三維燈光渲染技術 教學PPT課件

三維燈光渲染技術 教學PPT課件,三維燈光渲染技術,教學PPT課件,三維,燈光,渲染,技術,教學,PPT,課件 第一章燈光渲染技術基礎計算機的色彩知識1MAYA的項目管理2Maya渲染技術簡介3Maya 燈光4目錄 CONTENTS材質(zhì)和紋理5計算機的色彩知識1（一）RGB模式RGB（紅、綠、藍）是計算機圖形學里最基本的知識。在顯示器上顯示的圖像是以這三原色的疊加最終定義我們可見的顏色的。我們稱其為加色法，在右圖中可見到RGB 疊加在一起后得到了白色。計算機的色彩知識（二）色彩通道色彩存儲在位圖圖像的通道中，每一個RGB 色彩都取值為01 或者0255 的范圍，當這3 種通道的顏色疊加后，就得到了最終的彩色圖像。在Maya 中，一般RGB 是取值為01 之間。0 為絕對的黑，1 為絕對的白。同時Maya 也為我們提供了0255 的色彩選擇方式。計算機的色彩知識（三）HSV模式HSV 即色度（Hue）、飽和度（Saturation）、明度（Value）。它更基于實際顏色屬性，而不是顏色值來調(diào)配顏色，HSV 更易于視覺上的理解，在Maya 當中，默認設置就是以HSV 來調(diào)節(jié)顏色的。（四）CMYK 模式 CMYK 即青（Cyan）、品紅（Magenta）、黃（Yellow）、黑（Black）。它是印刷的基色，如果要在CMYK 中獲得白色，必須從圖像中去掉所有的顏色，所以CMYK 也被稱為去色法。它專用于印刷業(yè)。計算機的色彩知識MAYA的項目管理2安裝Maya 以后，“我的文檔”文件夾里會有個Maya 的工程目錄，這是Maya 默認設置的。Maya 擁有很完善的工程管理的概念，方便產(chǎn)生大型的CG 動畫。創(chuàng)建自己的工程目錄執(zhí)行文件 項目窗口命令后，會出現(xiàn)一個項目窗口面板。Maya 場景文件存放目錄，在這里可以存放后綴名為“*.mb 或*.ma”的文件。工程數(shù)據(jù)路徑，如燈光、紋理、IPR 渲染測試、材質(zhì)、MEL 命令、繪畫貼圖信息、粒子緩沖、mental ray 渲染測試、光子圖、烘焙貼圖等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如輸出OBJ、DXF 和EPS 模型數(shù)據(jù)，或?qū)D片烘焙成貼圖，如毛發(fā)貼圖等。MAYA的項目管理Maya2013界面介紹maya2013中文版軟件的問世，為廣大三維學習者學習maya軟件提供了很大的便利。MAYA的項目管理Maya2013界面介紹標準Windows 菜單工具架選項卡狀態(tài)行MAYA的項目管理視圖元素默認情況下，Maya是以單個透視圖作為操作界面的。快速單擊鍵盤的空白鍵，會切換到標準的四視圖界面，即1個透視圖和3個正交視圖。Maya 的操作視圖里都有自己本身的視圖菜單，下拉菜單里會有一些命令，使視圖操作更加方便。MAYA的項目管理視圖操作與快捷鍵的應用Alt+鼠標左鍵=翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)視圖Alt+鼠標中鍵=平移視圖Alt+鼠標右鍵=推拉視圖Alt+Ctrl+鼠標左鍵和中鍵，從左向右拖動放大所選區(qū)域視圖，從右向左拖動縮小所選區(qū)域視圖。MAYA的項目管理Maya的UV簡介：多邊形對象和紋理貼圖之間必須通過UV平面才能建立正確的關系，所以對象編輯的一項重要內(nèi)容就是UV編輯。Maya提供了一個專門的工具窗口UV紋理編輯器。