3d燈光技術(shù)基礎(chǔ)

1、3D燈光技術(shù)基礎(chǔ) 燈光技術(shù)基礎(chǔ)你可能很少想到現(xiàn)實(shí)世界中光源是怎樣起作用的，然而，當(dāng)你在計(jì)算機(jī)圖形世界創(chuàng)建燈 光時(shí)，通常會(huì)花費(fèi)很大力氣和嘗試來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的效果。三維軟件可以隨意創(chuàng)建任何類型燈 光的自由性，有時(shí)反而使你在精巧的圖像中創(chuàng)作逼真的外觀十分困難。當(dāng)你在特定的場(chǎng)景中 難以實(shí)現(xiàn)燈光效果時(shí)，了解一些傳統(tǒng)的燈光基礎(chǔ)知識(shí)通常會(huì)有所幫助。當(dāng)你準(zhǔn)備照亮一個(gè)場(chǎng)景時(shí)，應(yīng)注意下面幾個(gè)問(wèn)題：場(chǎng)景中的環(huán)境是什么類型的？ 場(chǎng)景中的環(huán)境是什么類型的？場(chǎng)景

2、燈光通常分為三種類型：自然光、人工光以及二者的結(jié)合。具有代表性的自然光是太陽(yáng)光。當(dāng)使用自然光時(shí)，有其它幾個(gè)問(wèn)題需要考慮：現(xiàn)在是一 天中的什么時(shí)間；天是晴空萬(wàn)里還是陰云密布；還有，在環(huán)境中有多少光反射到四周？人工光幾乎可以是任何形式。電燈、爐火或者二者一起照亮的任何類型的環(huán)境都可以認(rèn) 為是人工的。人工光可能是三種類型的光源中最普通的。你還需要考慮光線來(lái)自哪里，光線 的質(zhì)量如何。如果有幾個(gè)光源，要弄清除哪一個(gè)是主光源？確定是否使用彩色光線

3、也是重要 的。幾乎所有的光源都有一個(gè)彩色的色彩，而不是純白色。最后一種燈光類型是自然光和人工光的組合。在明亮的室外拍攝電影時(shí)，攝影師和燈光 師有時(shí)也使用反射鏡或者輔助燈來(lái)緩和刺目的陰影。燈光的目的是什么？ 燈光的目的是什么？換句話說(shuō)，場(chǎng)景的基調(diào)和氣氛是什么？在燈光中表達(dá)出一種基調(diào)，對(duì)于整個(gè)圖像的外觀 是至關(guān)重要的。在一些情況下，唯一的目標(biāo)是清晰地看到一個(gè)或幾個(gè)物體，但通常并非如此， 實(shí)際目標(biāo)是相當(dāng)復(fù)雜的。燈光有助于表達(dá)一種情感，或引

4、導(dǎo)觀眾的眼睛到特定的位置?？梢詾閳?chǎng)景提供更大的深 度，展現(xiàn)豐富的層次。因此，在為場(chǎng)景創(chuàng)建燈光時(shí)，你可以自問(wèn)，要表達(dá)什么基調(diào)？你所設(shè) 置的燈光是否增進(jìn)了故事的情節(jié)？在場(chǎng)景中是否有特殊燈光效果，如果有，它們是應(yīng)該用燈還是通過(guò)其他途徑創(chuàng)建？除了通常類型的燈光外，很多三維動(dòng)畫(huà)軟件以白熾燈、立體光源和特殊材料屬性的形式 提供許多特殊效果。雖然嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，一些并不屬于燈的類型，在場(chǎng)景中，它們通常在可見(jiàn)光 效果的外觀上再添加進(jìn)來(lái)。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是可

5、見(jiàn)光源的閃耀或發(fā)光。由于這些效果在3D 3D 中不能自動(dòng)產(chǎn)生，你需要在渲染中專門(mén)把它們包括進(jìn)來(lái)，并且考慮他們的外觀和長(zhǎng)處。是否有創(chuàng)作來(lái)源的參考資料？在創(chuàng)作逼真的場(chǎng)景時(shí)，應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成從實(shí)際照片和電影中取材的習(xí)慣。好的參考資料可以提 供一些線索，讓你知道特定物體和環(huán)境在一天內(nèi)不同時(shí)間或者在特定條件下看起來(lái)是怎樣 的。通過(guò)認(rèn)真分析一張照片中高光和陰影的位置，通?？梢灾匦聵?gòu)造對(duì)圖像起作用的光線的 基本位置和強(qiáng)度。通過(guò)使用現(xiàn)有的原始資料來(lái)重建燈光布

