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真实光分析与Mental Ray应用_2

文章来源:网络 作者:Frank 发布时间:2014年01月17日 点击数: 字号:

真实光分析与MR应用

三.光源系统
  人的眼睛之所以能够看见对象,就是因为有发光的对象发射出光照亮度,照射到对象并且反弹回来。如果反弹回来的光颜色是红色的,人们就认为该对象是红色的对象,如果反弹回来的光颜色是蓝色的,人们就认为该对象是蓝色的。
  了解光源系统的种类与分类,将有助于我们灵活地运用光源,借此创造出所需要的画面效果。下面便是主要的光源系统分类图,在后面的小节中将会分别进行介绍。

四.自然光源分析
  我们先看下图,这是一个简易的光照示意图。场景中的对象主要会被三种光源所照亮,分别是日光光源、天空光源、反弹光源。而这三种光源交互作用后,就会产生我们真实世界的自然光源光照效果。
  在对象日光直接照射的地方,它同时受到了日光光源和天空光源的作用。但是由于日光的亮度比较大,所以它主要呈现的是日光的白色。而中间过渡部分视角度的不同,为日光光源和天空光源的混合,所以会呈现由白到蓝的渐层色。最后没有被日光直接照射到的部分,仅受到日光光源与反弹光源的作用,所以它呈现的是偏绿的颜色。
  反弹光源必须在真实光源存在的时候才会产生。如果没有真实光源的存在,那么就没有光可反弹。在光线进行反弹的同时,会将对象的颜色夹带过去另一个对象表面上。如下图,因为原本白色的日光光源照到地上后,就会带点绿色再反弹到对象上,所以在白色对象的下方会偏绿色,这也是一般俗称的色彩溢出或色溢现象。
  阴影部分有两种阴影混合在一起,分别是日光光源所产生的硬阴影与天空光源所产生的软阴影。这样的混合阴影也是真实阴影的效果。

