的GI参数设置（如图3.6所示）。渲染透视图，结果如图3.7所示。这次渲染的时间稍微长一些，因为在GI的参数上作了一些调整：RH-Rays由300增大到350，Min.Density有5增大到30，Max.Density有50增大到100。尽管改善了一些图3.5所圈点的毛病，但是又有一些问题出现了，参看图3.8所示。圈点的地方有一些细碎的黑色杂点，这是因为mesh的面在此处有较高频率的凸凹，只要提高GI的Prepass size计算精度即可（注意：一般来说，您的渲染结果和我的肯定是有些差异的，因为GI是随机计算的，一次和一次的渲染结果不同尤其是在有问题的情况下较为明显，但出问题的区域是基本不变的）。改变Prepass size的值为1/1，重新渲染透视图，结果如图3.9所示。这次基本上没有什么问题了，但如果感觉画面的明暗偏差较大，只需打开三盏Omni照明开关即可。 Bitmap HDR贴图类型还有一个特殊的HDRI选项，它包括了两个参数： Exposure（曝光度）和Cam.Blur（镜头模糊）。 Exposure是控制背景贴图光亮度的，值越大，背景越亮，HDRI的光线也就越强。 Cam.Blur是控制背景贴图的模糊程度的，值越大，越模糊，但不影响HDRI的光线数量和照明效果。这两个值只能取整数，Exposure可为负数，而且这个值较敏感。 增大Exposure=1，渲染透视图，结果如图3.10所示。恢复Exposure=0，增大Cam.Blur=10，进行渲染，结果如图3.11所示，恢复Cam.Blur=0。HDRI的计算是建立在GI的基础上的，也就是说，要想使用HDRI，就必须要打开有关GI的选项，GI的参数也会影响最终的渲染效果。增大Recv.Multiplier=2，进行渲染，结果如图3.12所示，恢复Recv.Multiplier=1。与图3.10比较，mesh物体接受到的光线基本上是相同的，但背景贴图的亮度就不同了，所以，在使用HDRI的时候，先调整好背景贴图的Exposure，然后再调节Recv.Multiplier的大小，以达到满意的效果。其实fR的HDRI不仅可以使用特殊的hdr格式图像来产生效果，也可以使用一般常见格式的图像（例如：tga、tif、bmp等）来模拟。 打开File-View Image File菜单，选择作为背景贴图的图像campus_probe.hdr，按下存盘按钮，将此图像另存为campus_probe.tif，选择图像属性里的Color选项，点击OK存盘，关闭图像浏览器。在更换背景贴图之前，调节Recv.Multiplier=4，选择RGB Channel Output的RGB选项进行渲染，结果如图3.13所示。 将新存的campus_probe.tif文件作为HDRI的背景贴图，此时RGB Channel Output的HDR选项和HDRI参数会变成灰色，渲染透视图，结果如图3.14所示。很明显，图3.13和图3.14的效果基本上是一样的，但与图3.9的差别就大了。 所以，尽管使用普通的贴图能模拟HDRI效果，但与真正的HDRI渲染出来的图像会有很大的不同。普通贴图模拟出的效果，色彩及明暗度的变化不够丰富（这时可以把背景贴图看作是一个基本的“环境光源”或“天光”），因此，渲染出来的图像层次感较差，需要有较多的灯光来补充当然，对于大多数的情况来讲，真正的HDRI也是需要其他灯光的。 实际上，只要是有GI的渲染器（例如：Mental Ray、Brazil、Vray等），都可以用一张贴图来模拟HDRI效果，也就是“天光”效果。说起“天光”，就不得不提起MAX的另一个渲染