数字媒体学院三维渲染技术教案.docx
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数字媒体学院三维渲染技术教案
四川师范大学数字媒体学院
教师教学教案
课程名称:
______三维渲染技术_____________________
课程类型:
________专业选修_________________________
授课对象:
_________2013级7班_____________________
授课时间:
________2015.3-2015.7________________
授课课时:
________64_________________________________
授课教师:
___________刘云安_________________________
所在系:
___________数字媒体技术__________________
二〇一三年五月
课程名称
三维渲染技术
教学目标
了解三维渲染工具
掌握三维渲染技法
理解实时渲染与非实时渲染的区别
灯光纹理映射
教学重点
三维渲染技法
程序贴图
教学难点
Shader反真实渲染
教学过程及主要内容
(包括教学内容、教师活动、学生活动、教学方法、课程作业等)
第一章三维渲染要素分析(第一周4课时)
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够明确效果图在室内表现中的应用;了解平面、色彩构成在室内效果图中的地位以及室内渲染的基本表现流程。
同时需要掌握粗调、细调材质的效果;渲染速度的优化;渲染输出及后期合成内容的理解。
教学重点与措施:
认识室内效果图包含的内容及效果图设计流程。
教学难点与措施:
将色彩的概念应用到效果图的设计中。
课型与教法:
多媒体课件讲解,配合实例讲解
课后要求及作业:
思考分析:
认识室内渲染流程及优化图形
教学过程:
第一节色彩在效果图中的应用
1色彩构成的含义
2色彩基础
3色彩对比与搭配
4色彩构成在室内表现中的应用
1)色相对比活跃了效果图的整体氛围
2)饱和度的作用
第二节室内渲染表现流程
科学的流程可以使工作更加快捷有效,以下总结的流程设计可在任何软件中使用。
1粗调材质效果
不需调节一切对渲染速度影响的的效果。
2渲染速度优化
3灯光布置调节
4细调材质效果
5最终渲染输出
6后期合成处理
实验:
室内渲染表现流程设计
第二章3DMAX基础渲染
(一)第二周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够掌握材质基本调节方式及质感的表现。
教学重点与措施:
MAX的基本材质调节参数。
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
归纳常用材质的制作技巧及方式。
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
常用材质分析与制作
教学过程
第一节3DMAX材质与贴图基础
效果图中,材质与贴图是整个制作过程中的关键步骤。
1MAX材质与贴图概述
1)材质是自身的物理属性
2)贴图的功能
2影响材质效果的重要因素
1)灯光的影响
2)环境的影响
3质感表现的一般流程
1)建模及相机
2)灯光及初步设置
3)材质与贴图
4)细调材质与灯光
5)渲染测试及渲染
第二节室内常见质感表现
1玻璃质感
2不锈钢质感
3液晶显示屏质感
4布艺质感
5白塑钢及灯罩材质
6木纹材质的调整
7木地板材质的调整
8完善材质
第二章3DMAX基础渲染
(二)第三周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够掌握基本的灯光设置方式及复杂的灯光阵列技术。
教学重点与措施:
基础灯光的设置方式
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
灯光阵列技术的应用
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
1)三点布光法的应用
2)小空间中使用不同的灯光阵列方式
教学过程:
第二章3DMAX基础渲染
(二)
第三节灯光基础
1常用灯光技术
1)标准灯光
2)光度学灯光与光域网技术
2高级灯光阴影技术
1)基础参数
2)灯光影响阴影颜色
3)阴影的四种计算方式
3三点布光法
1)主光源
2)辅助光源
3)背光源
第四节灯光阵列技术
1灯光阵列技术的优势和劣势
2效果与场景分析
3灯光阵列的前期准备
4灯光分析
5布光阶段
作业:
1)三点布光法的应用
某单一物体及室内空间的区别
2)小空间中使用不同的灯光阵列方式
注意灯光的冷暖变化
第三章VRAY的安装与基础界面第四周4课时
教学目的与要求:
通过本章的学习,掌握VRAY的基本特点与版本要求,并根据不同版本需要掌握基本的安装及卸载方法,明确应用时应采用的帧缓冲器及渲染窗口。
教学重点与措施:
准确的单位设置,正确的安装及卸载。
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
根据不同的渲染要求,设置帧缓冲器及渲染窗口。
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
vray的基本使用方式及技巧。
教学过程
第三章VRAY的安装与基础界面
第一节Vray的特点与版本安装与指定
Vray渲染器(Vrayrenderingsystem)是ChaosGroup公司开发的一款全局光渲染器,主要外挂于3dsMax平台,也开发了针对Maya、Rhino等其他三维软件的接口。
