渲染的概念運用以及相關知識
發布時間：2010-01-14 共2頁
材質的真相
材質是什么？簡單的說就是物體看起來是什么質地。材質可以看成是材料和質感的結合。在渲染程序中，它是表面各可視屬性的結合，這些可視屬性是指表面的色彩、紋理、光滑度、透明度、反射率、折射率、發光度等。正是有了這些屬性，才能讓我們識別三維中的模型是什么做成的，也正是有了這些屬性，我們計算機三維的虛擬世界才會和真實世界一樣繽紛多彩。
這就是材質的真相嗎？答案是否定的。不要奇怪，我們必須仔細分析產生不同材質的原因，才能讓我們更好的把握質感。那么，材質的真相到底是什么呢？仍然是光，離開光材質是無法體現的。舉例來說，借助夜晚微弱的天空光，我們往往很難分辨物體的材質，而在正常的照明條件下，則很容易分辨。另外，在彩色光源的照射下，我們也很難分辨物體表面的顏色，在白色光源的照射下則很容易。這種情況表明了物體的材質與光的微妙關系。下面，我們將具體分析兩者間的相互作用。
色彩（包括紋理）
色彩是光的一種特性，我們通常看到的色彩是光作用于眼睛的結果。但光線照射到物體上的時候，物體會吸收一些光色，同時也會漫反射一些光色，這些漫反射出來的光色到達我們的的眼睛之后，就決定物體看起來是什么顏色，這種顏色在繪畫中稱為“固有色”。這些被漫反射出來的光色除了會影響我們的視覺之外，還會影響它周圍的物體，這就是光能傳遞。當然，影響的范圍不會像我們的視覺范圍那么大，它要遵循光能衰減的原理。另外，有很多資料把Radiosity翻譯成“熱輻射”，其實這也蠻貼切的，因為物體在反射光色的時候，光色就是以輻射的形式發散出去的，所以，它周圍的物體才會出現“染色”現象。
光滑與反射
一個物體是否有光滑的表面，往往不需要用手去觸摸，視覺就會告訴我們結果。因為光滑的物體，總會出現明顯的高光，比如玻璃、瓷器、金屬………而沒有明顯高光的物體，通常都是比較粗糙的，比如磚頭、瓦片、泥土………這種差異在自然界無處不在，但它是怎么產生的呢？依然是光線的反射作用，但和上面“固有色”的漫反射方式不同，光滑的物體有一種類似“鏡子”的效果，在物體的表面還沒有光滑到可以鏡像反射出周圍的物體的時候，它對光源的位置和顏色是非常敏感的。所以，光滑的物體表面只“鏡射”出光源，這就是物體表面的高光區，它的顏色是由照射它的光源顏色決定的（金屬除外），隨著物體表面光滑度的提高，對光源的反射會越來越清晰，這就是在三維材質編輯中，越是光滑的物體高光范圍越小，強度越高。當高光的清晰程度已經接近光源本身后，物體表面通常就要呈現出另一種面貌了，這就是Reflection材質產生的原因，也是古人磨銅為鏡的原理。但必須注意的是，不是任何材質都可以在不斷的“磨練”中提高自己的光滑程度。比如我們很清楚瓦片是不可能磨成鏡的，為什么呢？原因是瓦片是很粗糙的，這個粗糙不單指它的外觀，也指它內部的微觀結構。瓦片質地粗糙里面充滿了氣孔，無論怎樣磨它，也只能使它的表面看起來整齊，而不能填補這些氣孔，所以無法成鏡。我們在編輯材質的時候，一定不能忽視材質光滑度的上限，有很多初學者作品中的物體看起來都像是塑料做的就是這個原因。
