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1、第八章 灯光,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。 其中光线是画面视觉信息与视觉造型的基础，没有光便无法体现物体的形状、质感和颜色。通过本章学习和掌握灯光的种类和使用方法,8.1 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。
2、 在3ds max中为场景设置灯光时，首先应当明确场景要模拟的是自然照明效果还是人工照明效果，然后在场景中创建灯光效果。,8.1.1 自然光、人造光和环境光,1. 自然光 自然光也就是阳光，它是来自单一光源的平行光线，照明方向和角度会随着时间、季节等因素的变化而改变。 在3ds Max中提供了多种模拟阳光的方式，标准灯光中的【平行光】，无论是目标平行光还是自由平行光，一盏就足以作为日照场景的光源。 如图所示的效果就是模拟的晴天时的阳光照射。,8.1.1 自然光、人造光和环境光,2. 人造光 无论是室内还是室外效果，都需要使用多盏灯光。 在3ds Max场景中，【目标聚光灯】通常是最好的“主灯光
3、”，无论是其他聚光灯还是泛光灯，都适合作为“辅助灯光”。 如图所示的效果就是模拟的人造光效果。,8.1.1 自然光、人造光和环境光,3. 环境光 环境光是照亮整个场景的常规光线。这种光具有均匀的强度，并且属于均质漫反射，它不具有可辨别的光源和方向。 默认情况下，场景中没有环境光，如果在带有默认环境光设置的模型上检查最黑色的阴影，无法辨别出曲面，因为它没有任何灯光照亮。场景中的阴影不会比环境光的颜色暗，这就是通常要将环境光设置为黑色（默认色）的原因。,无环境光 低环境光 可调环境光,8.1.2 标准的照明方法,在3ds max中进行照明，一般使用标准的照明方法，即三光源照明方案和区域照明方案。
4、标准照明就是在一个场景中使用一个主要灯和两个次要灯，主要的灯用来照亮场景，次要的灯用来照亮局部。,8.1.3 阴影,阴影是对象后面灯光变暗的区域。 在3ds max中支持如下几种类型的阴影：,无阴影 阴影贴图 区域阴影 光线跟踪阴影,8.2 灯光类型,在3ds Max中包括多种不同的灯光，不同灯光主要的差别是光线在场景中的表现。 当场景中没有设置光源时，3ds Max提供了一个默认的照明设置，以便有效地观看场景。 默认光源为工作提供了充足的照明，但它并不适合于最后的渲染结果。,默认的光源是放在场景中对角线节点处的两盏泛光灯，以场景的中心（即坐标系原点）为准，一盏灯在前上方，一盏灯在后下方。,在
5、3ds max场景中默认的灯光数量可以是1或2，并且可以将默认的灯光添加到当前场景中。 当默认灯光被添加到场景中后，便可以同其他光源一样对它的参数以及位置等进行调整。 配置方法：【视图】【视口配置】。,8.2 灯光类型,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3ds max 2011灯光面板的下拉列表中，有“标准”和“光度学”两种灯光类型。 “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”。,8.2.1 聚灯光,1、目标聚光灯 目标聚光灯产生锥形的照射区域，
6、在照射区以外的物体不受灯光影响。,8.2.1 聚灯光,1、目标聚光灯 “目标聚光灯”是3ds max 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。,2、自由聚光灯 自由聚光灯产生锥形照射区域，它是一种受限制的目标聚光灯，因为只能
7、控制它的整个图标，而无法在视图中分别对发射点和目标点进行调节，但可以通过主工具栏中的旋转工具来改变其投影方向。 它的优点是不会在视图中改变投射范围，特别适合用作一些动画的灯光，例如摇晃的船桅灯、晃动的手电筒、舞台上的投射灯等。,3、mr区域聚光灯 mr区域聚光灯在使用mental ray渲染器进行渲染时，可以从矩形或圆形区域发射光线，产生柔和的照明和阴影。 而在使用3ds Max默认扫描线渲染器时，其效果等同于标准的聚光灯。,8.2.2 泛光灯,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3ds max 2011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