著名的Phoenix(火焰插件)和SimCloth(布料插件)也是该公司开发的产品
1.Vray特点与版本
ChaosGroup公司提供了两种类型的程序安装版本,一种是基本安装版本,另一种是高级安装版本。
Vray具有以下三大特性:
真实、全面、灵活与高效率。
真实性:
通过Vray能得到照片级效果,其阴影与材质能表现得非常真实。
全面性:
Vray完全可以应用于室内表现、建筑外观表现、园林规划、建筑动画、包装设计、产品设计及影视动画等各个领域。
灵活与高效率性:
Vray可根据具体的需要来设置渲染参数,从而自由地控制渲染的质量与速度。
低参数能得到快的渲染速度,高参数能得到优良的渲染质量。
综合起来其渲染的效率是非常高的。
2.安装与指定
第二节帧缓冲器与渲染窗口
1.输出分辩率项目栏
2.[Vray原始图像文件]项目栏
3.[分离渲染通道]项目栏
[保存单独的渲染通道]:
将指定的特殊通道作为一个单独的文件保存在指定的目录下,单击[浏览]按钮来指定文件。
[保存RGB]:
勾选可保存RGB颜色通道。
[保存Alpha通道]勾选可保存Alpha颜色通道。
[浏览]:
可选择保存Vray渲染器G缓存文件的路径。
第四章VRAY使用参数第五周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,掌握各参数面板的使用顺序及不同选择方式产生的不同效果。
了解全局开关、图像采样器、间接照明(GI)、发光贴图、全局光子贴图、灯光缓存、焦散、环境、颜色贴图摄影机、默认置换、系统等各参数的设置情况。
教学重点与措施:
草渲与二次渲染参数的差别比较。
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
正确理解渲染器的参数含义。
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
比较两次渲染过程的差别
教学过程
第四章VRAY使用参数
第一节全局开关、图像采样器、间接照明(GI)
1.[全局开关]用于对渲染器不同特征的全局参数进行控制。
2.[过滤器]:
使用过滤器,取消勾选此项,Filtermaps[过滤器贴图]将不可用。
[过滤器贴图]:
使用纹理贴图过滤。
[最大透明级别]:
用于控制透明物体被光线追踪的深度。
[透明中止阀值]:
用于控制对透明物体的追踪何时中止。
[覆盖材质]:
勾选此项后,可以通过后面的None按钮指定一种简单的材质替代场景中所有物体的材质来进行渲染,以达到快速渲染目的,一般在调试渲染参数时使用,方便测试布光。
[光滑效果]:
充许使用一种非光滑的效果来代替场景中所有的光滑反射效果,对于测试渲染非常有用。
3. 间接照明
间接照明(全局照明)用于描述一个考虑了场景中所有方面的光照系统,通常它所得到的结果非常接近真实事物的再现。
传统的渲染引擎(线扫描)只考虑直接光照,不考虑反射光,然而反射光才是一个场景中灯光最重要的组成部分。
现在有许多的光照系统,虽然有一些更精确一些,功能也更多,但渲染速度往往让人难以忍受,这样不得不在精确性与渲染速度之间进行选择,而只有(GI)才是将精确与速度解决得最好的一种方法。
第二节发光贴图、全局光子贴图、灯光缓存。
第三节焦散、环境、颜色贴图
第四节系统参数及其它
课目第五章VRAY材质与贴图
(一)第六周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够掌握vray标准材质基本调节方式及质感的表现。
教学重点与措施:
vray标准材质的做法
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
归纳常用材质的制作技巧及方式。
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
常用材质分析与制作
装订线
教学步骤及内容:
第五章VRAY材质与贴图
(一)
第一节VRayMtl—VR标准材质
1.VRayMtl(VRay材质)是VRay渲染系统的专用材质。
使用这个材质能在场景中得到更好的和正确的照明(能量分布),更快的渲染,更方便控制的反射和折射参数。
2.Basicparameters(基本参数)
1)Diffuse(漫射)-材质的漫反射颜色。
你能够在纹理贴图部分(texturemaps)
的漫反射贴图通道凹槽里使用一个贴图替换这个倍增器的值。
2)Reflect(反射)-一个反射倍增器(通过颜色来控制反射,折射的值)。
Glossiness(光泽度)-这个值表示材质的光泽度大小。
值为0.0意味着得到非常模糊的反射效果。
值为1.0,将关掉光泽度(VRay将产生非常明显的完全反射)。
注意:
打开光泽度(glossiness)将增加渲染时间。
Subdivs(细分)-控制光线的数量,作出有光泽的反射估算。
当光泽度(Glossiness)值为1.0时,这个细分值会失去作用(VRay不会发射光线去估算光泽度)。
Fresnelreflection(菲涅尔反射)-当这个选项给打开时,反射将具有真实世界的玻璃反射。
这意味着当角度在光线和表面法线之间角度值接近0度时,反射将衰减(当光线几乎平行于表面时,反射可见性最大。
当光线垂直于表面时几乎没反射发生。
(常用于陶瓷、玻璃)
3)Refract(折射)-一个折射倍增器。
Glossiness(光泽度)-这个值表示材质的光泽度大小。
值为0.0意味着得到非常模糊的折射效果。
值为1.0,将关掉光泽度(VRay将产生非常明显的完全折射)。
Subdivs(细分)-控制光线的数量,作出有光泽的折射估算。
当光泽度(Glossiness)值为1.0时,这个细分值会失去作用(VRay不会发射光线去估算光泽度)。
