Blender 灯光基础 第三章.docx

Blender 灯光基础 第三章.docx

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Blender灯光基础第三章

AmbientLightingTechniquesinBlender在Blender中的环境光

Ambientlightingisbecominganincreasinglypopularformoflightinginthecomputergraphicsindustry.ThankstothehardworkputinbytheBlenderdevelopers,Blenderv2.5hasthreeambientlightingfeatures,twoofwhichhavebeenaddedwiththeproductionoftheBlenderInstitute'sSintelmovie.

在电脑图形工业，环境光越来越流行。

感谢努力工作在Blender的开发者，Blenderv2.5有三种环境光特征，其中的两个是Blender研究所在开发Sintel影片添加的。

•Ambientocclusion

•EnvironmentLighting

•IndirectLighting

TheBlenderFoundation,theorganizationbehindBlender'sdevelopment,introducedtheconceptofan"openmovie"in2005withtheproductionofElephantsDream.ItwasashortanimatedfilmproducedbytheFoundationtotestandimproveBlenderinaproductionenvironment.Whatmakesthemovie"open"isthefactthatnotonlydidtheFoundationreleasethemovieforeveryonetowatch,buttheyalsoreleasedtheproductionfliesaswell.Thatmeansanyonecanremaketheseprojectsfromthesourcefilesiftheyeverwantedto.Sincethen,theBlenderFoundationcreatedtheBlenderInstitute,astudiodedicatedtoproducingtheseopenmovies,whichhasgoneontocreatetheshortfilmBigBuckBunny,theopengameYoFrankie!

andthecurrentlyin-productionfilm,Sintel.ThegoalofeachoftheseprojectsistoimproveBlenderinsomeway,shape,orform.Formoreinformationabouttheseprojects,visittheBlenderFoundation'swebsiteathttp:

//www.blender.org.

Blender基金会，Blender背后的开发组织，在2005年制作了大象之梦（ElephantsDream）介绍了开源电影的概念。

它是一个由Blender基金会开发的测试和发展改进Blender生产环境。

开源电影实际上不仅仅只是基金会给所有人发布电影观看，它同时都释放影片的源文件。

这意味着任何人都可以使用项目源文件重新制作新影片。

自从那时，Blender基金会创建了Blender研究院，一个致力于生产开源电影的工作室。

它们已经创建了短片大雄兔（BigBuckBunny），开源游戏YoFrankie!

和目前正在生产的影片Sintel。

这些项目的目的是发展Blender的功能，和建立流程。

要更多的了解这些项目的信息，请参观Blender基金会站点http:

//www.blender.org.

Blenderusestwodifferentalgorithmstorenderambientlight—raytracedandapproximated.TheapproximatedmethodofrenderingwasintroducedwiththeproductionoftheBlenderInstitute'sBigBuckBunny.

Blender使用了两种不同的算法来渲染环境光---光线追踪和近似估算方法。

近似估算方法渲染在Blender研究院生产大雄兔（BigBuckBunny）引入的算法。

Blender'sraytracedambientlightingalgorithmisknowntoproducegrainyrenderresultsandlongerrendertimes.It'salsoknowntoproduceaflickeringeffectbetweenframesinanimations,anunwantedresultaddressedbythedevelopmentteambehindtheBigBuckBunnymovie.Tocounterthiseffect,theteamdevelopedanewalgorithmforambientlighting—approximatedambientlighting.BecauseBlenderonlysupportedambientocclusionatthetime,itwasthefirstfeaturetosupportthenewalgorithm.Thisnewfeaturefixedmanyoftheproblemsposedbytheoldalgorithm,fromrequiringlesstimetocomputationalpower,butalsoproducingagrain-freerender.

Blender的光线追踪算法会在最终渲染产生颗粒结果和需要很长的渲染时间。

它都会在渲染动画时候产生闪烁的结果，一些不想要的结果被大雄兔（BigBuckBunny）影片背后的开发组解决，开发组开发了新的环境光算法--近似估算方法。

因为Blender那时仅仅支持ambientocclusion，它第一次支持新的算法。

这个新功能解决了许多旧的算法出现的问题，需要更少的计算时间，而且最后渲染不会出现颗粒。

Let'sexplorehowwecanimplementthesefeaturesintoourownscene.We'lltakealookat:

让我们研究怎么使用这些功能到我们的场景。

我们将看一看：

•Howtoactivatetheambientocclusion,EnvironmentLighting,andIndirectLightingsettings

