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MAX场景照明总论 灯光是3DS MAX中模拟自然光照效果最重要的手段，称得上是MAX场景的灵魂。但是，复杂的灯光设置，多变的运用效果，却是让许多新手极为困扰的一大难题，如何得到令人满意的照明效果使很多朋友感到头痛不已而又无可奈何。本教程的主要目的是带领大家深入了解3DS MAX中的灯光设置，彻底解除各位朋友的困惑，从而创造出更真实更如意的MAX场景。 一、MAX场景照明总论 要想深入了解MAX的照明技术，就必须先了解MAX中灯光的工作原理。在MAX中，为了提高渲染速度，灯光是不带有辐射性质的。这是因为带有光能传递的灯光计算速度很慢，没感受过的朋友想一想光线追踪材质的运算速度就会明白。也就是说，MAX中的灯光工作原理与自然界的灯光是有所不同的。如果要模拟自然界的光反射（如水面反光效果）、漫反射、辐射、光能传递、透光效果等特殊属性，就必须运用多种手段（不仅仅运用灯光手段，还可能是材质如光线追踪材质等）进行模拟。有人抱怨KINITEX公司为什么不使用类似LIGHTSCAPE软件模拟类似自然的照明系统，原因并不在于KINITEX公司没有掌握这门技术，而是MAX主要任务是面向动画制作的。大家都知道，LIGHTSCAPE中的灯光运算速度很慢，往往渲染一张图片需要很长时间（因此这个软件定位于照片级静态图渲染制作）。在动画制作中，一秒钟的动画就需要渲染20多张图片（NTSC式的为30帧/秒，PAL式的为25帧/秒，电影为24帧/秒，如果要保持流畅的动感则至少需要15帧/秒），一分钟就要渲染1000多张图片，那么你的等待将是无穷无尽的。好在MAX有很多第三方开发的外挂插件，在灯光方面比较优秀的插件有RADIOSITY、MENTAL RAY（大型“灯光效果+特殊明暗器+高质量渲染”插件）等可供用户选择。不过运算速度上有点差强人意。当然，如果你就渲染一张静态图片而不是做动画（如建筑效果图等），为了取得更好的效果与更方便的照明设置，等待一个小时也是可以的。MAX中的灯光最大优势在于运算速度，照明质量其实是不错的。只要设置得当，同样可以产生真实、令人信服的照明效果。 在MAX中，并不是所有的发光效果都是由灯光完成的。对于光源来说也可能是经由材质、视频后处理特效甚至是大气环境来模拟。萤火虫尾部的发光效果，用自发光材质来模拟恐怕是最为恰当的，火箭发射时尾部的火焰效果用大气环境中的燃烧装置来做效果也是不错的，而要模拟夜晚的霓虹灯特效，利用视频后处理中的发光（GLOW）特技来做则是个好主意。不过灯光作为在MAX三维场景中穿梭的使者，是MAX表现照明效果的最为重要手段。灯光作为MAX中一种特殊的对象，模拟的往往不是自然光源或人造光源的本身，而是它们的光照效果。在渲染时，MAX中的灯光作为一种特殊的物体本身是不可见的，可见的是光照效果。如果场景内没有一盏灯光（包括隐含的灯光），那么所有的物体都是不可见的。不过MAX场景中存在着两盏默认的灯光，虽然一般情况下在场景中是不可见的，但是仍然担负着照亮场景的作用。一旦场景中建立了新的光源，默认的灯光将自动关闭。如果这时候场景中的灯光位置、亮度等不太理想，还赶不上默认灯光的效果。如果场景内所有灯光都被删除，默认的灯光又会被自动打开。默认灯光有一盏位于场景的左上方，另外一盏则位于场景的右下方。 在MAX中有五种基本类型的灯光，分别是泛光灯（OMNI）、目标聚光灯（TARGET SPOTLIGHT）、自由聚光灯（FREE SPOTLIGHT）、目标平行光（TARGET DIRECT）、自由平行光（FREE DIRECT）。另外在创建面板中的系统（SYSTEM）下，还有日光（SUN LIGHT）照明系统，其实是平行光的变种，一般在做室外建筑效果图时模拟日光。其实还有一种“环境光”（在“渲染/环境设置”对话框中可以设置)。环境光没有方向也没有光源，一般用来模拟光线的漫反射现象。