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FinalRender渲染器
类型：整理 | 来自：86CG | 时间：2006-11-6 |
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Final Render渲染终结者
近年来，由于PC的普及化，很多著名的3D软件制造商开始将以前只能在高端平台运行的3D软件逐渐的移植到PC上来——有些甚至是在PC平台上重新编写的源代码。maya、XSI的出现，更是在好莱坞的影片中大放光彩；3dsmax也是不甘落后，尽快升级到4.0版本，不久便更新到4.2，最近又发布了4.26_intel的优化补丁。同时，像Digimation、Cebas这样的大型插件开发厂商也紧随其后，不断的推陈出新。除了将其原有的插件进行升级之外，还开发出了一些带有“新概念、新技术”的独特插件，尤其是Cebas出品的finalRender和ThinkingParticles更是惹人抢眼，让人叫绝！有很多功能甚至是maya和XSI所望尘莫及的……这回在此讨论的内容便是其中之一——finalRender。顾名思义，这是一款3dsmax的“渲染系统”插件。
虽然finalRender是一个渲染系统插件，但它却与同类插件有着明显的不同。finalRender不像Mental Ray和Brazil一样，出现在Current Renderers展卷栏里，而是分散的在3dsmax里集成组织，使之自然的成为一个整体——这也是其与众不同的地方；但最主要的功能参数还是在finalRender这一新增的材质里。
因为finalRender渲染系统的参数较多，学习起来可能有些困难；尤其是对一些没有接触过其它渲染器的朋友来说，有些概念甚至较难理解。因此，先在这里简单的介绍一下finalRender的新增功能，之后将会有详细的举例，以便大家更好理解。 快速的全局照明GI和焦散caustics 要评价一个渲染器的优劣有很多方面，尤其是全局照明GI和焦散caustics的表现。这两个功能并不是finalRender独有的；在其之前，移植在3dsmax的mental ray和最近才宣布正式版的brazil都有这两种功能。比较来说，finalRender的全局照明无论是在最终效果上，还是在渲染速度上都可以说是后两者所无法比拟的；但是，对于焦散效果,我个人认为mental ray还是比较好的——解释一下，在这里说的“焦散”指的是一般类似玻璃材质的焦散，并不包含体积光的焦散；体积光的焦散是finalRender的新特性，mental ray和brazil就目前的版本而言，还没有此功能。不过，对于一个既有全局照明，又要产生焦散的3D场景来说，finalRender便是最好的选择；因为全局照明所花费的渲染时间要比计算焦散的时间长很多。 最新HDRI（High Dynamic Range Image:高动态范围图像）技术： 谈起finalRender的HDRI，可以说是最让我兴奋的一项功能，甚至可以说是神奇！其实HDRI不能算作是一种新的技术：自从3dsmax R1的版本起，就已经内置了允许使用bitmap格式真实贴图的功能，通过调节output展卷栏下的数值来改变贴图的颜色和光亮度——这便是现在finalRender的HDRI雏形（现在的3dsmax版本依然保留此功能，并做了升级）。利用finalRender的HDRI技术，用户可以选一张hdr格式的图像来作为3D场景中的环境光源照亮物体，这样会使得渲染出来的图像更加自然和*真。简单点说，HDRI的概念就是表达颜色的真正数值。
最新的Brazil_0_3_55_beta版增加了3S和HDRI的功能；之前brazil的HDRI只是一种全局照明“虚拟”出来的而已，以后会将上图举例作一解释。如果读者仍是对HDRI的概念不甚理解，请与此查阅相关的http://www.debevec.org/~debevec/Research/HDR/
http://www.debevec.org/~debevec/Probes/ 独特的次表面光线分散效果（3S） finalRender是市面上第一个提供加强版次表面光线分散效果（sub-surface light scattering effects，简称3S）的渲染器，它能让内部的物体在外部的物体上产生真实的阴影效果；尤其是在制作类似人类皮肤、玉器、水果、蜡烛等半透明的效果上，堪称一绝。 实用的illustrator finalRender的illustrator是一个简单的勾线绘边功能，它能直接渲染出物体自身的轮廓线、物体背后的隐藏线以及物体和物体之间的交叉线等……最厉害的是3D场景中的物体都可以使用3dsmax的任何材质而计算出物体的明暗层次，这样便能模拟一种独特的NPR（non-photo reality）二维效果。当然，如果用户制作的动画追求的是一种平面化的纯二维效果，那么最好是使用其他的工具了——例如：Digimation出品的illustrate！就是一个较好的选择。 