VRay渲染引擎的燈光布光技術研究

彭雙

摘 要：VRay渲染引擎的燈光布光技術研究，主要探討虛擬場景制作的步驟和流程，室內場景燈光布光技術的實施過程，布置攝像機研究及渲染，V-Ray材質貼圖實施，從而將VRay渲染技術實現方法應用于虛擬場景設計，通過改變視角、視距、視野以及景深，增強場景設計的可視性和虛擬現實化，實現VRay渲染引擎的燈光布光技術解決虛擬場景設計現實功用。

關鍵詞：VRay渲染;虛擬場景;燈光布光;攝像機渲染;V-Ray材質貼圖

“VRay渲染器是由Chaosgroup和asgvis公司出品，中國市場由曼恒公司負責推廣的一款高質量渲染軟件。Vray渲染器提供了一種特殊的材質VrayMtl?！?/p>

VRay渲染器具有較強場景渲染實用性。在掌握VRay渲染引擎的燈光布光技術原理基礎上，通過虛擬場景布置，室內場景燈光布光技術的實施，攝像機渲染和V-Ray材質貼圖實施，以期解決虛擬場景設計，實現內容與形式在藝術層面上的完美統(tǒng)一。

1 虛擬場景制作的步驟和流程

明確項目制作流程和職業(yè)能力標準。作為初學者在面對大量的復雜圖紙時，難免會顯得手足無措，無法整理清晰準確的制作思路。虛擬場景制作分為六個步驟：（1）CAD設計階段。需要前期支撐課程來解決提升識圖以及設計能力。（2）使用3Dmax根據圖紙進行建模。模型制作時需要有對三維空間的理解能力，從二維到三維轉變的視圖、x軸y軸軸向與物體的位置關系。模型制作能力取決于對軟件的理解和熟悉程度。三維物體的生成主要是使用二維線對點線的編輯修改生成三維模型。還可使用高級命令編輯多邊形，通過點、線、面以及邊界層級的修改制作高難度的一體化模型。（3）攝像機位的布置。往往一個三維場景中會在不同高度和角度設置多個攝像機位來表現近景遠景以及不同角度的呈現?！霸谛Ч麍D制作中，光源是非常關鍵的環(huán)節(jié)，同時也是最有技巧性的，其中燈光和陰影將會對場景對象的質感造成嚴重影響”。（4）賦予VRay材質貼圖。（5）燈光的布光，分為3Dmax燈光系統(tǒng)和VRay燈光系統(tǒng)，兩者結合能夠達到相互補充。（6）渲染出圖階段。往往在測試出圖時會使用較小的數值來快速運算（見圖1）。調試到滿意效果時再將參數以及細分值調大，這樣可以節(jié)省計算時間。

2 室內場景燈光布光技術的實施過程

3Dmax中有三種類型的燈光。第一種是3D自帶的標準燈光，標準燈光有8種燈光類型。“泛光燈、區(qū)域聚光燈、區(qū)域泛光燈、目標聚光燈、自由聚光燈、自由平行光、天光、目標平行光?！?/p>

第二種是光度學燈光。有三種效果：目標燈光、自由燈光及mr天空入口光。光度學燈光主要通過創(chuàng)建的方向來確定照射的位置，燈光布光的類型一般選擇光度學Web，通過添加光度學文件來模擬射燈、臺筒燈、臺燈等不同型號的燈光產生的光斑效果。對過濾顏色的更改，控制燈光的顏色以及深淺。燈光照射的強度有兩種方式調節(jié)，一種是使用強度cd數值對其調節(jié)來控制，一種是使用結果強度控制百分比。圖2光度學燈光的布光方法中，在客廳實驗案例中燈光的布光使用了光度學Web添加光域網模擬筒燈的照射方式和光斑。

第三種是VRay渲染器的VRay燈光系統(tǒng)，共提供了四種燈光效：VRayLight、VRayIES、VRaySun、VRay環(huán)境燈。VRay渲染器渲染圖的背景下虛擬場景的燈光布光使用VRay燈光渲染效果更真實，出圖速度更高效。VRayLight也被稱為vr面片光，有三種類型平面——穹頂、球體和網格組成，最常用到的是平面，模擬天光、補光、人造光源等燈光效果。“VR-燈光的陰影比較真實，模擬真實燈光具有柔和和虛化的效果。但是VR-燈光會產生很多噪點。”增加燈光細分可以解決噪點問題。在測試出圖時細分值降低加快預覽效果，正式渲染時將細分數值參數設置為12～30。圖3為VRayLight的布光方法，在客廳實驗案例中采用了VRayLight面片光模擬燈帶的照射光源，室內的補光照明以及天光的照射。球形光模擬了臺燈的照射光斑。

在高效、真實的前提下選擇合適的燈光系統(tǒng)進行布光尤為重要。采用VRay燈光系統(tǒng)為主結合3D標準燈光系統(tǒng)將大大縮短渲染時間，獲得更真實的渲染效果。

3 攝像機研究及渲染

“3dsMax軟件中的攝像工具可以從不同范圍和角度進行場景目標的追蹤，設置攝像機的屬性可以調整場景物體的數量及創(chuàng)建方式，確定場景物體的位置和尺寸。”攝像機按類型可分為目標攝像機和自由攝像機。在構建面板中需要精準選擇攝像機類型，亦可在視口中的頂視圖點擊拖拉，創(chuàng)建攝像機。

VRay攝像機提供了七種類型的攝像機模式。第一種是默認攝像機，同標準攝像機效果類似，在一個平面上投射出要顯示的場景。第二種是球形攝像機，攝像機鏡頭是球狀，顯示出的三維場景投射在球面上，場景顯示的視角經過變形。第三種圓柱點攝像機，X軸向是球形攝像機的計算模式，而y軸向卻是標準攝像機的計算模式，可以理解為3d標準和球形相機的疊加效果。第四種是圓柱正交攝像機，X軸向是球形攝像機的計算模式，y軸向是平行排列，二維狀態(tài)沒有透視效果。第五種是盒形攝像機，將要呈現的場景按照盒狀的形式展開投射。第六種魚眼攝像機，類似魚的眼睛，是一種大角度攝像的拍攝方式，視野變大，物體變形較為明顯。第七種是變形球攝像機。VRay攝相機的參數值也決定著投射的效果：景深表示模擬攝像機的景深，光圈數值越小，景深會越大，圖像則較為清晰?！皩Ray渲染器渲染速度存在影響的因素主要包括模型因素、材質因素和燈光因素。其中，較快速度的VRay渲染器渲染是指VRay渲染器中圖像渲染的參數調節(jié)十分簡單，并且整個渲染過程所需的時間較短。”

4 VRay材質貼圖實施

VRay渲染系統(tǒng)擁有自己專用材質球，應用系統(tǒng)提供的專用材質球，可使虛擬場景獲得更加真實的照明實感效果，此功能使得該軟件在渲染速度和控制反射折射的參數應用中，處于同類引擎中靠前地位。

在材質編輯器中選擇Standard標準材質球，進入材質貼圖瀏覽器選擇VRayMtl即可切換為VRay材質。VRay渲染效果中VRay材質貼圖是通過漫反射、反射以及折射的參數來控制材質的不同質感，效果更真實。

5 結束語

在布光系統(tǒng)的使用上，3Dmax燈光系統(tǒng)和VRay燈光系統(tǒng)相互結合相互補充，在效果圖表現中起到關鍵作用。在布光的過程中，搭配的燈光系統(tǒng)也需要根據應用領域的情況來針對性地布光和調試。

參考文獻：

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