第8章 灯光、摄影机、渲染输出 灯光的应用 摄影机的创建与调整 渲染输出.

Presentation on theme: "第8章 灯光、摄影机、渲染输出 灯光的应用 摄影机的创建与调整 渲染输出."— Presentation transcript:

1 第8章 灯光、摄影机、渲染输出 灯光的应用 摄影机的创建与调整 渲染输出

2 8.1 灯光的应用 案例1 穿过楼梯窗户的月光 本例将制作这样的三维图像：

3 1 在顶视图中创建一个L形楼梯、两个L形体，然后调整这几个对象的参数和位置，制作出楼梯通道的效果

4 创建一个长方体，并调整其位置；然后选中楼梯外侧的L形体，再选中“复合对象”创建面板的“布尔”按钮，从打开的参数堆栈列表中选中“拾取操作对象B”按钮，单击长方体，在L形体上掏出一个长方形的洞
2

5 在视图中创建一“平开窗”，并将其转化为可编辑多边形，然后选中可编辑多边形的“元素”子对象，将窗户的两块玻璃选中
3

6 按下【M】键，打开材质编辑器，任选一未使用的样本槽，将材质的不透明度设为30，并将其指定给玻璃；然后再选中一未使用的样本槽，设置其漫反射颜色为纯白色，高光级别为108，光泽度为47，然后将该材质指定给玻璃以外的所有窗框，并将窗户移动到掏出的长方形洞中，效果如图所示 4

7 5 6 打开“灯光”创建面板，在视图中创建一“目标聚光灯”，其发射点和目标点的位置如图所示
将灯光“常规参数”卷展栏中“阴影”区域的“启用”复选框选中，阴影类型设置为“光线跟踪阴影”；然后将“强度/颜色/衰减”卷展栏“倍增”可调编辑框的值设为2.0，其它不变 5 6

8 打开“目标聚光灯”的“大气/效果”卷展栏，然后单击“添加”按钮，打开“添加大气/效果”对话框，为场景添加一个“体积光”
7

9 将“体积”区域的“指数”复选框选中，“密度”设为1
将“体积”区域的“指数”复选框选中，“密度”设为1.0，“过滤阴影”选择“中”；然后选中“噪波”区域的“启用噪波”复选框，将“噪波阈值”的“均匀性”设置为-0.3，其他不变 选中添加的体积光，然后单击“大气/效果”卷展栏的“设置”按钮，打开“环境和效果”对话框。在“体积光参数”卷展栏中 9 8

10 10 设置完成后调整“透视”视图视野的大小，然后按下【F9】键对场景进行渲染即可，其效果如图所示

11 现场解答1：如何创建灯光 3ds Max 9为用户提供了一种默认的照明方式，它由两盏放置在场景对角线的“泛光灯”组成。用户也可自己添加灯光，此时默认的照明方式就会自动关闭。为场景创建灯光的步骤很简单，如图所示。

12 单击“创建”面板的“灯光”按钮，打开灯光创建面板；然后从中间的下拉列表中选择要创建的灯光所属的种类，从下方打开的按钮列表中选中要创建灯光的创建按钮，然后在视图中单击并拖动鼠标（或只单击鼠标）就完成了灯光的创建

13 现场解答2：3ds Max 9灯光有哪些类型 单击灯光创建面板的“标准”下拉框，可以看到3ds Max 9将用户可以创建的灯光分为了“标准”和“光度学”两类 灯光创建面板，它列出了3ds Max 9所有用户可以创建的灯光

14 1．标准灯光 标准灯光是3ds Max 9系统自带的灯光，主要用来模拟家用、办公、舞台、电影和工作中使用的设备灯光以及太阳光本身。 3ds Max 9的标准灯光主要有聚光灯、平行光、泛光灯、天光和mr区域模拟灯光五大类，其效果和用途如下。

15 聚光灯：聚光灯产生的是从发射点向某一方向照射、照射范围为锥形的灯光。3ds Max 9根据创建的聚光灯有无目标点，将聚光灯分为自由聚光灯和目标聚光灯。
目标聚光灯可以对其发射点和目标点分别进行调整，方向性好，但灯光的照射范围及照射方向容易发生变化，不易在动画场景中控制方向及跟踪照射；自由聚光灯无目标点，只能通过移动或旋转灯光的发射点来控制灯光的位置和照射方向，因此自由聚光灯调整好照射范围后一般不会发生变化，适宜一些特殊的动画场景，如摇晃的手电筒、舞台上的投射灯等等。