如何激活ambientocclusion,环境光和间接照明设置。

•Howeachfeatureaffectsourownscene

每个功能如何影响我们的场景

•Howtocustomizeeachfeatureforaparticularscene

如何为特定的场景自定义每个功能

•Whentouseonerenderingalgorithmovertheother

如何在其它的算法使用一个渲染算法

Ambientocclusion环境光

Ambientocclusionisafeatureof3Dsoftwareusedtosimulatetheeffectoflightingrefractingandreflectingoffofobjectsinascene.Inasense,itprovides"evenillumination"ofobjects,similartotheeffectweweretryingtosimulatewithour3-Pointlightriginthelastchapter.Infact,ambientocclusionisn'tanaturallyoccurringphenomenon—justanicelittle3Dtrick.Whencalculatingambientocclusion,Blenderfiresambientlightrays,whichareoccluded,orblocked,byobjectsinthe3Dscene.Whenambientlightisoccluded,itcreatesshadowsanddarkareasinthefinalrender.

AO是3D软件一个在场景模拟光的反射和折射效果的功能。

它在一个场景中提供均匀照明物体，类似于我们上一章的三点灯光布局照明。

实际上，AO不是一个自然发生的现象—而是一个3D小诡计。

当计算AO时，Blender发出的环境光线被物体阻塞，将会在最终渲染时产生阴影或黑暗的区域。

Raytracedambientocclusion光线追踪

Theexactmathbehindambientocclusionisratherdifficulttounderstand,soforthesakeofapplication-basedsituations,we'lljusttakeagenerallookathowBlenderapproachesit.Whenambientocclusionisturnedon,Blendercreatesahypotheticalhemispherearoundtheobjectsina3Dscene.Usingtheamountoflightthatisabsorbed,oroccluded,bytheobjectsinthesceneandhowmuchisreflectedbackintothe"sky"ofthescene,Blenderthencalculateshowthelightwillaffectthemeshanditsshadows.

AO精确的计算背后是相当难于理解的，因为这个原因，我们看看一般Blender是如何表现它们的。

当AO被打开，Blender在3D场景创建一个假想的半球在物体的周围。

在场景的物体吸收和阻塞了部分光线和怎么样反射到场景的天空，Blender然后计算灯光怎么影响物体网格和它的阴影。

Changingtheoptionsandsettings改变选项或设置

WecanaccessBlender'sambientlightingfeaturesbylookingattheWorldmenu.ThefollowingdiagramshowsBlender'sWorldmenu:

我们可以在World菜单访问Blender的环境光功能。

下图显示了World菜单。

AlthoughwecanachieveaprettygoodresultwithoutchangingthedefaultsettingsthatBlendergivesusforambientocclusion,veryrarelydothosesettingsworkineverysituation.Therearevarioussettingsandparameterswecansettofixthatandachievetheeffectwewant.Theseoptionsinclude:

Factor,Attenuation,andSampling.

虽然我们可以不用改变Blender默认的设置只是简单的给个AO就可以实现相当漂亮的效果，在任何情况下都很少做这些设置工作。

我们可以混合这些众多的设置和参数实现我们想要的效果。

这些选项包括：

因子，属性和采样。

ThefollowingimageshowstheraytracedAmbientOcclusionsettings:

下图显示了光线追踪AO设置：

Factor

TheFactorsettingcontrolshowmuchwewantourambientlightingtechniquetoaffectourscene.Forexample,ascenelitwithanambientocclusionfactorof0.3willappearmuchdarkerthanascenelitwithafactorof0.8.

我们想要多少环境光的因子设置来影响我们的场景。

例如一个场景灯光的AO为0.3的因子比起AO为0.8的因子场景更暗。

Inthefollowingimage,thesceneonthelefthasaFactorvalueof0.3,whilethesceneontherighthasaFactorvalueof0.8

下图，左边的场景的因子值为0.3，右边的场景的因子值为0.8.

Takenotethatinorderforambientocclusiontoworkproperlyinourlamp-lessscene,weneedtochangetheblendsettingfromMultiplytoAdd—thisisthesettingnexttotheFactorvalue.Ifwedon'tdothis,therenderwillappearblack.ThisisbecauseBlenderrendersthesceneandthencombinestheresultwiththeambientocclusionpass.ButbecausetheMultiplyalgorithmresultsfavorsblackasthedominantcolor,ambientocclusionseemstohavenoeffectatallduetothefactthattherearenolightsinthescene.