UV的編輯是一個繁瑣的過程，并且與貼圖紋理的制作過程緊密相關。為此Maya還有一些外帶的展UV插件，如UV Layout等。MAYA的項目管理Maya渲染技術簡介3（一）cartoon shader（卡通著色器）運用它可以實現(xiàn)各種卡通渲染風格，比如模擬傳統(tǒng)的二維卡通的外觀、連環(huán)畫、日本漫畫和日本動畫等。這些都將變得輕松和簡單。另外Paint Effects（畫筆特效）可以在模型輪廓上使用，用戶可以輕松獲得各種美術效果。而且還具有對線條風格、位置和寬度的控制，得到幾乎實時的交互式預覽效果Maya渲染技術簡介（二）Paint Effects（畫筆特效）Maya2013里繪制出來的Paint Effects可以直接以多邊形的模式觀看，也可以自由轉(zhuǎn)換成多邊形模型、NURBS模型或NURBS曲線。在Drag（拖動）場的幫助下，可以實現(xiàn)很多意想不到的效果。比如某個地方被照亮而改變顏色，或某個地方變形。Maya2013 中移植毛發(fā)的功能，為毛發(fā)動畫創(chuàng)作人員提供了多種毛發(fā)預置樣式的集合（包括辮子、發(fā)髻、卷發(fā)、雷管頭）和發(fā)型集萃。Maya 的mental ray 可以渲染毛發(fā)，不需要將毛發(fā)轉(zhuǎn)換成多邊形。毛發(fā)和毛皮可以被一起渲染Maya渲染技術簡介（三）Creat PSD Network Options（創(chuàng)建PSD的網(wǎng)絡選項）在3D Paint工具中創(chuàng)建的紋理可以自動地被包含在PSD文件中，并且PSD文件可以被自動地轉(zhuǎn)換成3D Paint工具中使用。該新功能為Maya用戶提供簡單而有效的反復試的工作過程。Maya渲染技術簡介（四）渲染層管理渲染層能針對每個獨立層里的物體，調(diào)用Maya里的渲染器或使用其他外掛渲染器來做渲染測試。能實現(xiàn)將最終批量渲染時，分層渲染好的圖片放置在獨立的文件夾下，方便后期合成。Render Settings（渲染參數(shù)設置）：Image File Output（渲染文件輸出）Maya 里有一些渲染輸出選項，如文件格式、渲染的攝像機、序列幀文件等，這些設置會在Batch Render（批量渲染）時起作用。Maya渲染技術簡介（四）渲染層管理抗鋸齒質(zhì)量 在這里可以設置渲染品質(zhì)。一般在最終渲染前會做大量的渲染測試，這里允許使用多種不同的渲染品質(zhì)做測試，還可以對光線跟蹤開關、運動模糊、分層渲染、環(huán)境霧、畫筆特效渲染等進行設置。質(zhì)量和邊緣抗鋸齒是一個非常重要的設置參數(shù)。Image File Output（渲染文件輸出）Maya渲染技術簡介Maya 燈光4在Maya 中，燈光是一個非常重要的環(huán)節(jié)。再好的模型和材質(zhì)，如果沒有燈光照明，場景渲染效果好像缺失了很多內(nèi)容。要渲染出一張漂亮、令人信服的精彩圖片，需要進行模型的創(chuàng)建、材質(zhì)的設置、貼圖的繪制、燈光的設置、分層渲染的設置和后期處理。所以說模型、材質(zhì)、貼圖、燈光、渲染和后期處理是相輔相成的，每一個環(huán)節(jié)都會直接影響最終的效果。（一）Maya燈光類型Maya 中的燈光有6 種基本類型：環(huán)境光、平行光、點光源、聚光燈、區(qū)域光、體積光，每種燈都有自己的特性和不同的用途。Maya渲染技術簡介1.