新型的纹理工具Textures Baker finalRender自带了一种纹理工具Textures Baker，简称为tBaker；它是由特殊的tBaker meterial和utility两部分组成。在制作游戏的时候，用户常常会使用位图文档来制作3D场景中灯光照明和投射阴影的效果，每张位图是通过物件表面和物体本身建立的，而tBaker就是让用户从标准光源或是finalrender整体灯光照明控制器区建立灯光贴图的模块工具。使用tBaker便可将任何的投影效果转换为位图文档来表现；透过这种单纯带有光影的位图（其实是将灯光贴图与纹理贴图作了一个乘法运算），不需打光就可以表现整体光线照明的效果。（如图6所示；图7是利用tBaker工具得到的位图文档） 先进的体积光效（Volume Lights） finalRender的体积光效有自己独立的光能设定界面（Volume Energy Graph），用法类似于3dsmax的Track View。用户只需要增加或删除光能控制点来调节曲线的形状即可（如图8所示）。更有用的是，3dsmax自带的任何3D材质都可以通过finalRender的Volume Lights，而做出各种各样的神奇效果（如图9所示）。不仅如此，它还具有先进的体积光聚焦（Volume Caustic Rendering）功能（如图10所示），使得finalRender的caustics有更加完美的表现。 增加的灯光和阴影类型 finalRender安装好之后，会在灯光创建的面板里增加三种灯光类型：物体光（fRObjLight）、粒子光（fRPartLight）和柱形光（CylinderLight）；并且在灯光的Shadow Parameters展卷栏里增加两种阴影类型：fR阴影贴图（fRShadowMap）和fR软阴影（fRSoftShadows）。同时，finalRender提供了让用户使用3dsmax预设的阴影产生器。这样finalRender将更准确的模拟出真实世界里间接光源（例如：墙面）的光线反射以及具有一定面积或体积的光源辐射而产生的阴影效果。 增强的贴图抗锯齿功能（Texture AA）
一个较好的渲染器必须要有良好和适当的抗锯齿功能。finalRender用它自己新增的贴图抗锯齿属性“forward Adaptive”，来减少贴图的闪烁，使得贴图的边缘有一个平滑的过渡，从而保证即使在最差的环境下也能得到较好的图像品质 。不过用户需要注意的是：要想使用这个功能，必须要将3dsmax升级到4.2版本，否则无法使用！ 其实finalRender的功能远不止如此，比如它也有景深和鱼眼效果，不过和以上的功能比起来，实在是有些不足挂齿。然而，据官方发布的消息称，finalRender有上百个特色功能。究竟有没有这么多，那就只好等着您再去发现了……下面将通过几例场景来了解finalRender的具体用法。（在使用光盘上的场景之前，请将finalRender\Maps里的贴图复制到3dsmax相对应的贴图路径下。） finalRender材质的基本应用
打开光盘上的预备场景finalRender\fR1_refraction.max，场景中存在四个球体和两个box物体，它们都已经赋予了简单的Standard材质。首先来测试一下finalRender材质的折射效果。打开材质编辑器，将赋予Box02的材质球更改为finalRender材质。根据以往制作玻璃材质的经验，要把finalRender材质的Ambient和Diffuse都调节为100%的纯黑色——RGB值全是0；然后，再增加一些高光属性值。打开显示背景开关，降低不透明度参数Opacity到10。渲染一下透视图，您就可以看到简单的折射效果了——在Box02的边缘处尤为明显。 打开finalRender Parameters展卷栏，可以看到有一些参数是比较熟悉的。 Transparency Falloff和Wire是Standard材质原有的参数， Reflections和Refraction便是分别控制反射和折射的参数（有一些参数是相同的）， 最上面的Globals参数稍后才会用到。 先看看Refraction的参数： IOR是折射率——真空时，该值取1。通过右边的灰色按钮，可以放置一个贴图来控制折射率，也就是常说的折射贴图。当使用折射贴图时，Ｍin IOR（最小折射率）这个参数才起作用。因为折射贴图是通过自身像素的灰度级来控制折射率的，该值就是定义折射贴图中灰度级最低的像素所表示的折射率。 Ｍin Smp（最小采样率）和Ｍax Smp（最大采样率） 这两个参数只作用于模糊折射（Blurry Refraction）——当Glossiness小于100的情况，它们的含义是物体上的每个点折射出的光线数目。Ｍin Smp较低的值会使图像产生一些杂点和颗粒，同时会影响渲染速度； Ｍax Smp主要是为了提高渲染质量，防止错误的发生。 Glossiness则定义了物体表面折射区域的模糊数量。较大的值，会使得折射效果清晰、锐化；较低的值，会使得折射模糊，渲染也会变得很慢！和IOR相似，该参数也可以用一张贴图来控制。 明白了这么多的参数，让我们再回到刚才的场景试试吧。