3D渲染的基本3点照明法

3D渲染的基本3點照明法3D渲染的基本3點照明法三點照明法是3D用光的一種基本方法，它簡便易行，並且可以適用於很多類型的場景中，特別是靜幀場景。事實上該種方法被廣泛使用於各個領域，例如攝影、電影電視等等。下面我們將會比較系統和精確地瞭解3點照明法的具體內容。3點照明法顧名思義就是一種使用3個燈光的方法。這三個燈光分別是：關鍵光KeyLight、填充光FillLight和背光BackLight。正是這三種燈光構成了經典的3點照明法。在3D場景中，我們仍舊可以使用這種方法為物體打光。一下我們將會簡單地練習一下這種照明法。1.從全黑開始。首先載入一個場景，最好是一個單個物體的場景。確定場景內沒有任何默認的光源，也沒有全局環境光。當你添加第一盞燈光時，場景內不能有任何地光源存在。2.添加關鍵光。關鍵光是物體的主要照明燈光，它定義了大部分的可視高光和陰影。你的關鍵光代表了場景的主光源，例如陽光、窗戶或是天花板上的吊燈。但是關鍵光不必一定處於這些光源的實際位置。建立一個聚光燈SpotLight作為關鍵光。在頂視圖中將關鍵光向側邊（向左或是向右）偏移15到45度。在側視圖中將關鍵光抬高，高過攝影機，使其以高於攝影角度15到45度的位置照射物體。關鍵光要亮於任何正面照射物體的光源。關鍵光的亮度必須達到足以使一個不光滑的物體（也就是沒有高光）在渲染場景內正確顯現。關鍵光是場景中陰影的主要產生光源，並且產生最深的陰影。同時高光也是由關鍵光所觸發的。3.添加填充光。填充光對有關鍵光產生的照明區域進行柔化和延伸，並且使得更多的物體提高亮度以顯現出來。填充光可以用來模擬來自天空的光源（除了陽光以外）。或是第二光源，例如臺燈，或是場景中的反射光。因為填充光有著上述功能，所以您可以在場景中添加數盞填充光。一般使用聚光燈作為填充光，但是點光源亦可應用。在頂視圖中我們可以看到，一個填充光應該處於同關鍵光相反的角度上，也就是說如果關鍵光在左側，填充光應該在右側。但是永遠不用使您的光源100%對稱。填充光要到達物體的高度，但是應該低於關鍵光。大部分情況下，填充光可以有關鍵光的一半亮度（也就是關鍵－填充光比2:1）。如果您想要一個更陰暗的場景，您可以將填充光設置為關鍵光的1/8亮度。（也就是關鍵－填充光比8:1）如果多個填充光相互交織重疊，它們亮度的總和仍舊不可超過關鍵光。填充光不一定要產生陰影，很多情況下填充光陰影也確實是略去的。如果要模擬反射光，將填充光的色調調整為同環境色彩一致。填充光通常設置為僅僅照亮漫反射區域（也就是不產生鏡反射高光）4.添加背光。背光給物體加上一條“分界邊緣”，使其從背景中分離出來。在頂視圖中添加一個聚光燈，將其置於物體之後，攝影機的對面。在右視圖中將背光放置于高於物體的位置。調整背光直到其在物體的頂部或是側邊產生一個漂亮的亮光鑲邊。（所以有人稱邊緣上的亮光為RimLight鑲邊光源）背光的亮度可以任意調整，以使其在頭髮或是物體的邊緣產生一條亮光。一個明亮的背光通常要投射陰影，除非您可以通過精確的定位來避免產生陰影得我需要。一個背光決不是背景光，它的全部功能就是在物體頂部或邊緣產生光邊，如下圖所示。好了，以上就是三點光照法的全部內容。簡單，但是極為實用。可以廣泛用於各種場景和物體的照明。以上是“雲之君深入瞭解CG基礎”的第一篇。接下來將會是關於“電腦圖形學色彩基礎”的教程。3D燈光技術基礎[2002-2-28]作者：(美)JonA.Bell來源：51cad.com點擊數：2211你可能很少想到現實世界中光源是怎樣起作用的，然而，當你在電腦圖形世界創建燈光時，通常會花費很大力氣和嘗試來實現所需要的效果。三維軟體可以隨意創建任何類型燈光的自由性，有時反而使你在精巧的圖像中創作逼真的外觀十分困難。當你在特定的場景中難以實現燈光效果時，瞭解一些傳統的燈光基礎知識通常會有所幫助。當你準備照亮一個場景時，應注意下面幾個問題：－場景中的環境是什麼類型的？場景燈光通常分為三種類型：自然光、人工光以及二者的結合。具有代表性的自然光是太陽光。當使用自然光時，有其他幾個問題需要考慮：現在是一天中的什麼時間；天是晴空萬里還是烏雲密佈；還有，在環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境都可以認為是人工的。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自哪里，光線的質量如何。如果有幾個光源，要弄清除哪一個是主光源？確定是否使用彩色光線也是重要的。幾乎所有的光源都有一個彩色的色彩，而不是純白色。最後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，攝影師和燈光師有時也使用反射鏡或者輔助燈來緩和刺目的陰影。