图:日光、天空、反弹三种光源交互作用下的结果示意图 图:日光、天空、反弹三种光源交互作用下的结果示意图,主体有日光渐层色与地板的反弹色,阴影有层次效果 如果只有日光光源而没有天光光源的话,可以看见由日光所产生的比较硬或比较黑的阴影,而对象表面颜色没有天空光源的蓝色,但反弹光源的绿色是依然会产生的,如下图。 图:只有日光光源、反弹光源没有天光光源交互作用示意图 图:只有日光光源、反弹光源没有天光光源交互作用示意图,主体有日光渐层色与地板的反弹色,阴影没有层次效果 如果只有天空光源而没有日光光源的话,可以看见由天空光源所产生的比较软或比较淡的阴影,而对象表面颜色没有日光光源的白色过渡,只会有天空泛蓝的颜色而已,如下图。 图:只有天光光源示意图 图:只有天光光源示意图,主体颜色泛天空蓝色,有着微弱的软阴影,但没有日光效果与硬阴影 天空本身是没有颜色的,但我们观察天空都会具有颜色,不同的时间会有蓝色、黄色、红色、紫色等,那是因为由太阳发出的白光是由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫的可视光所组成,它们波长依次减少。
  空气是由悬浮在空中各种各样的微小分子和其它微粒组成,当光在空气中传播时,波长较长的色光(如红光)透射力强,能透过大气射向地面,波长较短色光(如蓝光)就很容易发生散射现象,被散射了的蓝色光布满天空,就使天空呈现出一片蔚蓝。
  了解自然光源的基本原理后,其实就是日光光源、天空光源和反弹光源这三种光源交互作用,产生了日出、日落、黄昏、正午等丰富而美丽的自然景色,接下来将仔细探讨一下不同情况的自然光源光影效果。
  1.清晨 图:清晨天空泛蓝,但还沒有日光照射 图:清晨天空泛蓝,但还沒有日光照射,整体色调偏冷,颜色层次比较弱 在3ds Max中使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为清晨时间,由于相关的太阳与天空设定,包括颜色、强弱等全都会自行依照时间改变,所以直接进行渲染就可以得到清晨的光照效果。仔细看一下白墙上的颜色,就会发现一样泛着蓝色,没有光照的部分也是只有微弱的软阴影,这与真实情况的光影效果一致。在使用Daylight System(日光系统)时,建议必须要搭配曝光控制来控制画面亮度,这样可以得到最为真实的影像效果,关于mr Photographic Exposure Control(mr摄影曝光控制)功能相关教程,可以参考以下连结 http://www.mrage.cn/viewthread.php?tid=1828&extra=page%3D1 图:使用Daylight System(日光系统) 图:使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为清晨时间  图:白墙上泛着蓝色,没有光照的部分只有微弱的软阴影 图:白墙上泛着蓝色,没有光照的部分只有微弱的软阴影,这与真实情况的光影效果一致 2.正午 图:正午的太阳光照最强 图:正午的太阳光照最强,色彩对比大、阴影比较黑、物体的饱和度比较低 在3ds Max中使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为正午时间,直接进行渲染就可以得到正午的光照效果。仔细看一下墙上的颜色饱和度很低、阴影锐利层次少,这与真实情况的光影效果一致。 图:使用Daylight System(日光系统) 图:使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为正午时间  图:墙上的颜色饱和度很低、阴影锐利层次少 图:墙上的颜色饱和度很低、阴影锐利层次少,这与真实情况的光影效果一致 3.下午
  大约是14:30~15:30左右的时间,一般我们称为下午时刻。阳光的亮度渐弱、颜色渐趋温暖,主体的颜色色彩饱和度也会随着增强,天光所产生的软阴影也会随之增加细节。整体来说,下午的阳光会让观察者感觉比较舒适与温暖,而颜色、阴影等各方面细节都要胜过中午时刻。 图:下午阳光的亮度渐弱、颜色渐趋温暖 图:下午阳光的亮度渐弱、颜色渐趋温暖,主体的色彩饱和度增强,软阴影细节也会增加 在3ds Max中使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为下午时间,直接进行渲染就可以得到下午的光照效果。仔细看一下墙上的颜色饱和度比较高、阴影层次佳,整体效果有温暖的感觉,这与真实情况的光影效果一致。 图:使用Daylight System(日光系统) 图:使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为下午时间  图:墙上的颜色饱和度比较高、阴影层次佳 图:墙上的颜色饱和度比较高、阴影层次佳,整体效果有温暖的感觉,这与真实情况的光影效果一致 4.黄昏
  黄昏总是给人们带来美丽的景象。而天光的光线比较柔和,它给我们带来了一个柔和的阴影和一个比较低的对比度,同时色彩也变得更加丰富。 图:黄昏的天空总是泛红或是泛紫 图:黄昏的天空总是泛红或是泛紫,主题顏色丰富、阴影柔和 在3ds Max中使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为黄昏时间,适当的调整曝光控制,直接进行渲染就可以得到黄昏的光照效果。仔细看一下墙上的颜色偏黄红色、阴影柔软、对比度低,这与真实情况的光影效果一致。 图:使用Daylight System(日光系统) 图:使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为黄昏时间  图:墙上的颜色偏黄红色、阴影柔软、对比度低 图:墙上的颜色偏黄红色、阴影柔软、对比度低,这与真实情况的光影效果一致 5.夜晚
  夜晚没有太阳的照明,但天空依然是会微微泛光,主要的光源是大气散色的阳光、月光、星光等。所以要注意的是天空并不是黑色的,可能会带点深蓝或深紫色,因此主体颜色也会偏冷调,但由于照明设备的关系,可以替主体营造出非常特别的视觉效果。 图:夜晚没有太阳的照明,但天空依然是会微微泛光 图:夜晚没有太阳的照明,但天空依然是会微微泛光,主体颜色会偏冷调 在3ds Max中使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为夜晚时间,适当的调整曝光控制,直接进行渲染就可以得到夜晚的光照效果。仔细看一下天空的颜色偏蓝,整体效果带点冷感、阴影不明显、对比度低,这与真实情况的光影效果一致。 图:使用Daylight System(日光系统) 图:使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为夜晚时间  图:天空的颜色偏蓝,整体效果带点冷感、阴影不明显、对比度低 图:天空的颜色偏蓝,整体效果带点冷感、阴影不明显、对比度低,这与真实情况的光影效果一致 6. 阴天
  阴天的太阳被云层所遮蔽,但视云层的厚薄程度不同,阳光可以有不同的穿透效果。当云层较厚时,因为大部分的阳光都被遮蔽,所以整体天空呈现比较灰暗的效果;当云层较稀疏时,有部分的阳光可以穿透云层,天空可能会偏蓝或是出现阳光光束。整体的光线与阴影都比较柔和、对比度较低、色彩饱和度也不高。 图:阴天的太阳被云层所遮蔽 图:阴天的太阳被云层所遮蔽,天空呈现比较灰暗的效果,整体的光线与阴影都比较柔和、对比度较低、色彩饱和度也不高 在3ds Max中使用Daylight System(日光系统),切换为mr Sun与mr Sky并设定为下午时间,缺省的Sky Mode(天空模式)为Haze Driven,适当的调整曝光控制,直接进行渲染就可以得到晴朗下午的光照效果。如果切换Sky Mode(天空模式)为Perez All Weather,但其他参数都不需改变,就可以看见整体效果变得比较灰暗不清,带点冷感、阴影不明显、对比度低,这是因为天空的清透程度降低了,因而影响图面结果,与真实情况的阴天光影效果一致。而适当的调整mr Sky Perez Parameters还可以设定出不同的天空型态。 图:缺省的Sky Mode(天空模式)为Haze Driven 图:缺省的Sky Mode(天空模式)为Haze Driven,适当的调整曝光控制,直接进行渲染就可以得到晴朗下午的光照效果  图:切换Sky Mode(天空模式)为Perez All Weather 图:切换Sky Mode(天空模式)为Perez All Weather,其他参数都不改变,整体效果变得比较灰暗不清,带点冷感、阴影不明显、对比度低,与真实情况的阴天光影效果一致。

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