将IOR调至为0.5，观察渲染的结果；再调至为2.5，看看有什么变化。之后再将IOR恢复为默认值1.5。接着，再来观察一下Glossiness对渲染结果的影响。将Glossiness降为50进行渲染——渲染应该是比较慢的了，不过有一些模糊的效果了。再把Ｍin Smp从8减小到1，Ｍax Smp保持为32，渲染透视图观看结果。这次快了很多吧，而且模糊的比刚才还“明显”，有些像“毛玻璃”的效果了。这时还可以给这块“毛玻璃”改变一下颜色：改变Filter的RGB值为R=128，G=151，B=251，渲染透视图。有些偏绿吧，那是因为Opacity太低的缘故。将Opacity改为50，同时，选择Transparency Falloff的In模式（默认模式），把右边的数量值Amt增大到90，观察渲染结果。
因为finalRender渲染系统的参数较多，学习起来可能有些困难；尤其是对一些没有接触过其它渲染器的朋友来说，有些概念甚至较难理解。因此，先在这里简单的介绍一下finalRender的新增功能，之后将会有详细的举例，以便大家更好理解。 快速的全局照明GI和焦散caustics 要评价一个渲染器的优劣有很多方面，尤其是全局照明GI和焦散caustics的表现。这两个功能并不是finalRender独有的；在其之前，移植在3dsmax的mental ray和最近才宣布正式版的brazil都有这两种功能。比较来说，finalRender的全局照明无论是在最终效果上，还是在渲染速度上都可以说是后两者所无法比拟的；但是，对于焦散效果,我个人认为mental ray还是比较好的——解释一下，在这里说的“焦散”指的是一般类似玻璃材质的焦散，并不包含体积光的焦散；体积光的焦散是finalRender的新特性，mental ray和brazil就目前的版本而言，还没有此功能。不过，对于一个既有全局照明，又要产生焦散的3D场景来说，finalRender便是最好的选择；因为全局照明所花费的渲染时间要比计算焦散的时间长很多。 最新HDRI（High Dynamic Range Image:高动态范围图像）技术： 谈起finalRender的HDRI，可以说是最让我兴奋的一项功能，甚至可以说是神奇！其实HDRI不能算作是一种新的技术：自从3dsmax R1的版本起，就已经内置了允许使用bitmap格式真实贴图的功能，通过调节output展卷栏下的数值来改变贴图的颜色和光亮度——这便是现在finalRender的HDRI雏形（现在的3dsmax版本依然保留此功能，并做了升级）。利用finalRender的HDRI技术，用户可以选一张hdr格式的图像来作为3D场景中的环境光源照亮物体，这样会使得渲染出来的图像更加自然和*真。简单点说，HDRI的概念就是表达颜色的真正数值。
最新的Brazil_0_3_55_beta版增加了3S和HDRI的功能；之前brazil的HDRI只是一种全局照明“虚拟”出来的而已，以后会将上图举例作一解释。如果读者仍是对HDRI的概念不甚理解，请与此查阅相关的http://www.debevec.org/~debevec/Research/HDR/
http://www.debevec.org/~debevec/Probes/ 独特的次表面光线分散效果（3S） finalRender是市面上第一个提供加强版次表面光线分散效果（sub-surface light scattering effects，简称3S）的渲染器，它能让内部的物体在外部的物体上产生真实的阴影效果；尤其是在制作类似人类皮肤、玉器、水果、蜡烛等半透明的效果上，堪称一绝。 实用的illustrator finalRender的illustrator是一个简单的勾线绘边功能，它能直接渲染出物体自身的轮廓线、物体背后的隐藏线以及物体和物体之间的交叉线等……最厉害的是3D场景中的物体都可以使用3dsmax的任何材质而计算出物体的明暗层次，这样便能模拟一种独特的NPR（non-photo reality）二维效果。当然，如果用户制作的动画追求的是一种平面化的纯二维效果，那么最好是使用其他的工具了——例如：Digimation出品的illustrate！就是一个较好的选择。 新型的纹理工具Textures Baker finalRender自带了一种纹理工具Textures Baker，简称为tBaker；它是由特殊的tBaker meterial和utility两部分组成。在制作游戏的时候，用户常常会使用位图文档来制作3D场景中灯光照明和投射阴影的效果，每张位图是通过物件表面和物体本身建立的，而tBaker就是让用户从标准光源或是finalrender整体灯光照明控制器区建立灯光贴图的模块工具。使用tBaker便可将任何的投影效果转换为位图文档来表现；透过这种单纯带有光影的位图（其实是将灯光贴图与纹理贴图作了一个乘法运算），不需打光就可以表现整体光线照明的效果。（如图6所示；图7是利用tBaker工具得到的位图文档） 先进的体积光效（Volume Lights） finalRender的体积光效有自己独立的光能设定界面（Volume Energy Graph），用法类似于3dsmax的Track View。