－燈光的目的是什麼？換句話說，場景的基調和氣氛是什麼？在燈光中表達出一種基調，對於整個圖像的外觀是至關重要的。在一些情況下，唯一的目標是清晰地看到一個或幾個物體，但通常並非如此，實際目標是相當複雜的。燈光有助於表達一種情感，或引導觀眾的眼睛到特定的位置。可以為場景提供更大的深度，展現豐富的層次。因此，在為場景創建燈光時，你可以自問，要表達什麼基調？你所設置的燈光是否增進了故事的情節？－在場景中是否有特殊燈光效果，如果有，它們是應該用燈還是通過其他途徑創建？除了通常類型的燈光外，很多三維動畫軟體以白熾燈、立體光源和特殊材料屬性的形式提供許多特殊效果。雖然嚴格說來，一些並不屬於燈的類型，在場景中，它們通常在可見光效果的外觀上再添加進來。一個簡單的例子是可見光源的閃耀或發光。由於這些效果在3D中不能自動產生，你需要在渲染中專門把它們包括進來，並且考慮他們的外觀和長處。－是否有創作來源的參考資料？在創作逼真的場景時，應當養成從實際照片和電影中取材的習慣。好的參考資料可以提供一些線索，讓你知道特定物體和環境在一天內不同時間或者在特定條件下看起來是怎樣的。通過認真分析一張照片中高光和陰影的位置，通常可以重新構造對圖像起作用的光線的基本位置和強度。通過使用現有的原始資料來重建燈光佈置，也可以學到很多知識。在考慮了上面的問題後，現在應當為一個場景創建燈光了。雖然光源的數量、類型和他們單獨的屬性將因場景不同而異，但是，有三種基本類型的光源：關鍵光、補充光和背景光，它們在一起協調運作。－關鍵光在一個場景中，其主要光源通常稱為關鍵光。關鍵光不一定只是一個光源，但它一定是照明的主要光源。同樣，關鍵光未必像點光源一樣固定於一個地方。雖然點光源通常放在四分之三的位置上（從物體的正面轉45度，並從中心線向上轉45度，這一位置很多時候被當作定勢使用），但根據具體場景的需要，也可來自物體的下面或後面，或者其他任何位置。關鍵光通常是首先放置的光源，並且使用它在場景中創建初步的燈光效果。雖然最初的放置為照亮物體提供了一個好的方法，但是，得到的結果確實是單調而無趣的圖像。陰影通常很粗糙且十分明顯。同樣，場景看起來總是太暗，因為沒有自然的環境光來加亮陰影區域。這種情況在特定的場景中是很有用的，例如夜晚場景，但是，對大多數畫面來說，就顯得有些不合適了。－補充光補充光用來填充場景的黑暗和陰影區域。關鍵光在場景中是最引人注意的光源，但補充光的光線可以提供景深和逼真的感覺。比較重要的補充光來自天然漫反射，這種類型的燈光通常稱為環境光。這種類型的光線之所以重要，部分原因是它提高了整個場景的亮度。不幸的是，大多數渲染器的環境光統一地應用於整個場景。減低了場景的整體黑暗程度，它淘汰掉了一些可能的特性，不能對照亮的物體上的任何光亮和陰影進行造型，這是使場景看起來不逼真的主要原因。模擬環境光的更好的方法是，在場景中把低強度的聚光燈或泛光燈放置在合理的位置上。這種類型的輔助光應當減少陰影區域，並向不能被關鍵光直接照射的下邊和角落補充一些光線。除了場景中的天然散射光或者環境光之外，補充光用來照亮太暗的區域或者強調場景的一些部位。它們可以放置在關鍵光相對的位置，用以柔化陰影。－背景光背景光通常作為“邊緣光”，通過照亮物件的邊緣將目標物件從背景中分開。它經常放置在四分之三關鍵光的正對面，它對物體的邊緣起作用，引起很小的反射高光區。如果3D場景中的模型由很多小的圓角邊緣組成，這種高光可能會增加場景的可信性。－其他類型的光源實際光源是那些在場景中實際出現的照明來源。臺燈、汽車前燈、閃電和野外燃燒的火焰都是潛在的光源。在為場景設置燈光以後，還有一些其他因素需要考慮。－我的解決方法簡單而必要嗎？場景中的燈光與真正的燈光不同，它需要在渲染時間上多花功夫，燈光設置越複雜，渲染所花費的時間越多，燈光管理也會變得越難。你應當自問，每一種燈光對正在製作的外觀是否十分必要。當增加光源時，自然會減少反射點。在一些點，增加光源不會對場景的外觀有所改善，並且將變得很難區分所增加光源的價值。你可以嘗試獨立察看每一個光源，來衡量它對場景的相對價值。如果對它的作用有所懷疑，就刪除它。－有些物體是否需要從光源中排除？從一些光源中排除一個物體，在渲染的時候，便可以節約時間。這個原則對於製作陰影也是正確的。場景中的每一個光源都用來製作陰影，這種情況是很少見的。製作陰影可能是十分昂貴的（尤其是光線跟蹤陰影的情況下），並且有時對最終圖像是有害的。－用貼圖效果而不用實際光源能夠模擬任何燈光嗎？建築物光源、照亮的顯示器和其他獨立的小組合光源，有時可以用貼圖創建，而不使用實際光源。－是否可以使用一些技巧使場景更真實？比如，為光源添加顏色或貼圖，可能可以很簡單的使場景取得較好的氣氛。