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FinalRender渲染器

类型:整理 | 来自:86CG | 时间:2006-11-6 |  点击:
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  现在来了解一下Globals参数有哪些特性。按下Advanced Controls按钮(按下后会变为黄色),相应的出现了很多参数。

  Split(分离)、Advanced Fresnel(高级菲涅尔)和Metallic(金属)是三种不同的Raytrace计算方式。

  Split算法符合物理学的反射和折射定律,是一种理想的、简单的算法。

  而Advanced Fresnel是一种基于现实的算法。物理学家Fresnel发现:现实生活中,很多物体表面并没有一个完美的“反射”,即入射角不等于反射角;同时,反射和折射的光强度是受视角影响的——在视角的边缘处,反射和折射得到了加强,而在视角的正中方向,根本不存在反射和折射!例如像车漆的反光。在使用这种方式计算时,一定要配合调整Fresnel IOR参数。

  Fresnel IOR定义了反射和折射的最大角度。当取值为4时,会与Split方式有相同的“完美”效果。取值较低时,就会在物体的边缘产生高光。

  Metallic计算方式可以理解是更为复杂的、多个轴向的Fresnel算法。它也有一个特殊的控制选项:

  Spectral;这个功能是模拟真实环境中类似玻璃的物品由于反射的折射的原因,会在边缘产生一些五颜六色的光谱效果。Amount值越大,效果越明显。

  Balance是控制光谱颜色渐变中心点的位置。值为-1时,物体中心点的颜色是Direct Angle的颜色;值为1时,物体中心点的颜色是Direct Angle和Grazing Angle的平均颜色(这仅是个人的一些经验;后面的举例会有解释)。

  Direct Angle定义了面向摄像机的物体表面的反射颜色,此值需要Amount调解才能看出效果;

  而Grazing Angle则定义了远离摄像机的物体表面的反射颜色。在Direct Angle和Grazing Angle之间,计算机会自动的进行插值运算。需要注意的是:在进行插值运算时,颜色信息是以HSV计算的,而不是RGB!以上所说的一些参数特性,据我个人的观点,对反射效果较为明显。

  以后会有举例;现在继续来了解面板里的其它参数。确定使Glossiness有效,并将其值恢复为100;勾选Blur Reflections/Refractions选项,强度Amount默认值为2(如图1.12所示)。渲染透视图观看结果(如图1.13所示)。很明显,这次渲染出的模糊效果跟刚才降低Glossiness产生出的效果有极大的不同,并且渲染速度比较快。这种模糊只能进行一次计算;如果有二次反射或折射的话,这种模糊就会失效。到底哪种效果比较好,那就要看您的喜好和场景需要了。取消Blur选项,勾选Refraction的Absorption(吸收),并将其值增大至100,再次渲染(如图1.14所示)。这次又有些“茶玻璃”的效果了;

  Absorption是模拟反射或折射时,光线被吸收的参数。值越大,光线吸收的越多,“玻璃”也就越暗。与现实相反——当取负值时,“玻璃”会变得明亮。接下来四个控制范围的参数与3dsmax内置的灯光参数相似:

  Near Start和Near End是控制折射增强的范围;
  Far Start和Far End是控制折射减弱的范围。
  Decay(衰减)有三个选项: None(无衰减)、Inverse(一次衰减)和Inverse Square(二次衰减)。当不使用范围参数时,折射或反射的Decay(衰减)点是起始于物体表面的;当勾选Near Start和Near End时,Decay(衰减)点是从Near End开始计算的。而Decay(衰减)的结束点是由Far End来决定的。如果没有勾选Far Start、Far End选项,则Decay(衰减)的结束点是在无穷远处。说了这么多,也许有些糊涂了。