环境光不宜亮度过大，否则会冲淡场景，造成对比度上不去而使场景黯然失色。有经验的人一般先把环境灯光亮度值设为0，在设置好其它灯光之后再做精细调整，往往能取得较好的照明效果。 MAX中的灯光默认情况下并不进行投影，但是可以根据需要设定成投影或不投影。阴影的质量、强度甚至颜色都是可调整的。如果要正确表示透明或半透明物体的阴影，请使用光线追踪（RAYTRACE）阴影方式。在不投影的情况下，MAX中的灯光是具有穿透性的，楼房五层的灯光尽管有楼板阻隔去也可以照亮一层的地板。非常有趣的是，如果把灯光的“倍增器”（MULTIPLIER）的值设置成负数，还可以产生吸光或负光的效果，可以产生某种颜色的补色效果（对与白色来说则是黑色）。在室内建筑效果图内通常来模拟光线分布不均匀的现象，或人为地把亮度大的物体表面“照黑”。如果动态变化灯光的亮度与倍增器的值，甚至还可以模拟闪电瞬间照明效果。MAX中灯光还有一个重要的功能是能够通过“排除”（EXCLUDE）功能来指定灯光对哪些物体或不对那些物体施加影响（照明与投影两个方面），从而优化渲染速度或创造特殊效果，学习者千万不可忽视。 请记住MAX中灯光的两个原则。第一，灯光与物体距离越远，照亮的范围就越大，反之亦然。而对于一个物体来说，某一灯光与它表面所呈夹角（其实是入射角）越小，它的表面显得越暗；夹角越大则表面越亮。这跟太阳光与地面的关系很近似。如果一个灯光与一个平面（如地面）距离很远且与这个平面呈直角照射时，则照明效果是很均匀的。而如果同样的光光放得太近，则由于接触表面的光线角度会有很大的变化，会产生一个“光池”（聚光区）。如果要使一盏灯光照亮尽量多的物体，请把把物体与灯光的距离拉大。而要使灯光把物体表面照得亮堂堂的，则还应该把灯光与物体表面的夹角调整得大些。有好多朋友在创建灯光的时候遇到了麻烦。不建立自己的灯光照明效果觉得还好，一旦建立了自己的灯光，发现场景中的物体全部暗淡下来。这是灯光与物体的距离、夹角没有设置好的原因。好多朋友不知道其中的奥妙，看到一盏灯还不够亮，再建一盏看看。结果一个简单的场景建立了10多盏灯以后场景中的照明更是显得非常奇怪。其实MAX场景照明理论与现实中摄影照明的理论非常相似。对于较小的区域来说，可以采用所谓的“三点照明”（主光+背光+辅光）的方式来解决照明问题。对与大的场面如礼堂内部效果图则可以把大的场景拆分成一个个较小的区域再利用“三点照明”的方法来解决照明问题。当然，针对不同情况进行灵活机动地处理有时能产生戏剧性的效果。另外要记住，尽量不要试图在透明图或摄象机中来创建灯光或移动灯光。 在MAX中，灯光都具有衰减的属性，不过默认的情况下灯光是没有衰减的。为了更好地模拟现实（现实世界中的光线都是具有衰减性质的，即距离越远，亮度越小直到最终消失），通常需要手工打开灯光的衰减性质。一方面可以指定灯光的影响范围，另一方面创造出的灯光效果非常具有现实感。对于泛光灯，衰减影响的只是照明的距离；而对与聚光灯或平行光来说，不仅可以指定灯光能照多远，还能指定光圈边缘的衰减效果。 默认的灯光是不带有任何颜色的。通过改变灯光的颜色，可以模拟出各种照明效果。例如要模拟彩灯或把模拟日出时的阳光，则要调整灯光的颜色。另外，灯光配合环境特效可以产生特殊的效果。例如配合环境中的体积光（VOLUME LIGHT）可以模拟舞台追光灯的效果，而泛光灯配合特效中的发光效果（GLOW）可以模拟普照大地的太阳。配合环境雾效（FOG）甚至还可以做出灯光穿过大雾的投影特效。 3D 灯光技术基础 .你可能很少想到现实世界中光源是怎样起作用的，然而，当你在计算机图形世界创建灯光时，通常会花费很大力气和尝试来实现所需要的效果。三维软件可以随意创建任何类型灯光的自由性，有时反而使你在精巧的图像中创作逼真的外观十分困难。当你在特定的场景中难以实现灯光效果时，了解一些传统的灯光基础知识通常会有所帮助。 当你准备照亮一个场景时，应注意下面几个问题： 场景中的环境是什么类型的？ 场景灯光通常分为三种类型：自然光、人工光以及二者的结合。 