16 平行光：同聚光灯不同，平行光灯光产生的是圆形或矩形的平行照射光线，它根据灯光有无目标点也分为目标平行光和自由平行光。目标平行光可以随意调整发射点和目标点，常用来模拟太阳光、探照灯、激光光束等灯光模型；自由平行光无法控制灯光的目标点，常用于那些对灯光照射范围有固定要求的场景。 泛光灯：泛光灯可以看做一个点光源，它可以向四周发射均匀的光线，照射范围大，无方向性，常用来照亮场景或模拟灯泡、吊灯等光源。

17 天光：天光是一种可以从四面八方同时对物体投射光线的灯光。这也是一种常用的模拟日光效果的灯光，常用于室外建筑的灯光设计，可以产生穹顶灯一样的柔化阴影；其缺点是无法得到物体表面的高光效果。
mr区域灯光：mr区域灯光同前几种灯光不同，前几种灯光是从点光源向场景的某一方向发射光线，mr区域灯光则是从用户定义好的发光区域向场景发射光线。在标准灯光中，mr区域灯光有“mr区域泛光灯”和“mr区域聚光灯”两种，在使用系统默认的“扫描线渲染器”进行渲染时，他们同标准灯光的效果一样，只有使用特定的“mental ray”渲染器才能体现这两种灯光的效果。

18 2．光度学灯光 光度学灯光不同于标准灯光，它可以使用现实中的计量单位代替光度学值（光能值）来精确地定义灯光的效果（像灯光的颜色、强度、分布方式等等），模拟真实场景中的灯光。 3ds Max 9的光度学灯光主要分为点光源、线光源、面光源、IES日照模拟灯光和mr区域模拟灯光五类，其效果和用途如下。

19 点光源：从光源所在的点向四周发射光线，类似于标准灯光的泛光灯。根据灯光目标点的有无，点光源也分为“自由点光源”和“目标点光源”。
线光源：从一条线段向四周发射光源，类似于家庭中使用的日光灯的灯管。3ds Max 9可以创建的线光源也分为“自由线光源”和“目标线光源”两种。 面光源：从一个矩形的区域向四周发射光源，发光效果类似与灯箱的效果。面光源也分为“自由面光源”和“目标面光源”两种。

20 IES日照模拟灯光：IES日照模拟灯光有“IES太阳光”和“IES天光”两种，IES太阳光可以模拟太阳光照射对象的效果，主要用来模拟室外场景中的阳光；IES天光主要用来模拟大气反射太阳光的效果。

21 现场解答3：灯光有哪些基本参数 在视图中创建灯光后还需要对其参数进行调整才能达到最佳的效果，通常情况下，灯光的参数堆栈列表中都会包含“常规参数”、“强度/颜色/衰减”、“高级效果”、“阴影参数”等参数卷展栏，各卷展栏的作用如下。

22 标准灯光和光度学灯光的“常规参数”卷展栏
1．“常规参数”卷展栏 “常规参数”卷展栏主要用来设置灯光的类型、方向、照射范围、添加灯光后产生阴影的类型等等。 标准灯光和光度学灯光的“常规参数”卷展栏

23 在标准灯光中，此卷展栏用于设置灯光的强度、颜色和随距离增加的衰减情况。在光度学灯光灯光中，此卷展栏用来设置灯光的强度、颜色和分布情况
2．“强度/颜色/衰减”卷展栏 在标准灯光中，此卷展栏用于设置灯光的强度、颜色和随距离增加的衰减情况。在光度学灯光灯光中，此卷展栏用来设置灯光的强度、颜色和分布情况

24 3．“阴影参数”卷展栏 4．“高级效果”卷展栏 参数卷展栏主要用来设置添加灯光后，对象和大气的阴影效果
此卷展栏主要用来设置对象表面的哪些区域受灯光的影响（漫反射区、高光区和环境光区），另外，还可以通过此卷展栏设置灯光投影的贴图效果