注意为了AO能够在我们却少灯光的情况下可以适当的工作，我们需要将Factor旁边混合设置Multiply改为Add。

如果我们不这样做，渲染将会出现黑色。

这是因为Blender渲染一个场景是通过AO传播的光来渲染的，但因为BlenderMultiply渲染的结果是黑色占优势的，AO在场景中没有灯光的时候是不影响效果的。

WithaFactorvalueof1.0,inthefollowingimage,thesceneontheleftisrenderedwithMultiplyenabled,whilethesceneontherightisrenderedwithAddenabled:

Factor的值为1.0，下图左边是开启了Multiply，而右边是开启了Add：

Sampling采样

Samplingreferstosettingsthatcontrolthequalityoftheambientocclusion,includingthenumberofsamplesandthesamplingalgorithm.

采样是控制AO的质量，包括采样数和采样计算。

SamplescontrolthenumberofraysthatBlenderusestocalculatetheeffecttheambientocclusionalgorithmwillhaveonourscene—thehigherthisnumberis,thebetterourfinalresultwillbe.Thereisadownside,though—asthenumberofsamplesincreases,sodoesthetimeittakesforBlendertorenderthescene.Becausethenumberofsamplescontrolstheprecisionandthequalityoftheresultofthealgorithm,thiswouldmakesense—itwouldtakeacomputermoretimetodomorework.TherearethreeraytracingalgorithmsavailableforBlender:

•ConstantQMC

•AdaptiveQMC

•Constantjittered

采样控制Blender的光线数量用来计算我们场景的AO效果—高的采样数，最终的结果将更好。

这样有一个负面结果---虽然提高了采样数量，但Blender渲染场景的时间也相应提高。

因为采样数控制准确度和计算结果的质量，这将使电脑需要更多的时间进行计算。

Blender有三种追踪算法：

ConstantQMC

AdaptiveQMC

Constantjittered

Wedon'tneedtoconcernourselveswiththedifferencesbetweenthesealgorithms—ConstantQMCisthedefaultalgorithmandusuallygivesthebestqualityinmostsituations.Ifyou'reinterestedinlearningmoreaboutthespecificsaboutQMCsampling,visithttp:

//www.blender.org/development/release-logs/blender-246/qmc-sampling/.

我们不需要担心这些算法之间的不同----ConstantQMC是默认的算法，在太多数的情况下能够提供最好的渲染结果。

如果你对学习ConstantQMC有兴趣，参观http:

//www.blender.org/development/release-logs/blender-246/qmc-sampling/.

Attenuation

Attenuationdealswithdistanceandfalloff.ThedistanceparametercontrolsthelengthoftheraysBlenderusesinocclusioncalculation.Ifthefalloffsettingisactivated,itcontrolstheamountofenergyfallofftheserayshave.It'ssimilartothefallofffactorofBlender'slamps—thissettingdetermineshowmuchenergyislostasyoudistanceyourselffromthesourceofthelamp.TheStrengthsettingservesasamultiplierfortheDistancevalue,meaningthehighertheStrengthvalueis,theshortershadowswilllookinthefinalrender.

Attenuation处理随着距离而衰减。

这个距离参数控制Blender在AO计算的光线长度。

如果falloff设置被激活，它控制energy的衰减数量。

它类似于Blender的灯光衰减（falloff），这些设置确定是到你光源的距离丢失了多少的能量。

Strength设置对于距离是倍增的，意味着高的强度值，最终渲染的阴影就越短。

WithaFactorvalueof1.0inthefollowingimage,thesceneonthelefthasFalloffdisabled,whilethesceneontherighthasFalloffenabledwithaStrengthvalueof2:

在下面的图像左边的是没有激活Falloff的Factor值为1.0.右边的场景开启了Falloff，Strength值为2.

WhathappenedtotheInfluencesettings?

什么影响设置？

TheInfluencesettings,similartotheBlendingsettingsfoundinpreviousversionsofBlender,havebeenremovedinBlenderv2.5andreplacedwithtwoblendingoptions:

MultiplyandAdd.。

影响（Influence）设置，类似于混合（Blending）设置是以前版本的设置，在Blender2.5已经被移除代替的是两个混合选项：

Multiply和Add.。

Energyandcolor能量和颜色

JustasyoucansetandadjusttheintensityandcolorofBlender'slamps,youcansetandadjusttheintensityandcoloroftheocclusionaswell.