具有代表性的自然光是太阳光。当使用自然光时，有其它几个问题需要考虑：现在是一天中的什么时间；天是晴空万里还是阴云密布；还有，在环境中有多少光反射到四周？ 人工光几乎可以是任何形式。电灯、炉火或者二者一起照亮的任何类型的环境都可以认为是人工的。人工光可能是三种类型的光源中最普通的。你还需要考虑光线来自哪里，光线的质量如何。如果有几个光源，要弄清除哪一个是主光源？确定是否使用彩色光线也是重要的。几乎所有的光源都有一个彩色的色彩，而不是纯白色。 最后一种灯光类型是自然光和人工光的组合。在明亮的室外拍摄电影时，摄影师和灯光师有时也使用反射镜或者辅助灯来缓和刺目的阴影。 灯光的目的是什么？ 换句话说，场景的基调和气氛是什么？在灯光中表达出一种基调，对于整个图像的外观是至关重要的。在一些情况下，唯一的目标是清晰地看到一个或几个物体，但通常并非如此，实际目标是相当复杂的。 灯光有助于表达一种情感，或引导观众的眼睛到特定的位置。可以为场景提供更大的深度，展现丰富的层次。因此，在为场景创建灯光时，你可以自问，要表达什么基调？你所设置的灯光是否增进了故事的情节？ 在场景中是否有特殊灯光效果，如果有，它们是应该用灯还是通过其他途径创建？ 除了通常类型的灯光外，很多三维动画软件以白炽灯、立体光源和特殊材料属性的形式提供许多特殊效果。虽然严格说来，一些并不属于灯的类型，在场景中，它们通常在可见光效果的外观上再添加进来。一个简单的例子是可见光源的闪耀或发光。由于这些效果在3D中不能自动产生，你需要在渲染中专门把它们包括进来，并且考虑他们的外观和长处。 是否有创作来源的参考资料？ 在创作逼真的场景时，应当养成从实际照片和电影中取材的习惯。好的参考资料可以提供一些线索，让你知道特定物体和环境在一天内不同时间或者在特定条件下看起来是怎样的。 通过认真分析一张照片中高光和阴影的位置，通常可以重新构造对图像起作用的光线的基本位置和强度。通过使用现有的原始资料来重建灯光布置，也可以学到很多知识。 在考虑了上面的问题后，现在应当为一个场景创建灯光了。虽然光源的数量、类型和他们单独的属性将因场景不同而异，但是，有三种基本类型的光源：关键光、补充光和背景光，它们在一起协调运作。 关键光 在一个场景中，其主要光源通常称为关键光。关键光不一定只是一个光源，但它一定是照明的主要光源。同样，关键光未必像点光源一样固定于一个地方。 虽然点光源通常放在四分之三的位置上（从物体的正面转45度，并从中心线向上转45度，这一位置很多时候被当作定势使用），但根据具体场景的需要，也可来自物体的下面或后面，或者其他任何位置。关键光通常是首先放置的光源，并且使用它在场景中创建初步的灯光效果。 虽然最初的放置为照亮物体提供了一个好的方法，但是，得到的结果确实是单调而无趣的图像。阴影通常很粗糙且十分明显。同样，场景看起来总是太暗，因为没有自然的环境光来加亮阴影区域。这种情况在特定的场景中是很有用的，例如夜晚场景，但是，对大多数画面来说，就显得有些不合适了。 补充光 补充光用来填充场景的黑暗和阴影区域。关键光在场景中是最引人注意的光源，但补充光的光线可以提供景深和逼真的感觉。 比较重要的补充光来自天然漫反射，这种类型的灯光通常称为环境光。这种类型的光线之所以重要，部分原因是它提高了整个场景的亮度。不幸的是，大多数渲染器的环境光统一地应用于整个场景。减低了场景的整体黑暗程度，它淘汰掉了一些可能的特性，不能对照亮的物体上的任何光亮和阴影进行造型，这是使场景看起来不逼真的主要原因。 模拟环境光的更好的方法是，在场景中把低强度的聚光灯或泛光灯放置在合理的位置上。这种类型的辅助光应当减少阴影区域，并向不能被关键光直接照射的下边和角落补充一些光线。 除了场景中的天然散射光或者环境光之外，补充光用来照亮太暗的区域或者强调场景的一些部位。它们可以放置在关键光相对的位置，用以柔化阴影。 背景光 背景光通常作为“边缘光”，通过照亮对象的边缘将目标对象从背景中分开。