25 现场解答4：如何设置投影 当我们添加灯光后，默认情况下，灯光是没有投影的。为了使场景达到真实的效果，我们可以根据需要对灯光的投影进行设置，使在其照射下的物体产生阴影。

26 投影的创建 将“常规参数”卷展栏中“阴影”区域的“启用”复选框选中，然后选择投影的类型，再通过“阴影参数”和该投影类型对应的参数卷展栏设置投影的效果即可

27 投影的类型 阴影贴图：阴影贴图是使用贴图来遮挡应该照射在阴影区域的光源的光线，以产生阴影贴图，如图所示。此投影类型产生的阴影，渲染所需时间短，阴影边缘较柔和，但阴影不精确，不支持透明贴图，且产生清晰阴影效果所占内存较大。

28 光线跟踪阴影：光线跟踪阴影是通过跟踪从光源发出的光线的路径来，将投射不到阴影区域的光线遮挡起来，产生阴影，如图所示。这种投影类型产生的阴影精确性高，支持透明和半透明物体，其缺点是产生的阴影边缘比较生硬，且渲染的速度较慢，常用于模拟日光和强光的投影效果。

29 区域阴影：如图所示，这种方式产生的阴影随着距离的增加，边缘会逐渐模糊，同真实的阴影效果非常接近，而且阴影的模糊度可以控制，其缺点是渲染速度慢，尤其对于动画场景来说，每一帧都要重新处理，大大增加了渲染的时间。

30 高级光线跟踪：如图所示，“高级光线跟踪”拥有“光线跟踪阴影”的全部特性，还可以像“阴影贴图”一样得到边缘柔和的阴影效果，同光度学灯光中的rm区域模拟灯光配合还可以产生与“区域阴影”大致相同的效果，其渲染速度比“光线跟踪阴影”要慢，但比“区域阴影”要快。

31 8.2 摄影机的创建与调整 案例1 海面景深效果的制作 本例将制作这样的三维图像：

32 1 2 在视图中创建一球体和一平面，并调整二者的位置
选中平面，按下【M】键打开材质编辑器，任选一样本槽，命名为“海面”，并将其指定给平面，按图所示，对材质的明暗器类型、漫反射颜色、高光级别、光泽度进行修改

33 3 打开“海面”材质的“贴图”卷展栏，选中“反射”贴图通道，并设置其“数量”为50，单击右侧的“None”按钮为其添加“平面镜”贴图

34 5 4 6 单击材质编辑器工具栏的“转到父对象”按钮 ，返回“海面”材质
单击材质编辑器工具栏的“转到父对象”按钮 ，返回“海面”材质 5 4 6 调整“平面镜”贴图的参数，将“模糊”可调编辑框的值设为3，“扭曲”设置为“使用凹凸贴图”，其它不变 按上述操作，将“凹凸”贴图通道的数量设置为50，并为其添加一“噪波”贴图，“噪波”贴图的参数设置如图所示

35 7 选中球体后，然后打开材质编辑器，任选一未使用的样本槽，将其指定给球体，改名为“月亮”；然后将其“自发光”的颜色设置为纯白色，并为“自发光”贴图通道指定一“位图”贴图

36 在视图中创建“泛光灯”并调整其位置，然后将其远距离衰减的“结束”位置设置为300
8

37 在视图中创建“目标聚光灯”并调整其位置，然后选中阴影，阴影类型设置为“阴影贴图”
9

38 10 11 在视图中创建“目标摄影机”，并在“参数”卷展栏中，将“多过程效果”区域的“启用”复选框选中，并选中下拉列表的“景深”选项
选中“景深参数”卷展栏的“使用目标距离”复选框，并设置“参数”卷展栏“多过程效果”区域“目标距离”的大小 11

39 12 13 选择菜单栏的“渲染”>“环境”命令，打开“环境和效果”对话框
单击“环境”选项卡“公用参数”卷展栏“背景”区域的“无”按钮，为背景添加一幅“星空”的“位图”贴图

40 14 选中“透视”视图，然后按下【C】键，将透视视图切换为“Camera01”视图，再通过3ds Max 9右下角视图控制栏的工具按钮调整摄影机的视角，然后按下【F9】键对“Camera01”视图进行渲染即可，效果如图所示