環(huán)境光使用環(huán)境光可以模擬物體受周圍環(huán)境漫反射光的照明效果。環(huán)境光有兩種照明方式：一種是從一點向外全角度產(chǎn)生照明，可以模擬室內(nèi)物體或大氣產(chǎn)生的漫反射效果；另一種類似平行光效果，可以模擬室外太陽光照效果。Maya渲染技術簡介2.平行光平行光照明效果只與燈光的方向有關，與燈光的位置無關，就像在很遠處光源產(chǎn)生的照明效果，光線沒有夾角，接近平行光的照明效果，例如太陽光照射到地球上。平行光沒有燈光衰減，設置陰影效果有兩種方式：一種是深度貼圖陰影，另一種是光線跟蹤陰影。由于照明效果是平行的，因此它的陰影也是平行陰影，沒有透視變化。Maya渲染技術簡介3.點光源點光源是從一個點向外發(fā)射，燈光照明效果會因光源的位置變化而變化，照明效果與燈光旋轉(zhuǎn)角度和縮放無關。由于光線是從一點發(fā)出，所以陰影會因燈光位置變化而產(chǎn)生透視變化，燈光位置離物體越遠，光線越接近平行狀態(tài)。燈光有各種衰減類型，打開燈光衰減可以產(chǎn)生較為細膩的光照效果，常用于室內(nèi)照明，或者制作場景局部細節(jié)。例如：點光源可以模擬燈泡或者蠟燭的照明效果。Maya渲染技術簡介3.點光源Maya渲染技術簡介4.聚光燈聚光燈具有清晰的照明范圍和照射方向。其照明范圍為錐形，燈光從一點向一個角度進行發(fā)射。這種燈光常用于模擬舞臺燈光、夜晚的車燈、手電筒等。聚光燈又稱為萬能燈，實用性很高，用戶可以很方便地控制照射范圍和燈光衰減等效果，該燈光適合在不同場景和不同環(huán)境氛圍中應用，例如：室內(nèi)、室外、早晨、傍晚等。Maya渲染技術簡介4.聚光燈聚光的照射范圍可以通過圓錐形角度來控制光照角度，還可以通過半影角度來控制燈光照明區(qū)域邊界的擴展效果。Maya渲染技術簡介5.區(qū)域光區(qū)域光，它的外表是一個平面，光源從一個平面區(qū)域發(fā)射光線照明對象，平面的大小直接影響光照的范圍和光照的強弱。區(qū)域光的長寬比例直接影響燈光照射的范圍形狀，如果被照明的物體有高光，那么會產(chǎn)生一個矩形高光，高光的強弱變化跟區(qū)域光的強度、燈光到物體的距離、燈光形狀的面積大小或物體材質(zhì)的高光屬性有關。Maya渲染技術簡介5.區(qū)域光區(qū)域光可以產(chǎn)生深度貼圖陰影和光線跟蹤陰影兩種陰影方式。深度貼圖陰影：效果和其他燈光的深度貼圖陰影效果差別不大，只是在透視角度上有些變化，如平行光產(chǎn)生平行陰影。光線跟蹤陰影：使用光線跟蹤陰影，陰影可以隨著燈光到物體之間的距離而產(chǎn)生變化，產(chǎn)生真實的陰影衰減效果。Maya渲染技術簡介6.體積光使用體積光，可以非常方便的控制光照的范圍、燈光顏色的變化和衰減效果。該燈光經(jīng)常用于場景的局部照明。體積光中有4 種體積形狀，可以根據(jù)不同的情況選擇不同的體積方式進行照明。這4 種體積形狀分別是立方體、球體、圓柱體和圓錐體。Maya渲染技術簡介（二）燈光的屬性設置操作方法：（1）執(zhí)行創(chuàng)建燈光聚光燈命令，在場景原點處創(chuàng)建一盞聚光燈，按t鍵使用操作器工具修改燈光照射位置。（2）選擇燈光，按Ctrl+a鍵，切換到屬性編輯器。（3）在燈光屬性器中展開燈光效果卷展欄，單擊燈光霧項后面的 按鈕。（4）單擊狀態(tài)欄中的 渲染當前幀。（5）選擇燈光。（6）再次單擊狀態(tài)欄上的 渲染當前幀，效果如圖。Maya渲染技術簡介（二）燈光的屬性設置如果為燈光指定一個花紋紋理，可以模擬燈光照射彩色玻璃并透過玻璃照射到地面的效果。