【文章內(nèi)容簡介】 的渲染開啟全局照明所完成的時間是 。 開啟全局光照明如圖 22 所示 。 圖 22 全局光渲染示意圖 未開啟全局光如圖 23 所示 。 圖 23 沒開啟全局光示意圖 本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 6 所以為了加快渲染 速度又能滿足渲染要求，可以 一次反彈和二次反 彈的全局照明渲染引擎的參數(shù)值來減少渲染時間，例如采用發(fā)光貼圖。 當渲染場景中有大量的反射和折射材質(zhì)時，可以先關(guān)閉渲染面 板中的全局開關(guān)中的材質(zhì)欄中的反射和折射選項，來提升渲染的速 度，當最終渲染輸出成品圖時再增加相關(guān)參數(shù)值。 模型與燈光對渲染速率的研究 一般在布光時采用加法原則來添加燈光，即先增加一盞燈，如環(huán)境需要的話再適當增加燈的數(shù)量，盡量做到不布多余燈光，因為在渲染輸出時，燈光對于渲染速度的影響是巨大的，因此在渲染時，應該盡量減少燈光的數(shù)量。當出現(xiàn)可有可無 的燈光時，一定要將其刪除。 場景中模型的數(shù)量以及復雜度也會影響渲染的速度。因此精簡模型，對攝像機照不到的場景可以適當?shù)膭h去模型從而加快渲染速度。 根據(jù)這樣的想法，在后期渲染中若進行分層渲染，最基本的即角色，場景，陰影分開渲染，最后可以在后期合成中在進 行合并，這么不僅會加快渲染的速度，同時也使得燈光布置更簡單方便 [7]。 網(wǎng)絡渲染的設計對渲染速率的提高 網(wǎng)絡渲染，這是 3dmax 軟件自帶的一種渲染方式，只是它適合多幀圖像的渲染，把 多幀圖像分配到不同的網(wǎng)絡計算機進行渲染，最后所有渲染完成的圖片會直接保存 到主計算機上，完成多幀圖片。 具體操作就是將多臺計算機連接成為一個小型局域網(wǎng)絡，設置一臺機子作為主計算機，它主要負責監(jiān)控其他機器的渲染進程。主計算機需要設置固定的 IP地址， 使得其他計算機可以查詢并映射主計算機。把所需要渲染的文件以及材質(zhì)全部放入主計算機中，開啟主計算機的管理器和監(jiān)視器，提交所需渲染的文件。其他機器開啟服務器連接主計算機進行調(diào)用文件進行渲染，這樣的情況下可以再同一時間多臺機器共同渲染一個分鏡。這樣的渲染速度可以提高數(shù)倍。 在主計算機的監(jiān)視器中，可以對所需文件的渲染優(yōu)先級進行更改 [8]。監(jiān)視器優(yōu)先級 的體現(xiàn)如圖 24 所示。 圖 24 監(jiān)視器示意圖 三維動畫中燈光與渲染的探究與實現(xiàn) 7 監(jiān)視器中默認的優(yōu)先級均是 50，這樣渲染的順序是按照提交的順序進行的。假若需要提供某一文件的優(yōu)先級可以再監(jiān)視器中直接修改優(yōu)先級參數(shù)例如修改到 49 就可以排在隊列的前面，優(yōu)先級 48 的就排在了 49 的前面。 分層渲染 分層渲染不僅僅可以提高渲染速度最重要的是便于后期合成渲染對鏡頭的特效等的調(diào)節(jié)。這是三維動畫渲染中必不可少的一步。 分層的方式基本上有兩種，一種是根據(jù)物體的類別進行粗略分層。比如一個鏡頭中有人物，有道具，有背景、那么根據(jù)鏡頭內(nèi)容可以分為人物層、道 具層、背景層等等。另一種是按物體的顏色、陰影等層次進行的精細分層。比如可以把物體按其顯現(xiàn)的物理視覺屬性分為基本色層、高光層、陰影層、投影層、反射層、折射層、發(fā)光層等。在畢業(yè)設計的作品中我們是采用第一種分層方式進行渲染的 [9]。 本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 8 第 3章 三維動畫燈光與渲染的 技術(shù) 表現(xiàn) 三維動畫燈光場景與角色燈光的表現(xiàn) 燈光的配置是三維動畫場景中一個重要的組成部分了，不僅僅是照亮了整個場景，產(chǎn)生一定的反射效果，陰影等使得畫面更加具有了真實性，同時奠定了畫面的整體氣氛。 燈光在場景中的布局主要遵循基本布光原則，燈光不要太 混亂。