41 现场解答1：摄影机有哪些类型 摄影机是制作三维模型必不可少的工具，建模后的静态和动态图像需要在摄影机视图中表现，而且摄影机还可以表现动画中的一些特效，像变换视角、焦距等等。 3ds Max 9的摄影机有两种：目标摄影机和自由摄影机。

42 目标摄影机类似于目标灯光，该摄影机可以调整摄影机图标的位置和摄影机目标点的位置，如图所示。这种摄影机容易定位，适合漫游、跟踪，主要用来空中拍摄、跟踪拍摄、静物拍摄等等，但不适合在垂直平移和急转摇摄的动画场景中使用。

43 如图所示，自由摄影机类似于自由灯光，它没有目标点，只能通过移动和旋转摄影机图标来控制摄影机的位置和摄影机的视角。这种摄影机的优点不被目标的位置或急转摇摄问题影响，主要用来观察摄影机所指方向的场景对象及制作轨迹和摇摄动画。其缺点是摄影机视角的调整比较麻烦。

44 现场解答2：如何创建摄影机 摄影机的创建同灯光的创建一样，只需选中要创建的摄影机的创建按钮，然后在视图中单击并拖动鼠标到适当的位置，然后释放鼠标即可，如图所示

45 现场解答3：如何调整摄影机 1．摄影机视角的调整
摄影机视角的调整包括大致调整和精细调整。大致调整是通过3ds Max 9工具栏的移动和旋转工具对摄影机的位置和方向进行大致调整。 当大致调整完成后，右击“透视”视图的名称，从弹出的快捷菜单中选择“视图”>“Camera”命令（或者按下【C】键），将视图切换为“Camera”摄影机视图，此时，原来视图控制区的工具按钮变为了调整摄影机视图的工具，通过这些工具可对摄影机的视角进行细致调整。

46 2．摄影机参数的调整 调整好摄影机的视角后，我们还需要对摄影机的参数进行调整。选中摄影机图标后，单击“修改”按钮，在打开的修改命令面板的参数堆栈列表中就会出现摄影机的参数卷展栏。 摄影机的参数堆栈列表中共有三个卷展栏，分别是“参数”卷展栏、“景深参数”卷展栏和“运动模糊参数”卷展栏，如图所示。

47

48 “参数”卷展栏用来设置摄影机的基本参数，像摄影机的视野、焦距、环境大气的影响范围、效果等等，“景深”和“运动模糊”就是摄影机的两个特效，二者不能在摄影机中同时存在；当选中“参数”卷展栏“多过程效果”区域的“景深”或“景深（mental ray）”时，参数堆栈列表中就会显示出“景深参数”卷展栏，选中“运动模糊”时就会显示“运动模糊参数”卷展栏，这两个卷展栏用来对该过程效果进行设置。

49 8.3 渲染输出 案例1 一个简单的渲染输出操作 1 使用“茶壶”工具在视图中创建一把茶壶，然后使用“平面”工具创建一个“平面”，调整二者在视图中的位置

50 2 使用“目标聚光灯”工具在前视图中创建两个“目标聚光灯”，然后开启灯光的“阴影”效果，如图所示。此时我们设置的阴影效果并没有在视图中显示出来

51 3 单击3ds Max 9主工具栏的“快速渲染”按钮 ，这时系统会弹出对当前被激活视图进行渲染的渲染过程对话框和渲染效果对话框

52 实例3 浓雾中的小舟制作实例 本例将制作这样的三维图像：

53 在视图中创建一长方体，并对其进行“多边形建模”，制作出小舟的模型，然后在视图中创建一平面，作为湖面
1

54 按下【M】键打开材质编辑器，任选一样本槽，设置名称为小舟，按图所示更改其漫发射贴图及高光级别，然后将其分配给小舟模型
2

55 创建一“湖面”材质，设置其明暗器为“Phong”，高光级别为90，并为其“凹凸”、“反射”贴图通道分别添加“噪波”和“平面镜”贴图，二者的参数设置如图所示。创建好后将其分配给平面
3 从“创建”面板>“几何体”>“AEC扩展”的“植物”按钮中为场景添加一棵植物，并为该植物添加“弯曲”修改器，调整其弯曲的角度。至此，场景模型就创建完了 4

56 5 7 6 按下【8】键或者选择菜单栏的“渲染”>“环境”命令，打开“环境和效果”对话框，如图所示 “雾”的参数设置如图所示
选中“环境”选项卡，然后更改“背景”的颜色，并在“大气”卷展栏中为环境添加“雾”效果