強度：該屬性用于調(diào)節(jié)燈光的照明強度，默認強度是01 的范圍。用戶可以給強度輸入一個數(shù)值或者連接一個紋理，改變燈光照明強度，輸入不同的數(shù)值，產(chǎn)生不同的效果。Maya渲染技術簡介（二）燈光的屬性設置衰退速率：該屬性用于設置燈光強度的不同衰減方式，共有以下4 種方式。無衰退 沒有衰減，燈光的照明范圍無限遠。線性 燈光慢慢衰減，呈線性衰減。二次方 燈光與現(xiàn)實生活中的燈光衰減一樣，呈二次方衰減。立方 燈光衰減方式很快，呈立方衰減。Maya渲染技術簡介（二）燈光的屬性設置圓錐體角度：該屬性用于控制聚光燈的照射角度范圍。數(shù)值范圍變化在0.006179.994 之間。Maya渲染技術簡介（二）燈光的屬性設置半影角度：該屬性用于控制聚光燈在照射范圍內(nèi)產(chǎn)生向外或向內(nèi)的擴散效果。半影角度為正值時，向外擴散；半影角度為負值時，向內(nèi)擴散。Maya渲染技術簡介（二）燈光的屬性設置衰減：該屬性用于控制聚光燈在照射范圍內(nèi)，從邊界到中心的衰減效果。該參數(shù)的有效范圍為：0255。0 為無衰減，數(shù)值越大衰減強度就越大。Maya渲染技術簡介（三）陰影屬性在Maya中有兩種陰影方式：一種是深度貼圖陰影，一種是光線跟蹤陰影。深度貼圖陰影是通過計算燈光和物體之間的位置，產(chǎn)生陰影貼圖，來模擬陰影效果。光線跟蹤陰影是通過追蹤光線路徑生成的，是燈光光線到物體被照明的每一個點所跟蹤的路徑。Maya渲染技術簡介（三）陰影屬性分辨率：用于控制深度貼圖陰影的尺寸大小。分辨率參數(shù)值越小，陰影質(zhì)量越粗糙，渲染速度越快。反之數(shù)值越大，深度貼圖陰影質(zhì)量越高，渲染速度越慢。Maya渲染技術簡介（三）陰影屬性過濾尺寸：用于控制深度貼圖陰影效果的虛化大小，使陰影效果產(chǎn)生模糊虛化。Maya渲染技術簡介（三）陰影屬性燈光半徑：用于控制陰影邊界模糊過度效果。參數(shù)值可以大于1，數(shù)值越大，陰影邊界過度越模糊，反之數(shù)值越小，陰影邊界越清晰。Maya渲染技術簡介（三）陰影屬性光線深度限制：用于控制燈光的光線在投射陰影前被折射或者反射的最大次數(shù)限制Maya渲染技術簡介材質(zhì)和紋理5（一）Hypershade材質(zhì)超圖詳解（1）創(chuàng)建面板。（2）工作區(qū)域的頂部與底部列表的切換。（3）查看對象的材質(zhì)。（4）排列和清除工作區(qū)域內(nèi)的節(jié)點網(wǎng)絡。（5）查看上下游節(jié)點。材質(zhì)和紋理（二）Maya材質(zhì)5種基本材質(zhì)：具有表面體積效果、有相同的顏色、透明、環(huán)境、自發(fā)光、凹凸、漫反射和半透明等通用參數(shù)；不同之處是高光形態(tài)不一樣，具有不同高光和反射控制參數(shù)。四種沒有體積效果的材質(zhì)：分層著色器，著色貼圖和表面著色器，使用背景。三種其他材質(zhì)頭發(fā)管著色器，海洋著色器，漸變著色器。材質(zhì)和紋理（三）材質(zhì)的通用屬性顏色：在創(chuàng)建材質(zhì)后，默認顏色為灰色，單擊顏色項后面的色塊，會彈出拾色器窗口，為材質(zhì)制定一種顏色。透明度：控制材質(zhì)的透明度，白色為透明，黑色為不透明。環(huán)境色：用于控制對象受周圍環(huán)境的影響。白熾度：用于模擬自身發(fā)光效果。