  简单的小结一下:四个范围参数是控制Decay(衰减)起始点和结束点的位置;Decay(衰减)的三个选项是定义衰减按照哪一个公式进行计算。

  Translucency(半透明)这个选项主要是解决半透明物体投射阴影和背面的光照问题。如果场景里有计算半透明物体的折射或反射时,一定要打开该选项;否则有可能将半透明物体渲染成黑影。勾选Translucency(半透明),渲染透视图观察结果(如图1.15所示)。这次渲染出来的“玻璃”有些发白,因为在计算折射时,不仅计算了从前面穿过“玻璃”到达后面的光线,同时,也计算了从后面穿过“玻璃”到达前面的光线;这就使得“玻璃”前面的光线数增多,所以“玻璃”看上去就有些发白了。

  下面的Internal Reflection(内部反射)选项就比较好理解了。因为实际的“玻璃”是有厚度的,许多光线在穿过“玻璃”之前,要在“玻璃”的内部发生很多次的反射——这个就是让您考虑是否计算内部反射的选项。使用这个选项时还应注意一点:因为折射率的原因,有些光线在进入“玻璃”之后只能发生反射,而不会折射,所以这样的光线会在玻璃的内部不停的反射传播——这也是玻璃纤维的制作原理。

  在finalRender的世界里,对于这种情况来说,计算机是不会无休止的计算下去的。这就需要一个参数来定义反射的最大次数,即反射的最大深度Reflection Depth。

  同理,折射也是需要一个这样的参数的——Refraction Depth。finalRender的Reflection Depth和Refraction Depth是出现在fR Globals(全局参数)单独的窗口里的(如图1.16所示)。理解这个参数的最好方法是把Refraction Depth从0调节到4(默认值为9),并且逐次观看渲染结果。关于其它的全局参数以后会谈到
接着是Refract Material-ID选项。勾选此项,记录材质的ID号,可用于发光特效或Video Post里。而Reflect Material-ID(反射材质ID)选项也是这种功能。Reflection Maps的Dimming选项会使反射贴图的变得暗淡;3dsmax的Standard材质也有这个选项(如图1.17所示)。

  Anisotropy(各向异性)有两种算法:

  Align to Object UV和Align to Object UV。前者是以物体本身来计算的,后者是以相机的视角来计算的。

  Anisotropy这种效果只能用于模糊反射,而一般的反射和折射不能进行计算。

  Anisotropy参数是各向异性的强度,取值范围是0~100;
Orientation参数是控制各向异性的反射方向,取值范围是0~180。
Blurry Refl/Refr Method(模糊反射/折射算法)是影响渲染速度的一个选项,默认是Fast;

  当选择Accurate时,渲染会减慢。一般用默认值即可。如果场景里有两个或两个以上的物体需要模糊反射或模糊折射的计算,那么选择此项可以得到较为准确的渲染结果。

  Relaxed Highlights是一个较有意思的选项,它可将高光单独提取出来而形成一个“alpha层”,这样做的好处是可以控制高光受到Diffuse颜色影响的强弱。

  下面的Amount参数就是控制其强弱的。当Amount=100时,物体的高光会完全不受Diffuse颜色的影响。

  HDRI的Cover Angle(覆盖范围角度)是只影响HDRI反射的;增大这个值,会使HDRI的反射变得模糊。

Shader-Multiplier里有两个倍增参数:
一个是放大材质的Self-Illumination(自发光)强度,
另一个是提高Diffuse漫反射的亮度。

  实际生活中有这样一个现象:带有颜色的光源如果亮度太强,那么发出的光感觉像是白光,因为此时人眼已经分辨不出光源的颜色了——但从光源发出的光线仍然是带有颜色信息的。Self-Illum这个参数就是模拟这种现象的,而Standard材质的Self-Illumination却不会因为亮度过强而呈现“白色”。Diffuse增强参数以前只是Standard材质的Oren-Nayar-Blinn类型里特有的。