6、置，也可以學(xué)到很多知識(shí)。在考慮了上面的問(wèn)題后，現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)為一個(gè)場(chǎng)景創(chuàng)建燈光了。雖然光源的數(shù)量、類型和他 們單獨(dú)的屬性將因場(chǎng)景不同而異，但是，有三種基本類型的光源：關(guān)鍵光、補(bǔ)充光和背景光， 它們?cè)谝黄饏f(xié)調(diào)運(yùn)作。關(guān)鍵光 關(guān)鍵光在一個(gè)場(chǎng)景中，其主要光源通常稱為關(guān)鍵光。關(guān)鍵光不一定只是一個(gè)光源，但它一定是 照明的主要光源。同樣，關(guān)鍵光未必像點(diǎn)光源一樣固定于一個(gè)地方。雖然點(diǎn)光源通常放在四分之三的位置上（從物體的正面轉(zhuǎn)45 45度，并從中心線向上轉(zhuǎn)

7、45 45 度，這一位置很多時(shí)候被當(dāng)作定勢(shì)使用），但根據(jù)具體場(chǎng)景的需要，也可來(lái)自物體的下面或 后面，或者其他任何位置。關(guān)鍵光通常是首先放置的光源，并且使用它在場(chǎng)景中創(chuàng)建初步的 燈光效果。個(gè)著名而經(jīng)典的布光理論就是“三點(diǎn)照明”。筆者在此簡(jiǎn)述一下：三點(diǎn)照明 三點(diǎn)照明，又稱為區(qū)域照明，一般用于較小范圍的場(chǎng)景照明。如果場(chǎng)景很大，可以把它 拆分成若干個(gè)較小的區(qū)域進(jìn)行布光。一般有三盞燈即可，分別為主體光、輔助光與背景光。主體光：通常用它來(lái)照亮場(chǎng)

8、景中的主要對(duì)象與其周圍區(qū)域，并且擔(dān)任給主體對(duì)象投影的 功能。主要的明暗關(guān)系由主體光決定，包括投影的方向。主體光的任務(wù)根據(jù)需要也可以用幾 盞燈光來(lái)共同完成。如主光燈在15 15度到30 30度的位置上，稱順光；在45 45度到90 90度的位置上， 稱為側(cè)光；在90 90度到120 120度的位置上成為側(cè)逆光。主體光常用聚光燈來(lái)完成。筆者喜歡把 主體光的亮度設(shè)置為240 240左右。輔助光：又稱為補(bǔ)光。用一個(gè)聚光燈照射扇形反射面，以形

9、成一種均勻的、非直射性的 柔和光源，用它來(lái)填充陰影區(qū)以及被主體光遺漏的場(chǎng)景區(qū)域、調(diào)和明暗區(qū)域之間的反差，同 時(shí)能形成景深與層次，而且這種廣泛均勻布光的特性使它為場(chǎng)景打一層底色，定義了場(chǎng)景的 基調(diào)。由于要達(dá)到柔和照明的效果，通常輔助光的亮度只有主體光的50%-80% 50%-80%。背景光：它的作用是增加背景的亮度，從而襯托主體，并使主體對(duì)象與背景相分離。一 般使用泛光燈，亮度宜暗不可太亮。下圖為區(qū)域照明燈光設(shè)置的簡(jiǎn)單示意圖。布光的順

10、序是：1）先定主體光的位置與強(qiáng)度；2）決定輔助光的強(qiáng)度與 角度；3）分配背景光與裝飾光。這樣產(chǎn)生的布光效果應(yīng)該能達(dá)到主次分 明，互相補(bǔ)充。布光還有幾個(gè)地方需要特別注意：1）燈光宜精不宜多。過(guò)多的燈光使工作過(guò)程變得雜亂無(wú)章，難以處 理，顯示與渲染速度也會(huì)受到嚴(yán)重影響。只有必要的燈光才能保留。另 外要注意燈光投影與陰影貼圖及材質(zhì)貼圖的用處，能用貼圖替代燈光的 地方最好用貼圖去做。例如要表現(xiàn)晚上從室外觀看到的窗戶內(nèi)燈火通明 的效果，用自發(fā)光貼

11、圖去做會(huì)方便得多，效果也很好，而不不要用燈光 去模擬。切忌隨手布光，否則成功率將非常低。對(duì)于可有可無(wú)的燈光， 要堅(jiān)決不予保留。. 2）燈光要體現(xiàn)場(chǎng)景的明暗分布，要有層次性，切不可把所有燈光 一概處理。根據(jù)需要選用不同種類的燈光，如選用聚光燈還是泛光燈； 根據(jù)需要決定燈光是否投影，以及陰影的濃度；根據(jù)需要決定燈光的亮 度與對(duì)比度。如果要達(dá)到更真實(shí)的效果，一定要在燈光衰減方面下一番 功夫。可以利用暫時(shí)關(guān)閉某些燈光的方法排除干擾對(duì)其他的燈光