它经常放置在四分之三关键光的正对面，它对物体的边缘起作用，引起很小的反射高光区。如果3D场景中的模型由很多小的圆角边缘组成，这种高光可能会增加场景的可信性。 其他类型的光源 实际光源是那些在场景中实际出现的照明来源。台灯、汽车前灯、闪电和野外燃烧的火焰都是潜在的光源。 在为场景设置灯光以后，还有一些其他因素需要考虑。 我的解决方法简单而必要吗？ 场景中的灯光与真正的灯光不同，它需要在渲染时间上多花功夫，灯光设置越复杂，渲染所花费的时间越多，灯光管理也会变得越难。你应当自问，每一种灯光对正在制作的外观是否十分必要。 当增加光源时，自然会减少反射点。在一些点，增加光源不会对场景的外观有所改善，并且将变得很难区分所增加光源的价值。你可以尝试独立察看每一个光源，来衡量它对场景的相对价值。如果对它的作用有所怀疑，就删除它。 有些物体是否需要从光源中排除？ 从一些光源中排除一个物体，在渲染的时候，便可以节约时间。 这个原则对于制作阴影也是正确的。场景中的每一个光源都用来制作阴影，这种情况是很少见的。制作阴影可能是十分昂贵的（尤其是光线跟踪阴影的情况下），并且有时对最终图像是有害的。 用贴图效果而不用实际光源能够模拟任何灯光吗？ 建筑物光源、照亮的显示器和其他独立的小组合光源，有时可以用贴图创建，而不使用实际光源。 是否可以使用一些技巧使场景更真实？ 比如，为光源添加颜色或贴图，可能可以很简单的使场景取得较好的气氛。 场景布光 灯光的设置过程简称为“布光”。虽然说一个复杂的场景由100名灯光师分别来布光会有100种不同的方案与效果，但是布光的几个原则是大家都会遵守的。对于室内效果图与室内摄影，有个著名而经典的布光理论就是“三点照明”。笔者在此简述一下： 三点照明，又称为区域照明，一般用于较小范围的场景照明。如果场景很大，可以把它拆分成若干个较小的区域进行布光。一般有三盏灯即可，分别为主体光、辅助光与背景光。 主体光：通常用它来照亮场景中的主要对象与其周围区域，并且担任给主体对象投影的功能。主要的明暗关系由主体光决定，包括投影的方向。主体光的任务根据需要也可以用几盏灯光来共同完成。如主光灯在15度到30度的位置上，称顺光；在45度到90度的位置上，称为侧光；在90度到120度的位置上成为侧逆光。主体光常用聚光灯来完成。笔者喜欢把主体光的亮度设置为240左右。 辅助光：又称为补光。用一个聚光灯照射扇形反射面，以形成一种均匀的、非直射性的柔和光源，用它来填充阴影区以及被主体光遗漏的场景区域、调和明暗区域之间的反差，同时能形成景深与层次，而且这种广泛均匀布光的特性使它为场景打一层底色，定义了场景的基调。由于要达到柔和照明的效果，通常辅助光的亮度只有主体光的50%-80%。 背景光：它的作用是增加背景的亮度，从而衬托主体，并使主体对象与背景相分离。一般使用泛光灯，亮度宜暗不可太亮。 布光的顺序是：1）先定主体光的位置与强度；2）决定辅助光的强度与角度；3）分配背景光与装饰光。这样产生的布光效果应该能达到主次分明，互相补充。 布光还有几个地方需要特别注意： 1）灯光宜精不宜多。过多的灯光使工作过程变得杂乱无章，难以处理，显示与渲染速度也会受到严重影响。只有必要的灯光才能保留。另外要注意灯光投影与阴影贴图及材质贴图的用处，能用贴图替代灯光的地方最好用贴图去做。例如要表现晚上从室外观看到的窗户内灯火通明的效果，用自发光贴图去做会方便得多，效果也很好，而不不要用灯光去模拟。切忌随手布光，否则成功率将非常低。对于可有可无的灯光，要坚决不予保留。 2）灯光要体现场景的明暗分布，要有层次性，切不可把所有灯光一概处理。根据需要选用不同种类的灯光，如选用聚光灯还是泛光灯；根据需要决定灯光是否投影，以及阴影的浓度；根据需要决定灯光的亮度与对比度。如果要达到更真实的效果，一定要在灯光衰减方面下一番功夫。可以利用暂时关闭某些灯光的方法排除干扰对其他的灯光进行更好地设置。 3）要知道MAX中的灯光是可以超现实的。要学会利用灯光的“排除”与“包括”功能绝对灯