一般存在一個主光源，和若干個輔助光源，主燈光的亮度是所有存在的燈光中最強的，奠定了主要的場景氣氛，例如夜晚的天空主光源以聚光燈為例，此聚光燈的亮度系數(shù)為 。但是當時晴朗的白天時，同樣的聚光燈，亮度系數(shù)需要調(diào)節(jié)到 ，但其余輔助光源在 [10]。 其實在三維動畫中，角色燈光的布局比場景燈光簡單易行些。它主要是運用三點照明的基本理論。即在對人物進行燈光布局時，依然是運用主光燈 輔助光。首先要單獨孤立出人物來進行燈光的設置，保證物體周圍沒有其他的光 源。然后加入主體光，就是照明角色用的主燈 .用來表現(xiàn)最明顯最主要的光影明暗效果。從頂視圖來看 ,燈的角度與攝像機的朝向在 15到 45度之間 ,一定不要超過 45度。整好位置角度后 ,在側(cè)視圖里把主體光的高度稍微抬高 ,使得在側(cè)視圖里與攝像機的朝向成 15到 45度角。主體光一定要是場景里該角色面前最亮的一盞燈 , 因為它的主要作用是制造陰影 ,表現(xiàn)出最暗的部分。接下來可以給物體加上一盞或多盞輔助光，這是為了體現(xiàn) 間 接照射產(chǎn)生的光源例如墻壁反射等 [11]。 總而言之，一般對于角色甚至一些場景里的道具在燈光的布局時最為廣泛和簡便的方法 就是三點照明理論。掌握調(diào)整三盞燈的位置關(guān)系和強度的技巧切記在調(diào)整三盞燈的位置，角度的時候以攝像機為參照物，同時輔助光 的數(shù)量 無論 是 一盞還是多盞 都 不能超出主燈光的強度。 三維動畫渲染手法的表現(xiàn) VRay 對場景表現(xiàn) 首先， VRay渲染器作為 3dmax軟件的一個插件，已完全融人 3dmax軟件系統(tǒng)中， VRay渲染器擁有自己的材質(zhì)庫，設置起來非常簡單，很多參數(shù)和 3dmax的材質(zhì)參數(shù)設置方法一樣，所以操作起來輕松。同時他還有自帶的燈光，例如在 VRay中自帶的天光就可以 在場景渲染中首先開啟天光， 天光的色彩可以調(diào)節(jié)。 就可以達到用眾多基本燈光才能得出的效果。 一般在晴朗的上午 基調(diào)下，對室內(nèi)為 調(diào)節(jié) 可以再屋外添加天光，并且設置天光的顏色來進行風格的定奪。而 RGB（ 181,223,225）是天光為淡藍色 就比較符合需要的環(huán)境 。 同時三維動畫中燈光與渲染的探究與實現(xiàn) 9 也可以通過顏色的對比對模型材質(zhì)等的色彩進行比較 [12]。 VRay 渲染最初天光的開啟的示意圖如圖 32所示。 圖 31 VRay天光開啟示意圖 其次， 添加輔助光源，并 在渲染出圖的設置中，它是通過全局照明來實現(xiàn)渲染的。在場景中渲染時，在 VRay環(huán)境欄中，勾選“全局光環(huán)境 (天 光 )覆蓋”及“反射，折射環(huán)境覆蓋”選框組中的“開”復選框 ,適當調(diào)節(jié)強度與色溫，在間接照明 欄中的復選框選擇“開”，計算場景中的間接光照明，將全局光引擎調(diào)整為發(fā)光貼圖模式，由于一般采用 引入發(fā)光貼圖的方式來加快渲染速度。在預覽效果時可以將間接照明 欄中把當前預置設置為“低”或“非常低”。 VRay渲染器輔助光源完成后的示意圖如圖 32所示。 圖 32 VRay渲染場景渲染示意圖 總而言之， VRay 渲染器有著優(yōu)秀的全局光照系統(tǒng)，在燈光傳遞表現(xiàn)方面有著無與倫比的強大優(yōu)勢。就制作出的效果而言，毋庸質(zhì)疑，它的效 果可以和任何一款渲染器相媲美只有掌握了 VRay 渲染器的特點和用途，并具備嫻熟的操作技能與技巧．才可能渲染出優(yōu)秀的作品來 [13]。 本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 10 后期場景渲染的表現(xiàn) 所謂后期的渲染就是在前期通過 VRay 等渲染軟件對鏡頭逐幀渲染完成后，放入后期視頻編輯軟件，進行鏡頭圖像的調(diào)節(jié)按照規(guī)格渲染出連續(xù)播放的視頻，在單幀圖片 放入后期軟件中，需要根據(jù)分層渲染出的圖片進行圖片的疊加，并根據(jù)劇本的風格進行圖片亮度的調(diào)節(jié)， 然后根據(jù)前期渲染出的圖片大小格式進行渲染輸出 。 