8、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。,8.2.2 泛光灯,1、泛光灯 泛光灯向四周发散光线，标准的泛光灯用来照亮场景，它的优点是易于建立和调节，不用考虑是否有对象在范围外而不被照射；缺点就是不能创建太多，否则显得无层次感。泛光灯用于将“辅助照明”添加到场景中，或模拟点光源。 泛光灯可以投射阴影和投影，单个投射阴影的泛光灯等同于6盏聚光灯的效果，从中心指向外侧。另外泛光灯常用来模拟灯泡、台灯等光源对象。,8.2.2 泛光灯,2、mr区域泛光灯 当使用mental
9、 ray渲染器进行渲染时，区域泛光灯可以从球体或圆柱体区域发射光线，而不是从点光源发射光线。 而在使用3ds Max默认扫描线渲染器时，其效果等同于标准的泛光灯。,8.2.3 平行光,平行光包括目标平行光和自由平行光两种。 1、目标平行光 目标平行光产生单方向的平行照射区域，与目标聚光灯的区别是照射区域呈圆柱形或矩形，而不是“锥形”。 平行光主要用于模拟阳光的照射，对于户外场景尤为适用。如果作为体积光源，可以产生一个光柱，常用来模拟探照灯、激光光束等特殊效果。,8.2.3 平行光,2、自由平行光 自由平行光产生平行的照射区域。它其实是一种受限制的目标平行光，在视图中，它的投射点和目标点不可分别
10、调节，只能进行整体移动或旋转，这样可以保证照射范围不发生改变。 如果对灯光的范围有固定要求，尤其是在灯光的动画中，这是一个非常好的选择。,8.2.4 天光,天光能够模拟日光照射，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。 在3ds max中有多种模拟日光照射效果的方法，但如果配合“光线跟踪”渲染方式的话，天光往往更生动。,8.2.5 灯光的共同参数卷展栏,在3ds Max中除了天光之外，所有不同的灯光对象都共享一套控制参数，它们控制着灯光的最基本特征，包括： 【常规参数】 【强度/颜色/衰减】 【高级效果】 【阴影参数】 【阴影贴图参数】 【大气和效果
11、】等。,1.【常规参数】卷展栏,该卷展栏主要控制对灯光的开启与关闭、排除或包含，以及阴影方式。在“修改命令面板”中，还可以用于控制目标物体、改变灯光类型。,（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。 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
12、点来改变这个距离值。,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”、“mental ray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。 排除：单击“排除”按钮，将弹出灯光的“排除/包含”对话框，如图。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,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
13、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，但显示投射阴影。,单击“投射阴影”和“排除”两个单选按钮，右侧列表框中的球体在灯光启用阴影的情况下将没有阴影效果：,单击“投影阴影”和“排除”两个单选按钮，表示显示球体但不显示阴影。,2.【强度/颜色/衰减】卷展栏,该卷展栏是标准的附加参数卷展栏，主要对灯光的颜色、强度以及灯光的衰减进行设
14、置。,“倍增”数值框中的数值为灯光的亮度倍率，数值越大光线越强，反之越小，系统默认的灯光亮度为1.0。单击“倍增”数值框后面的色块，可设置灯光的颜色。,类型：“类型”下拉列表中包括“无”、“倒数”和“平方反比”三个选项。三者的差异之处在于其计算衰减的程序不同。具体表现为按照顺序，三种衰减程度逐渐加强。 开始：指的是衰减的近远值，值越大，灯光强度越强。 显示：选中后，在视图中将会显示光源的衰减范围。,（1）“衰退”选项组,a)未选中“显示”复选框 b)选中“显示”复选框,“近距衰减”选项组用于设定系统光源衰减的最小距离，如果对象与光源的距离小于这个值，那么光源是照不到它的。 开始/结束：“开始”
15、和“结束”两个数值框的数值用于控制光源衰减的范围。 使用：选中后，衰减参数才能起作用。 显示：选中后，衰减的开始和结束范围将会用线框在视图中显示，便于观察。,（2）“近距衰减”选项组,（3）“远距衰减”选项组,a)使用“衰减” b)不使用“衰减”,“远距衰减”选项组用于设定光源衰减的最大距离，如果物体在这个距离之外，光线也不会照射到这个物体上。 在视图中创建一个简单场景，我们即可观察灯光衰减的效果，如图所示。,3.【高级效果】卷展栏,该卷展栏提供了灯光影响曲面方式的控件，包括很多微调和投影灯的设置。 可以通过选择要投影灯光的贴图，使灯光对象成为一个投影，投影的贴图可以是静止的图像或动画。,4.