57 9 在场景中添加一盏泛光灯，将泛光灯的强度调整为3，然后打开“环境和效果”对话框 选中“效果”选项卡，添加“镜头效果”渲染特效 8

58 11 12 10 将镜头效果的“Glow”子效果添加到右侧的列表框中，作为应用效果
选中“镜头效果全局”参数卷展栏的“拾取灯光”按钮，然后单击场景中的泛光灯，将该效果作为泛光灯的效果 从打开的“光晕元素”卷展栏中设置“Glow”子效果 10

59 13 设置完成后按下【F9】键渲染即可，效果如图所示

60 现场解答1：渲染有哪些方法和类型 1．渲染方法
渲染场景对话框：单击此按钮会打开渲染设置对话框，通过此对话框中的各选项卡可以对渲染器的类型、渲染参数进行设置，并可设置场景。 快速渲染（产品级）：单击此按钮系统会打开虚拟帧缓存器，然后按照“渲染场景”对话框中的设置对场景进行快速渲染，主要用于图像或动画的渲染输出。 渲染快捷键：按下【F9】或【Shift+Q】键可对当前激活视图进行快速渲染。

61 菜单栏的“渲染”菜单是渲染输出的主要通道，使用此菜单的相关命令也可以实现场景的渲染及渲染效果的设置
渲染：同“渲染场景对话框”按钮一样，选择此命令或按下【F10】键即可打开“渲染场景对话框”。 “环境”和“效果”：通过这两个命令都可以打开“环境和效果”对话框，通过对话框可对场景的环境和效果进行设置。

62 渲染到纹理：选择此命令，系统会将当前场景作为图形进行渲染，以作为纹理使用。
Video Post：选择此命令会打开“Video Post”对话框，通过此对话框可以规划和控制所有后期制作的处理工作及管理图像的合成等等（其使用方法，请参考本文第10章，实例5）。 显示上次渲染结果：选中此命令，系统会自动打开上一次渲染结果的图像。

63 单击渲染工具栏的“视图”下拉框，会弹出渲染类型下拉列表，从中选择相应的渲染类型可以对渲染的区域、部分等进行控制，以节省渲染的时间
2．渲染类型 单击渲染工具栏的“视图”下拉框，会弹出渲染类型下拉列表，从中选择相应的渲染类型可以对渲染的区域、部分等进行控制，以节省渲染的时间 视图：对当前激活视图的全部内容进行渲染。 选定对象：对视图中选中的对象进行渲染。 区域：选中此选项后，单击渲染按钮后，在激活视图中会产生一渲染区域设置框，通过此框可以对渲染区域进行设置。

64 裁剪：类似于“区域”，但使用“裁剪”方式进行渲染时，区域以外的部分不会在渲染窗口中显示出来，而“区域”类型则不会对区域以外的进行清除和更新。
放大：类似于裁剪，选中此选项后，渲染将对选定区域的场景进行放大渲染，区域以外的则不在渲染窗口中显示。 选定对象边界框：以选中对象的边界为渲染区域。 选定对象区域：类似于“选定对象边界框”模式，但此渲染方式不会对以前的渲染区域以外的图像进行更新。 裁剪选定对象：以选定对象所在的区域为渲染区域，进行“裁剪”渲染。

65 “环境”选项卡包括三个卷展栏：公用参数、曝光控制和大气三个
现场解答2：如何设置渲染“环境”和渲染“效果” 1．“环境”选项卡 “环境”选项卡包括三个卷展栏：公用参数、曝光控制和大气三个

66 公用参数：此卷展栏用于设置场景的背景颜色、背景贴图及给场景中所有的照明灯光进行“染色”、设置照明层次（级别）及场景环境光的颜色。
曝光控制：此卷展栏用来对场景渲染时的曝光效果进行控制，通过卷展栏中的下拉框可以设置曝光的类型，单击“渲染预览”按钮可以预览渲染的结果。通常情况下，静态图像或使用了多个灯光的场景适合“自动曝光控制”，动画场景最好使用“对数曝光控制”，对于低动力学范围的场景（如夜晚或多云的场景）则适合“线性曝光”，对于使用“高级照明”解决方案和放射性粒子的场景“伪彩色曝光”比较适合。