  现在却被finalRender“发扬光大”了。同上述的现象相似——当一个物体接受到很亮的光照时,这时自身Diffuse的颜色也会因看不清楚而感觉像是偏白色的。在使用这个参数时需要注意的是:尽管Diffuse数值可以调得很大,但是其投射的阴影仍能表现出Diffuse的颜色,同时还会影响finalRender的GI(全局照明)效果。Advanced Controls参数先说到这里;由于时间的关系,以下将要练习的场景文件是finalRender的自带范例(有些场景的参数作了较大的调整)。尽管比较简单,但对理解上述的参数还是很有帮助的。

  打开光盘配套的预备场景finalRender\fR1_translucent.max,直接渲染透视图,所得的结果如图1.19所示。选择第二个带有树叶贴图的finalRender材质球,选择Advanced Controls参数里的Translucency这个选项,其余参数保持不变,再次渲染透视图。

  打开光盘配套的预备场景finalRender\fR1_spectral.max,分别调节spectral选项里的Balance=1、0、-1,渲染摄像机视图,结果如图1.21、1.22、1.23所示。为了在渲染之前,预先能估计以下渲染结果,我在这里给大家提供一个小经验:参考图1.24,上、下两小图分别显示了Direct Angle和Grazing Angle的颜色。Balance=-1,球的中心点的颜色是Direct Angle的蓝色;Balance=1,球的中心点的颜色是绿色——即Direct Angle和Grazing Angle的平均颜色红线表示的Hue颜色),而球体边缘的颜色才是Grazing Angle的黄色。增大或减小Amount的值,比较渲染结果。需要再次强调的是:这个选项要起作用,只能是在Advanced Fresnel和Metallic的计算方式下!

  打开光盘配套的预备场景finalRender\fR1_Relaxed Highlights.max,直接渲染顶视图;勾选Relaxed Highlights的Enable选项,此时的Amount=100,再次渲染顶视图,结果如图1.26所示。这两幅图的区别还是较为明显的:赋予finalRender材质的球体在两次渲染前后左边的高光颜色不同;而右边的蓝色高光似乎没有什么变化。由此可见,这个选项对白色光源造成的高光有很好的控制性能;而对带有颜色的光源效果不佳——这种情况只好通过光源的颜色和亮度去调节了。

  打开光盘配套的预备场景finalRender\fR1_Shader-Multiplier.max,直接渲染顶视图;调节Advanced Controls里Shader-Multiplier的Self-Illum=10,渲染顶视图,结果如图1.28所示。将其恢复为默认值1,调节Diffuse=2,得到的顶视图渲染结果。

  打开光盘配套的预备场景finalRender\fR1_reflection.max,直接渲染相机视图;将Transparency Falloff的Amt调到90。再将Transparency Falloff的Amt恢复为0,勾选Near Start左边的选项,取消Near Start左边的选项,勾选Far Start左边的选项,渲染结果如图1.33所示。同时勾选这两项。保持前两项的勾选,选择Decay的Inverse。选择Decay的Inverse Square。最后您可以重新打开该场景,调节Refl.Level参数,来观察对渲染结果的影响。

  
caustics&GI的基本应用

  打开光盘配套的预备场景finalRender\fR2_reflection-caustics.max,两个fR材质已分别赋予了Tube01和Plane01物体。将第一个fR材质(也就是赋予Tube01的材质)参考图2.1、图2.2进行设置,勾选Caustics&Global-Illumination展卷栏下Caustics的Receive Caustics(接受焦散)选项。接着选择第二个fR材质球(赋予Plane01的材质),把Diffuse和Ambient调节为255的纯白色(这样做的目的是使焦散效果更为明显),勾选Receive Caustics选项。

  打开fR全局设置对话框,勾选Caustic Parameters展卷栏下的Enable Caustics,降低Accuracy和Radius的值分别到50和5(较小的值能提高渲染速度),取消Reuse Photons。渲染透视图,结果如图2.3所示。已经有些效果了,但不是很清楚。再次选择第一个fR材质球,增大Generate Caustics(产生焦散)的Send Multiplier=5。(顺便提一下,fR在这里有个拼写的小错误,和下面GI参数里的“Multiplier”一比,Caustics的“Multiplier”少了个“l”;fR1.1升级时做了纠正。)焦散的效果有些过于发红,增大Metallic的IOR=5,再次渲染透视图,结果如图2.5所示。将第一个fR材质的Send Multiplier恢复为1,增大第二个fR材质里Receive Caustics的Recv.Multiplier=5,恢复Receive Caustics的Recv.Multiplier=1。

