第6章 灯光、摄影机、渲染与环境

第6章灯光、摄影机、渲染与环境灯光的种类和使用方法摄像机的使用方法利用环境对话框制作火、体积光、体积雾和雾的方法渲染器的种类和应用本章重点：在三维动画设计中，要完成一个真实和丰富多彩的场景，仅仅靠建模和赋予模型材质是远远不够的，还需要灯光、摄像机、环境和渲染的综合应用。通过本章学习应掌握以下内容：6.1灯光本节我们将对光的概念和3dsmax2008中灯光的种类和参数设置做一个具体讲解。6.1.1光的概述灯光在创建三维场景中是非常重要的，它的主要作用是用来模拟太阳、照明灯和环境等光源，从而营造出环境氛围。灯光的颜色对环境影响很大，明亮、色彩鲜艳的灯光有一种喜庆的气氛，而冷色调、幽暗的灯光则给人带来阴森、恐怖的感觉。另外，灯光的照射角度也能够从侧面影响人的感觉，它可以烘托和影响整个场景的色彩和亮度，使场景更具真实感。6.1.2灯光的种类单击（创建）命令面板中的（灯光）按钮，即可打开灯光命令面板。在3dsmax2008灯光面板的下拉列表中，有“标准”和“光度学”两种灯光类型，如图6-1所示。“标准”灯光类型有8种，它们分别为：“目标聚光灯”、“自由聚光灯”、“目标平行光”、“自由平行光”、“泛光灯”、“天光”、“mr区域泛光灯”和“mr区域聚光灯”，如图6-2所示。“光度学”灯光类型有11种，它们分别为：“目标点光源”、“自由点光源”、“目标线光源”、“自由线光源”、“目标面光源”、“自由面光源”、“IES太阳光”和“IES天光”、mrSky、mrSky门户和mrSun，如图6-3所示。图6-1“灯光”命令面板图6-2标准灯光图6-3光度学“标准”灯光包括的灯光类型解释如下：“目标聚光灯”：“目标聚光灯”是3dsmax2008环境中的基本照明工具。它产生的是一个锥形的照射区域，可影响光束内被照射的物体，从而产生一种逼真的投影效果。它包括两个部分：投射点和目标点。投射点就是场景中的圆锥形区域，而目标点则是场景中的小立方体图形。用户可以通过调整这两个图形的位置来改变物体的投影状态，从而产生不同方向的效果。聚光灯有“矩形”和“圆”两种投影区域。“矩形”特别适合制作电影投影图象、窗户投影等。“圆”适合制作路灯、车灯、台灯等灯光的照射效果。“自由聚光灯”：它是一个圆锥形图标，可产生锥形照射区域。它实际上是一种受限制的目标聚光灯，也就是说它是一种无法通过改变目标点和投影点的方法来改变投射范围的目标聚光灯，但可以通过主工具栏中的旋转工具来改变其投影方向。“目标平行光”：它可产生一个圆柱状的平行照射区域，其他的功能与目标聚光灯基本类似。目标平行光主要用于模拟日光、探照灯、激光光束等光线效果。“自由平行光”：它是一种与自由聚光灯相似的平行光束，它的照射范围是柱形的。1.“标准”灯光“泛光灯”：“它是三维场景中应用最广泛的一种光源。它是一种可以向四面八方均匀照射的光源。它的照射范围可以任意调整，在场景中表现为一个正八面体的图标。标准泛光灯常用来照亮整个场景。“天光”：可以对场景中天空的颜色和亮度进行设置，此外还可以进行贴图的设置,它不能控制发光范围。“mr区域泛光灯”和“mr区域聚光灯”：他们是用于mentalray的泛光灯和聚光灯。对于目标聚光灯的创建，具体过程如下。1）打开配套光盘“素材及结果|第6章灯光、摄影机、渲染与环境|灯光.max”文件，如图6-4所示。2）单击（创建）命令面板中的（灯光）按钮，然后单击按钮，在左视图中单击鼠标左键不放，由上而下的拖动出一个如图6-5所示的目标聚光灯，使目标点落在物体底面的中心位置处。3）激活Camera01(摄影机)视图，单击工具栏中的（快速渲染）按钮，渲染效果如图6-6所示。（1）目标聚光灯图6-4灯光场景2）单击（创建）命令面板中的（灯光）按钮，然后单击按钮，在左视图中单击鼠标左键不放，由上而下的拖动出一个如图6-5所示的目标聚光灯，使目标点落在物体底面的中心位置处。