67 大气：此卷展栏用于来设置场景的大气效果，单击“添加”按钮可以为场景添加大气效果，单击“删除”按钮可以删除选中的大气效果。3ds Max 9的大气效果有火效果、雾、体积雾和体积光四种，其中火效果用来产生火焰、烟雾、爆炸或水雾等；雾用来制作雾、层雾和烟雾；体积雾用来产生三维的云雾效果。

68 2．“效果”选项卡 打开“效果”选项卡后，单击“添加”按钮就会打开“添加效果”对话框，通过此对话框即可为渲染添加特效。3ds Max 9为用户提供的渲染特效有：Hair和Fur、镜头效果、模糊、亮度和对比度、色彩平衡、景深、文件输出、胶片颗粒及运动模糊9种

69 Hair和Fur：这种效果用来渲染添加了毛发的场景，当为对象添加了“Hair和Fur”修改器后，系统会自动添加这种渲染效果。
镜头效果：这是渲染特效中最常用的效果，常配合摄影使用以创建真实效果的系统，它自身就带有很多效果，像光晕“Glow”、光环“Ring”、射线“Ray”、自动二级光斑“AutoSecondary”、手动二级光斑“ManualSecondary”、星形“Star”和条纹“Streak”等等 其他特效的作用请到书中查阅，这里不作讲解。

70 现场解答3：渲染参数都有哪些作用 选择菜单栏的“渲染”>“渲染”命令即可打开“渲染场景”对话框，如图所示，它包含了5个选项卡，分别用来对渲染的参数、渲染器、渲染元素、光线跟踪器及高级照明的方式等进行设置

71 1．“公用”选项卡 公用参数：此卷展栏是渲染设置的主要参数控件区域，它包括6个参数区域，其中“时间输出”用来控制对哪些帧进行渲染，“输出大小”用来设置渲染图像的尺寸大小，“选项”用来设置是否对场景设置的大气特效进行渲染、是否对隐藏几何体进行渲染等等，“高级照明”区域用来设置是否使用高级照明，“渲染输出”用来设置渲染动画或渲染对象存放的位置。 电子邮件通知：对于比较复杂的场景，渲染的时间可能比较长，此时可以通过设置此卷展栏，使渲染完成或出错时通过邮件的形式通知用户，而用户则可以利用这段时间做其它的事情。

72 此卷展栏用来对当前使用的渲染器的参数进行设置，系统默认为扫描线渲染器，如图所示，它包含7个区域
指定渲染器：在渲染时，系统默认使用的是扫描线渲染器，我们可以通过此卷展栏对各种渲染方式使用的渲染器进行设置。 2．“渲染器”选项卡 此卷展栏用来对当前使用的渲染器的参数进行设置，系统默认为扫描线渲染器，如图所示，它包含7个区域

73 选项：此区域主要用来设置场景中使用的贴图、阴影、模糊、反射、折射等是否进行渲染，选中“强制线框”时，场景中所有对象将以线框方式渲染。
抗锯齿：此区域用来设置是否对渲染图象进行抗锯齿和过滤贴图处理。 全局超级采样：此区域是用来对材质的消除锯齿进行设置，处理后图像的质量会大大提高，但渲染花费的时间也大大增加。 对象/图像运动模糊：这两个区域用来设置使用何种方式的运动模糊效果，模式的持续时间等等。

74 自动反射/折射贴图：此区域用来设置反射/折射贴图的渲染迭代值。
颜色范围限制：此区域用来设置防止因过滤造成颜色过亮的方法。 内存管理：选中“节省内存”复选框后，系统会自动优化渲染过程，以尽可能的减少渲染时内存的使用量。

75 3．“Render Elements”选项卡
此选项卡主要用来设置渲染元素，如图所示，单击选项卡中的“添加”按钮即可打开“渲染元素”对话框，选中某一渲染元素后单击“确定”按钮即可。当选中此元素后，渲染操作将只针对选中的元素进行渲染

76 4．“光线跟踪器”选项卡 此选项卡用来对光线跟踪器的各种参数进行设置。 5．“高级照明”选项卡 此选项卡用来设置高级照明方式所使用的渲染方法，并对该方法的参数进行设置。