例如前期單幀圖片渲染出來的圖片大小為 720 576 ， 幀率 為 像素比為 那么，在后期的渲染輸出的屬性設置中也要與之對應。在后期渲染輸出視頻的格式上存在許多視頻格式，例如AVI,RMVB MPG, MP4 等，不同的視頻格式在清晰度以及文件大小壓縮上也存在差異。為展現(xiàn)高清的視頻效果可以選擇無壓縮渲染，但與此同時文件大小也隨之增大。有些幾分鐘的短片若用到 AVI 格式的無壓縮渲染就是幾 G 的大小了 [14]。 三維動畫 燈光與 渲染在表現(xiàn)手法上的優(yōu)劣勢 三維動畫的制作軟件對計算機配置的要求很高，尤其是關(guān)系到渲染速度的時候。再好的的技術(shù)若沒有好的硬件支 持也形同虛構(gòu)。同時對風格統(tǒng)一的要求也是所有動畫制作過程最為嚴格的要求。但是三維軟件的制作過程尤其是在燈光設置上面，畢竟是對軟件的設置。經(jīng)常容易出現(xiàn)場景過分鮮艷，前后畫面風格出現(xiàn)反差。但是，我們不能夠否認，三維動畫對真實渲染的高技術(shù)表現(xiàn)力以及對制作速度的提高是之前所有二維動畫無法超越的鴻溝。 三維動畫中燈光與渲染的探究與實現(xiàn) 11 第 4章 作品中燈光與渲染的體現(xiàn) 作品制作流程 中燈光與渲染的應用 作品《交流》的制作過程分為三大塊，前期，中期和后期。前期進行劇本的編排 ，劇本風格的設定 以及分鏡稿的繪制過程并進行模型的創(chuàng)建，中期包括 根據(jù)作品的風格 模型材質(zhì)的制作， 根據(jù)分鏡稿進行 角色動作與鏡頭的設計，燈光的布局以及前期角色與場景的渲染，后期包括了 單幀圖片的合成， 音樂的配置， 視頻渲染的輸出以及剪輯。 最終完成了作品。 在這次工作中燈光與渲染的技術(shù)主要體現(xiàn)在作品的中 期角色和場景燈光的設定以及渲染逐幀圖片，渲染速率的提高和后期合成中為渲染出高質(zhì)量短片進行的參數(shù)設定以及后期光照的修改工作等。 作品中燈光與渲染面臨的問題 在 這部短片 ， 主要 采用了 VRay渲染器， 使用到外景以及室內(nèi)的場景，在燈光布局上面需要考慮室內(nèi)燈光和場景燈光 所用的差別。于此同時由于存在大 量移動的場景 并且為了達到更自然的光與影的結(jié)合場景渲染均采用了全局光渲染 ， 所以 需要考慮燈光設計盡量減少數(shù)量保證渲染時間的合理性。同時，在場景中大量存在木板和夾子在大范圍移動如何，保證所投射燈光的平均性，防止出現(xiàn)忽明忽暗的效果需要找出合理的解決方法。在渲染時由于時間有限為加快渲染速度，如何設置局域網(wǎng)進行網(wǎng)絡渲染，分層渲染 技術(shù)的涉及以及后期 視頻 渲染的實現(xiàn) 。所以，這些燈光和渲染的問題是不可避免的產(chǎn)生了。 作品中燈光布局的實現(xiàn) 作品中角色機器人 ，模型簡單 線條流暢 但 是 由于頭部較大，在燈光的使用時只要注意防止頭部下方不要出現(xiàn)過黑的陰影，防止曝光就好。 這是最初對角色燈光設計時直接考慮到的兩點。所以在 人物的燈光 的實現(xiàn)上是 用到兩盞 3dmax自帶的兩盞目標聚光燈以及由VRay渲染器 所 帶的環(huán)境光，遵循三點布局法。一盞聚光燈光照強度較大，一盞作為 補助光源。 其余一盞等作為環(huán)境輔助光。 在作品男主人公的燈光上面，作為主光燈的聚光燈亮度調(diào)節(jié)到了 ，燈光方向并與攝像機方向一致，這樣可以 大限度的照明。 輔助燈光的聚光燈與主光構(gòu)成約 45度角輔助光的亮度大約在 。并且他們的目標點相融合 ，一般情況下 是 位于角色的頭頂上方。 環(huán)境光， 采用 VRay的環(huán)境光強度 。 在經(jīng)過理論研本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 12 究后，以為萬無一失的布光放過產(chǎn)生了 最初攝像機 的 角色燈光示意圖如 41所示。 圖 41 初始 角色燈光 示意圖 但是在進行燈光的設計時，將主光燈與攝像機完全平行，造成角色身子光照不均勻，出現(xiàn)了塊狀亮斑在角色身上顯得十分突兀。角色幾乎處于黑暗之中了。 平行攝像機