3）激活Camera01(摄影机)视图，单击工具栏中的（快速渲染）按钮，渲染效果如图6-6所示。图6-5目标聚光灯的位置图6-6创建目标聚光灯后的渲染效果5）在“常规参数”卷展栏中单击“阴影贴图”下拉列表，如图6-9所示，选择下拉列表中的“区域阴影”选项，然后单击工具栏中的（快速渲染）按钮，得到的渲染效果如图6-10所示。提示：在3dsmax2008中，对于标准灯光的阴影选项，系统默认为不启用。图6-9选择“区域阴影”项图6-10使用“区域阴影”后的渲染效果对于自由聚光灯的创建，具体过程如下。1）继续使用上面的场景，在（灯光）命令面板中单击按钮，在左视图中以形成一个如图6-11所示的自由聚光灯，创建一个自由聚光灯。再单击工具栏中的（快速渲染）按钮，渲染效果如图6-12所示。（2）自由聚光灯图6-11设置自由聚光灯图6-12未使用阴影的渲染效果2）进入（修改）命令面板，在该命令面板下方的“常规参数”卷展栏中，选中“阴影”选项组中的“启用”复选框，从而使其产生阴影效果。然后单击工具栏中的（快速渲染）按钮，得到的渲染效果如图6-13所示。3）在“常规参数”卷展栏中单击“阴影贴图”下拉列表，选择下拉列表中的“区域阴影”选项，然后再次渲染摄影机视图，得到的效果如图6-14所示。图6-13使用“阴影贴图”后的渲染效果图6-14使用“区域阴影”后的渲染效果“平行光”灯光就像太阳照射地面一样，在一个方向上发出平行光线，它主要用于模拟太阳光的照射效果。通过调整参数，可以调整平行光的颜色和位置。“平行光”灯光也有自己的平行光参数卷展栏。其平行光的参数界面、使用及各选项组的含义与聚光灯的参数基本相同，这里就不多述。对于目标平行光的创建，具体过程如下。1）使用上面的场景，在（灯光）命令面板中单击按钮，在透视图单击以形成一个如图6-15所示的目标平行光，创建一个目标平行光灯，目标点落在物体前方的中心位置处，创建一个目标平行光，接着单击工具栏中的（快速渲染）按钮，得到的渲染效果如图6-16所示。（3）目标平行光图6-15设置目标平行光灯图6-16未使用阴影的渲染效果2）进入（修改）面板，在该命令面板下方的“常规参数”卷展栏中，选中“阴影”选项组中的“启用”复选框，然后单击工具栏中的（快速渲染）按钮，得到的渲染效果如图6-17所示。3）在“常规参数”卷展栏中单击“阴影贴图”下拉列表，选择下拉列表中的“区域阴影”选项，然后再次渲染摄影机视图，得到的效果如图6-18所示。图6-17使用“阴影贴图”后的渲染效果图6-18使用“区域阴影”后的渲染效果泛光灯是一种向所有方向发射的点光源，它将照亮朝向它的所有表面。在默认情况下3dsmax2008提供了两盏缺省的泛光灯来照亮场景。这两盏泛光灯默认情况下是不显示的，一旦创建了自己的灯光，这两个缺省的泛光灯将关闭。泛光灯是一种比较简单的灯光类型，除了具有与其他标准灯光一样的通用参数卷展栏外，并没有自己特有的参数卷展栏。对于泛光灯的创建，具体过程如下。1）仍然使用前面的场景，在（灯光）命令面板中单击按钮，在透视图中单击以形成一个如图6-19所示的泛光灯，接着单击工具栏中的（快速渲染）按钮，得到的渲染效果如图6-20所示。（4）泛光灯图6-19设置泛光灯图6-20未使用阴影的渲染效果2）进入（修改）面板，在该命令面板下方的“常规参数”卷展栏中，选中“阴影”选项组中的“启用”复选框，再单击工具栏中的（快速渲染）按钮，得到的渲染效果如图6-21所示。3）在“常规参数”卷展栏中单击“阴影贴图”下拉列表，选择下拉列表中的“区域阴影”选项，然后再次渲染摄影机视图，得到的效果如图6-22所示。图6-21使用“阴影贴图”后的渲染效果图6-22使用“区域阴影”后的渲染效果“天光”主要用于模拟整体场景的环境日光效果。“天光”同“聚光灯”和“平行灯”一样，有它自己特性的参数。“天光参数”卷展栏主要用于设定颜色和渲染，它的参数卷展栏如图6-23所示。“天光参数”卷展栏的参数解释如下：启用：用于确定是否使用天光。