16、【阴影参数】卷展栏,该卷展栏用于控制阴影的颜色、浓度以及是否使用贴图来代替颜色作为阴影。,颜色：单击“对象阴影”选项组中的“颜色”块，可对阴影进行颜色的调节。 密度：“密度”数值框中的数值代表阴影的浓度。数值越大阴影浓度越大，如图所示为不同“密度”值的比较。,（1）“对象阴影”选项组,a）“密度”值为0.8 b) “密度”值为3,贴图：选中“贴图”复选框后，单击右面的 按钮，可选择阴影的贴图，即用一幅位图来代替单纯的颜色。 灯光影响阴影颜色：选中后，阴影的颜色会与灯光的颜色进行计算得到一个综合颜色。,“大气阴影”选项组可使大气效果产生阴影。 启用：选中后，大气的效果发生作用。 不透明度：用于设
17、置阴影的透明程度。 颜色量：用于设置阴影颜色与大气颜色的混合程度。,（2）“大气阴影”选项组,“光度学”灯光用于创建荧光灯管或是霓红灯的效果，它使用光度学（光能）值，通过这些值可以精确地定义灯光，就像在真实世界一样。 用户可以创建具有各种分布和颜色特性的灯光，或导入制造商提供的特定光度学文件。 “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。,8.3 “光度学”灯光,1、目标灯光 目标灯光具有可以用于指向灯光的目标子对象，可采用球形分布、聚光灯分布
18、以及Web分布方式。,8.3.1 “光度学”灯光的类型,2、自由灯光 自由灯光不具备目标子对象，可以通过使用变换瞄准它。自由灯光采用球形分布、聚光灯分布以及Web分布。,8.3.1 “光度学”灯光的类型,3. mr Sky门户 mr(mental ray)Sky(天空)门户对象提供了一种“聚集”内部场景中的现有天空照明的有效方法，无需高度最终聚集或全局照明设置(这会使渲染时间过长)。 实际上，门户就是一个区域灯光，从环境中导出其亮度和颜色。,8.3.1 “光度学”灯光的类型,8.3.2 光度学灯光的分布功能,光度学灯光具有4种分布方式：统一球形、统一漫反射、聚光灯和光度学Web。 1. 统一球
19、形 统一球形分布，如其名称所示，可在各个方向上均匀分布灯光，如图所示。,8.3.2 光度学灯光的分布功能,2. 统一漫反射 统一漫反射分布仅在半球体重发射漫反射灯光，就如同从某个表面发射灯光一样，如图所示。,3. 聚光灯 聚光灯分布像闪光灯一样投影集中的光束，在剧院中或桅灯投影下面的聚光，如图所示，当灯光光束角度的强度衰减到50%时，区域角度的强度值会逐渐减少并接近0。,8.3.2 光度学灯光的分布功能,8.3.2 光度学灯光的分布功能,4. 光度学Web 该分布使用光度学Web定义分布灯光。光域网是光源的灯光强度分布的3D表示。Web定义存储在文件中，许多照明制造商可以提供其产品建模的Web
20、文件。,8.3.4 用于生成阴影的灯光图形,如果所选分布影响灯光在场景中的扩散方式时，灯光图形会影响对象投影阴影的方式。此设置需单独进行选择。通常，较大区域的投影阴影较柔和。在【图形/区域阴影】卷展栏中可以设置生成阴影的灯光图形。,点光源：效果就像几何点(如裸灯泡)在发射灯光一样。 线：效果就像线形(如荧光灯)在发射灯光一样。 矩形：效果就像矩形区域(如天光)发射灯光一样。 圆形：效果就像圆形(如圆形舷窗)在发射灯光一样。 球体：效果就像球体(如球形照明器材)在发射灯光一样。 圆柱体：效果就像圆柱体(如管形照明器材)在发射灯光一样。,8.3.4 用于生成阴影的灯光图形,8.3.4 用于生成阴影的灯光图形,点光源,8.3.4 用于生成阴影的灯光图形,线光源,矩形光源,圆形光源,球形光源,8.3.4 用于生成阴影的灯光图形,8.3.4 用于生成阴影的灯光图形,圆柱体光源,