用户只需要增加或删除光能控制点来调节曲线的形状即可（如图8所示）。更有用的是，3dsmax自带的任何3D材质都可以通过finalRender的Volume Lights，而做出各种各样的神奇效果（如图9所示）。不仅如此，它还具有先进的体积光聚焦（Volume Caustic Rendering）功能（如图10所示），使得finalRender的caustics有更加完美的表现。 增加的灯光和阴影类型 finalRender安装好之后，会在灯光创建的面板里增加三种灯光类型：物体光（fRObjLight）、粒子光（fRPartLight）和柱形光（CylinderLight）；并且在灯光的Shadow Parameters展卷栏里增加两种阴影类型：fR阴影贴图（fRShadowMap）和fR软阴影（fRSoftShadows）。同时，finalRender提供了让用户使用3dsmax预设的阴影产生器。这样finalRender将更准确的模拟出真实世界里间接光源（例如：墙面）的光线反射以及具有一定面积或体积的光源辐射而产生的阴影效果。 增强的贴图抗锯齿功能（Texture AA）
一个较好的渲染器必须要有良好和适当的抗锯齿功能。finalRender用它自己新增的贴图抗锯齿属性“forward Adaptive”，来减少贴图的闪烁，使得贴图的边缘有一个平滑的过渡，从而保证即使在最差的环境下也能得到较好的图像品质 。不过用户需要注意的是：要想使用这个功能，必须要将3dsmax升级到4.2版本，否则无法使用！ 其实finalRender的功能远不止如此，比如它也有景深和鱼眼效果，不过和以上的功能比起来，实在是有些不足挂齿。然而，据官方发布的消息称，finalRender有上百个特色功能。究竟有没有这么多，那就只好等着您再去发现了……下面将通过几例场景来了解finalRender的具体用法。（在使用光盘上的场景之前，请将finalRender\Maps里的贴图复制到3dsmax相对应的贴图路径下。） finalRender材质的基本应用
打开光盘上的预备场景finalRender\fR1_refraction.max，场景中存在四个球体和两个box物体，它们都已经赋予了简单的Standard材质。首先来测试一下finalRender材质的折射效果。打开材质编辑器，将赋予Box02的材质球更改为finalRender材质。根据以往制作玻璃材质的经验，要把finalRender材质的Ambient和Diffuse都调节为100%的纯黑色——RGB值全是0；然后，再增加一些高光属性值。打开显示背景开关，降低不透明度参数Opacity到10。渲染一下透视图，您就可以看到简单的折射效果了——在Box02的边缘处尤为明显。 打开finalRender Parameters展卷栏，可以看到有一些参数是比较熟悉的。 Transparency Falloff和Wire是Standard材质原有的参数， Reflections和Refraction便是分别控制反射和折射的参数（有一些参数是相同的）， 最上面的Globals参数稍后才会用到。 先看看Refraction的参数： IOR是折射率——真空时，该值取1。通过右边的灰色按钮，可以放置一个贴图来控制折射率，也就是常说的折射贴图。当使用折射贴图时，Ｍin IOR（最小折射率）这个参数才起作用。因为折射贴图是通过自身像素的灰度级来控制折射率的，该值就是定义折射贴图中灰度级最低的像素所表示的折射率。 Ｍin Smp（最小采样率）和Ｍax Smp（最大采样率） 这两个参数只作用于模糊折射（Blurry Refraction）——当Glossiness小于100的情况，它们的含义是物体上的每个点折射出的光线数目。Ｍin Smp较低的值会使图像产生一些杂点和颗粒，同时会影响渲染速度； Ｍax Smp主要是为了提高渲染质量，防止错误的发生。 Glossiness则定义了物体表面折射区域的模糊数量。较大的值，会使得折射效果清晰、锐化；较低的值，会使得折射模糊，渲染也会变得很慢！和IOR相似，该参数也可以用一张贴图来控制。 明白了这么多的参数，让我们再回到刚才的场景试试吧。将IOR调至为0.5，观察渲染的结果；再调至为2.5，看看有什么变化。之后再将IOR恢复为默认值1.5。接着，再来观察一下Glossiness对渲染结果的影响。将Glossiness降为50进行渲染——渲染应该是比较慢的了，不过有一些模糊的效果了。再把Ｍin Smp从8减小到1，Ｍax Smp保持为32，渲染透视图观看结果。这次快了很多吧，而且模糊的比刚才还“明显”，有些像“毛玻璃”的效果了。这时还可以给这块“毛玻璃”改变一下颜色：改变Filter的RGB值为R=128，G=151，B=251，渲染透视图。有些偏绿吧，那是因为Opacity太低的缘故。将Opacity改为50，同时，选择Transparency Falloff的In模式（默认模式），把右边的数量值Amt增大到90，观察渲染结果。