当选中时，将使用该灯光的阴影和渲染效果来给场景添加效果。倍增：用来改变灯光的强度，它的默认值为1.0（也可是负数）。如果该数值太强，灯光的颜色会有一种烧焦的感觉。（5）天光图6-23“天光参数”卷展栏“天空颜色”选项组使用场景环境：用来定义天光的颜色是否在环境对话框中进行对环境色的设置。天空颜色：通过右侧的颜色块来选择灯光的颜色。贴图：定义是否使用贴图来影响天光的颜色，通过下侧的按钮可将一张贴图作为环境色，而右侧的数值框用与设定贴图颜色的百分比。数值小于100时，贴图颜色将与天光的颜色混合。“渲染”选项组投射阴影：用于设置对天光是否产生阴影。每采样光线数：数值越大，渲染效果越好，但渲染速度会减慢。光线偏移：用于设定物体与产生阴影图形的距离。数值越大，阴影离物体的距离就越远。mr区域灯mr区域灯分为两种：一种是“mr区域泛光灯”；另一种是“mr区域聚光灯”。它们的参数卷展栏中比其他灯光多了一项选项组，如图6-24所示。“区域灯光参数”卷展栏的参数解释如下：启用：选中后，将使用“mr区域灯光”。在渲染器中显示图标：选中后，将在渲染器中显示图标。类型：在“类型”下拉列表中有“矩形”和“圆形”两种类型可选择。半径/高度/宽度：当选择“圆形”类型时“半径”数值才能被激活，这时“高度”和“宽度”数值却不能使用。当选择“矩形”类型时，“高度”和“宽度”数值才能使用。采样：“U”值和“V”值代表横向和纵向，可针对“U”、“V”方向进行调节。图6-24“区域灯光参数”卷展栏“光度学”灯光用于创建荧光灯管或是霓红灯的效果。“光度学”灯光与标准灯光一样，分为目标类灯光与自由灯光两种，他们的区别在于是否有目标点。设置目标点的意义在于可设置追光功能，将目标点与物体连接起来，这样随着物体的运动，就可改变灯光照射位置和方向。2.“光度学”灯光6.1.3灯光的卷展栏参数“常规参数”、“强度/颜色/衰减”、“聚光灯参数”、“高级效果”、“阴影参数”和“大气和效果”6个卷展栏是每种灯光修改面板中的共有卷展栏。下面以目标聚光灯为例，具体讲解一下这些卷展栏的参数含义。1.“常规参数”卷展栏“常规参数”卷展栏参数面板如图6-25所示。它的参数解释如下：图6-25“常规参数”卷展栏（1）“灯光类型”选项组启用：用来控制是否启用灯光系统。灯光只有在着色和渲染时才能看出效果。当关闭“启用”选项时，渲染将不显示出灯光的效果。“启用”复选框的右侧为灯光类型的下拉列表，用于转换灯光的类型。其中有“聚光灯”、“平行光”和“泛光灯”3种灯光类型可供选择，如图6-26所示。目标：用来控制灯光是否被目标化。选中后灯光和目标之间的距离将在目标项的右侧被显示出来。对于自由灯光，可以直接设置这个距离值，对于有目标对象的灯光类型，可通过移动灯光的位置和目标点来改变这个距离值。图6-26可选择灯光类型启用：可用来定义当前选择的灯光是否要投射阴影和选择所投射阴影的种类。使用全局设置：选中后，将实现灯光阴影功能的全局化控制。“阴影贴图”下拉列表：有“高级光线跟踪”、“mentalray阴影贴图”、“区域阴影”、“阴影贴图”和“光线跟踪阴影”5种阴影类型可供选择，如图6-27所示。排除：单击“排除”按钮，将弹出灯光的“排除/包含”对话框，如图6-28所示。我们可通过“排除/包含”对话框来控制创建的灯光对场景中的那些对象起作用。（2）“阴影”选项组图6-27可选择阴影类型图6-28“排除/包含”对话框关于“排除/包含”对话框的各项参数解释如下：场景对象：“场景对象”栏及下面的列表栏列出了场景中所有是否受灯光影响的对象名称。单击按钮，能把左边列表栏所选择的对象转移到右边的列表栏中；单击按钮，能把右边列表栏中所选择的对象移回左边的列表栏中。排除/包含：“排除/包含”两个单选按钮可用来决定对象是否排除/包含灯光的影响，它们只对右边列表栏中被选择的对象起作用。单击“照明”和“排除”两个单选按钮，右侧列表框中的球体表面将不受任何光线影响，显示为黑色，但显示投