然界的大多數物體通常會遮擋光線，當光線可以自由的穿過物體時，這個物體肯定就是透明的。這里所指的“穿過”，不單指光源的光線穿過透明物體，還指透明物體背后的物體反射出來的光線也要再次穿過透明物體，這樣使我們可以看見透明物體背后的東西。由于透明物體的密度不同，光線射入后會發生偏轉現象，這就是折射。比如插進水里的筷子，看起來就是彎的。不同的透明物質其折射率也不一樣，即使同一種透明的物質，溫度的不同也會影響其折射率，比如當我們穿過火焰上方的熱空氣觀察對面的景象，會發現有明顯的扭曲現象。這就是因為溫度改變了空氣的密度，不同的密度產生了不同的折射率。正確的使用折射率是真實再現透明物體的重要手段。
在自然界中還存在另一種形式的透明，在三維軟件的材質編輯中把這種屬性稱之為“半透明”，比如紙張、塑料、植物的葉子、還有蠟燭等等。它們原本不是透明的物體，但在強光的照射下背光部分會出現“透光”現象。
通過上面簡單的描述，相信大家已經進一步了解了光和材質的關系，如果在編輯材質時忽略了光的作用，是很難調出有真實感的材質的。因此，在材質編輯器中調節各種屬性時，必須考慮到場景中的光源，并參考基礎光學現象，最終以達到良好的視覺效果為目的，而不是孤立的調節它們。當然，也不能一味的照搬物理現象，畢竟藝術和科學之間還是存在差距的，真實與唯美也不是同一個概念。
攝像機
渲染出來的圖像其實就是一幅畫面。在模型定位之后，光源和材質決定了畫面的色調，而攝像機就決定了畫面的構圖。在確定攝像機的位置時，總是考慮到大眾的視覺習慣，在大多數情況下視點不應高于正常人的身高，也會根據室內的空間結構，選擇是采用人蹲著的視點高度、坐著的視點高度或是站立時的視點高度，這樣渲染出來的圖像就會符合人的視覺習慣，看起來也會很舒服。在使用站立時的視點高度時，目標點一般都會在視點的同一高度，也就是平視。這樣墻體和柱子的垂直*廓線才不會產生透視變形，給人穩定的感覺，這種穩定感和舒適感就是靠攝像機營造出來的。
攝象機的位置必須考慮觀察者所處的位置和習慣，否則畫面會看起來很別扭。在影視作品中，攝影機的自由度會大得多，為了表現特殊的情感效果。有時會故意使用一些夸張、甚至極端的鏡頭，要注意區別對待。那么，在三維軟件中的攝像機除了影響構圖之外，還有什么其他的作用呢？當然有，這就是景深效果和運動模糊。應該說這兩種特效都是和攝像機密不可分的，因為攝像機（或照相機）都有光圈和快門，而光圈和快門就是產生景深效果和運動模糊的直接原因，所以，運用好這兩種特效是再現真實攝像效果的必要手段。
軟件里的攝像機，除了上面提到的內容外，還有更復雜的部分，那就是攝像機的運動。如果你的工作不會涉及到動畫制作，可以忽略與攝像機運動有關的內容，但不論怎樣，花點時間看看攝像方面的書籍是很有幫助的。要知道影視作品和我們平時照相不同，照相注重構圖和用光，影視作品更講究鏡頭的運動和鏡頭的切換。所以，如果你要運用好你的“虛擬攝像機”，就必須參考專業類的書籍，千萬不要再憑自己的想象，否則，費了好大的勁兒制作好了模型，設置好了光源，把最難調的材質也調好了，還設置了動畫關鍵幀，本來應該有個好的渲染結果了，卻因為使用了“蹩腳”的攝像機鏡頭和運動方法而導致剪輯師無從下手，結果前功盡棄。當然，這種結果在三維動畫制作中并不多見，原因是三維動畫制作通常都是先有了分鏡頭腳本（也叫故事板）才開始制作的。每個分鏡頭腳本中都注明了該用什么樣的鏡頭以及如何運用鏡頭，但這并不表示我們可以不用去學習鏡頭語言，假如你對鏡頭一無所知，那該怎樣才能看懂分鏡頭腳本呢？也就更談不上制作了吧。