选择Spot01,打开Indirect Illumination Params(间接照明参数)展卷栏。这里包括了一些很重要的有关Caustics和GI的参数:
On是开关选项,
Energy是photons(光子)的亮度,
Decay是衰减,Caustics的Photons定义了焦散的光子数量,

  同理,下面的Global Illumination的Photons定义了全局照明的光子数量。一般来讲,Photons的值越高,所得到的效果越好,但渲染时间也会相应的加长。

  这里要注意一点:在使用mental ray或其它渲染器时,Indirect Illumination Params参数选项对Caustics或GI都起作用。但对于fR来说,只在使用Caustics时,才需要勾选On选项(默认是勾选的,方便使用);否则,Caustics是不会被渲染出来的。增大Energy=40000,渲染透视图。由此可以看出,fR焦散最终的亮度是由接受焦散物体的Recv.Multiplier、产生焦散物体的Send Multiplier和灯光里Indirect Illumination Params下的Energy三值乘积所决定的。

  至此,小结一下fR的Caustic使用方法:首先,要明确哪些是产生焦散的物体,哪些是接受焦散的物体;产生的焦散是因为反射产生的,还是因为折射产生的;产生焦散的物体,还需不需要接受其它物体或自身产生的焦散——这些都是要非常清楚的!然后,才能正确设置fR材质里的Caustics参数。Receive Caustics是接受焦散,默认是没有勾选的,Recv.Multiplier是控制接受焦散亮度的乘积因子参数。Generate Caustics是产生焦散,默认是勾选的,下面还有两个开关选项:Generate Reflection-Caustics(产生反射焦散)和Generate Refraction-Caustics(产生折射焦散);只有勾选Generate Caustics的时候,这两项才能分别起作用。Send Multiplier是控制产生焦散亮度的乘积因子参数。确定设置好这些参数之后,再来看fR Globals里Caustic Parameters展卷栏下的参数。 

  Enable Caustics是个使能开关选项,勾选之后,Accuracy和Radius才能起作用。

  Accuracy是控制计算焦散精确度的参数,它定义了fR的焦散引擎对多少光子进行搜寻。较大的值,也会使焦散效果变得模糊,而且会增加渲染时间。

  Radius定义了焦散引擎搜寻光子的区域半径。数值越大图像越真实,但会增加额外的渲染时间。

  Enable Volume Caustics是有关体积光焦散的参数,以后会谈到。

  勾选Disable Local Parameters会使fR材质里相对应的参数失效,强迫使用全局参数里的数值。

  Reuse Photons是决定渲染时是否重新进行焦散光子的计算,默认是勾选的;在使用Caustics时,一般情况是要取消的——除非想要再看上一次的渲染结果。Reset Photons的功能是在调节有关灯光或摄像机的参数或位置后,为了防止渲染焦散时有错误发生,需要重置光子的计算方法。

  Load Photons和Save Photons是为渲染时调入或存储焦散光子的分布方案而准备的。方案文件(pht文件)记录了焦散光子分布的空间位置信息。因为在渲染时,具体每个光子的位置是与上一次不同的,但总的焦散效果几乎不变,因为效果是由其他相关参数决定的。对于静态图来讲,也许这是个多余的参数;但在制作动画时,可是能节约很多渲染时间的。

  光盘上的fR2_refraction-caustics.max,是一个有关折射焦散的场景(将范例文件稍微改动了一下)。折射焦散和反射焦散的参数设置方法相同,不过要注意一下Refraction Depth(折射深度)对焦散的影响。
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