凹凸貼圖：用于控制對象表面產(chǎn)生凹凸效果。漫反射：當參數(shù)為1時，渲染的顏色最接近材質(zhì)的顏色設置；當參數(shù)為0時，對象不受燈光照明影響。半透明：用于制作透明對象的透光效果。材質(zhì)和紋理1.材質(zhì)的高光屬性Lambert材質(zhì)沒有高光和反射屬性，由于沒有高光屬性，它的渲染速度相對來說比較快，但效果缺乏層次感。Blinn材質(zhì)，高光屬性較好控制，渲染速度快、效果好。偏心率：用于控制材質(zhì)的高光面積大小。值為0時沒有高光，值越大，高光面積越大。鏡面反射衰減：用于控制高光的強弱變化。鏡面反射顏色：用于控制高光區(qū)域的顏色變化。反射率：用于控制反射周圍環(huán)境的強度。反射顏色：在渲染時用于控制物體反射顏色的變化。材質(zhì)和紋理2.各向異性角度：用于控制條形高光的角度方向擴散X/擴散Y：用于控制高光在x和y方向的伸展長度。默認X方向為13，Y方向為3，得到橫向擴散形態(tài)的高光。粗糙度：用于控制高光的粗糙程度。參數(shù)值越小，越集中；參數(shù)值越大，越分散。Fresnel 系數(shù)：可以控制高光的強弱。各向異性反射率：用于控制各向異性材質(zhì)的反射率和反射顏色項。材質(zhì)和紋理3.Phong余弦冪：用于控制高光面積的大小。數(shù)值越小，高光越大；數(shù)值越大，高光越小。4.Phong EPhongE材質(zhì)的高光比Phong材質(zhì)的高光更柔和，控制參數(shù)較多。粗糙度：用于控制高光中心柔和區(qū)域的大小。高光大?。河糜诳刂聘吖庹w區(qū)域的大小。白色：用于控制高光中心區(qū)域的顏色，或連接紋理。鏡面反射顏色：控制高光整體顏色。材質(zhì)和紋理（四）材質(zhì)的折射和折射率折射：控制渲染透明物體光線跟蹤選項的開關。折射率：光線穿過透明物體所產(chǎn)生的彎折變化。背景物體可以透過物體的折射產(chǎn)生變形效果，常用于模擬玻璃、水、冰和水晶燈。不同的透明物體其折射率有所不同。折射限制：光線穿過透明物體產(chǎn)生折射的最大次數(shù)。折射計算次數(shù)默認值為6 次，在制作透明物體時，折射次數(shù)不能太低。折射次數(shù)越多，渲染次數(shù)越慢。一般玻璃材質(zhì)渲染時，折射的次數(shù)不低于9 次。燈光吸收：用于控制物體表面吸光的能力，渲染有厚度的透明物體。值越大，吸光數(shù)量就越大，穿透光線就越少。值為0 時不吸收光線，完全透光。材質(zhì)和紋理（四）材質(zhì)的折射和折射率表面厚度：在單面模型渲染時，此參數(shù)可以設置模型的厚度。陰影衰減：用于控制透明物體產(chǎn)生光線跟蹤陰影的聚焦效果。色度色差：勾選此項，在進行光線追蹤運算時，光線透過透明對象時以不同角度折射。反射限制：用于控制物體被反射的最大次數(shù)，默認值為1。如果兩個相對的對象平面互相反射，調(diào)高該參數(shù)可以在兩個平面之間不斷反射。鏡面反射度：用于避免反射內(nèi)容的高光區(qū)域產(chǎn)生鋸齒閃爍效果。材質(zhì)和紋理（五）紋理貼圖Maya中的紋理有2D紋理和3D紋理。2D紋理是一種二維的圖案，它可以是紋理文件，也可以是程序文件。紋理根據(jù)模型的UV坐標進行貼圖定位，紋理由2D坐標節(jié)點控制。3D紋理是一種三維的程序紋理，在貼圖時它不會根據(jù)模型的UV坐標進行貼圖定位，而是根據(jù)3D坐標對物體進行貼圖定位。材質(zhì)和紋理THANK YOU謝謝觀看