IOR(折射率)-这个值确定材质的折射率。
设置适当的值你能做出很好的折射效果象水1.33、钻石2.4、玻璃1.66等等。
Maxdepth(最大深度)
Exitcolor(退出颜色)。
Fogcolor(雾的颜色)
Fogmultiplier(雾的倍增器)
Useinterpolation(使用插值)
Affectshadows(影响阴影)
Affectalpha(影响alpha)
第二节VR基本材质制作
课目第五章VRAY材质与贴图
(二)第七周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够掌握vray自发光材质Vray包裹材质、双面材质的制作技巧并灵活应用
教学重点与措施:
自发光材质的设置
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
包裹材质的用途
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
装订线
教学步骤及内容:
第五章VRAY材质与贴图
(二)
第三节vray自发光材质
VRay灯光材质是一种自发光的材质,通过设置不同的倍增值可以在场景中产生不同的明暗效果。
可以用来做自发光的物件,比如灯带、电视机屏幕、灯箱等,只要你想让那物体发光就可以做。
1.参数:
[颜色]—用于设置自发光材质的颜色,如果有贴图,则以贴图的颜色为准,此值无效。
[倍增]—用于设置自发光材质的亮度。
相当于灯光的倍增器。
[双面]—用于设置材质是否两面都产生自发光。
[不透明度]—用于指定贴图作为自发光。
第四节Vray包裹材质、双面材质
1)灯光材质与包裹材质接合,屏幕不曝光,但还产生光照
不规则灯带效果,可渲染样条线,改变渲染大小。
2)双面材质
VRay双面材质用于表现两面不一样的材质贴图效果,可以设置其双面相互渗透的透明度。
这个材质非常简单易用。
[正面材质]—用于设置物体前面的材质为任意材质类型
[背面材质]—用于设置物体背面的材质为任意材质类型
[半透明]—设置两种以上两种材质的混合度。
当颜色为黑色时,会完全显示正面的漫反射颜色;当颜色为白色时,会完全显示背面材质的漫反射颜色;也可以利用贴图通道来进行控制。
课目第五章VRAY材质与贴图(三)第八周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够掌握材质基本调节方式及质感的表现。
教学重点与措施:
MAX的基本材质调节参数。
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
归纳常用材质的制作技巧及方式。
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
常用材质分析与制作
装订线
教学步骤及内容:
第五章VRAY材质与贴图(三)
第一节VrayHRDI贴图材质凹凸置换材质
1.HRDI贴图
1)MAX默认渲染
2)在环境中加载HDRI贴图,拖到材质编辑器修改
3)环境去掉,打灯光,把贴图拖到渲染的反射、折射下
结论:
适合单件产品的展示
HDRI是HighDynamicRangeImage(高动态范围贴图)的简写,它是一种特殊的图形文件格式,它的每一个像素除了含有普通的RGB信息以外,还包含有该点的实际亮度信息,所以它在作为环境贴图的同时,还能照亮场景,为真实再现场景所处的环境奠定了基础。
2)置换贴图
第二节常用材质的设置与保存调用
1.常见材质
1)玻璃
2)不锈钢
3)金属
4)水纹
5)塑料
2.保存与调用
课目第六章VRAY灯光基础
(一)第九周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,能够掌握基本的灯光设置方式,熟悉Vraylight灯光的启用和设置参数
教学重点与措施:
基础灯光的设置方式
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
Vraylight灯光的启用
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
基础灯光与空间的关系。
教学步骤及内容:
第六章VRAY灯光基础
(一)
第一节VRAY灯光基础
1.常规:
[开]–打开或关闭VRay灯光。
[排除]–排除灯光照射的对象。
[类型]
平面–当这种类型的光源被选中时,VRay光源具有平面的形状。
球体–当这种类型的光源被选中时,VRay光源是球形的。
穹形–当这种类型的光源被选中时,VRay光源是穹顶状的,可模型天空的效果
2.强度:
[颜色]–控制由VRay光源发出的光线的颜色。
[倍增器]–控制VRay光源在强度
3.Size尺寸
半长–光源的U向尺寸(如果选择球形光源,该尺寸为球体的半径)。
半宽–光源的V向尺寸(当选择球形光源时,该选项无效)。
W尺寸–光源的W向尺寸(当选择球形光源时,该选项无效)。
4.选项:
[双面]–当VRay灯光为平面光源时,该选项控制光线是否从面光源的两个面发射出来。
(当选择球面光源时,该选项无效)
[不可见]–该设定控制VRay光源体的形状是否在最终渲染场景中显示出来。
当该选项打开时,发光体不可见,当该选项关闭时,VRay光源体会以当前光线的颜色渲染出来。
[忽略灯光法线]
[不衰减]
[存储发光贴图]
课目第六章VRAY灯光基础
(二)第十周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,掌握Vrayshadows阴影的内容;设置模拟Vraysun阳光和vraysky天光的具体参数。
教学重点与措施:
Vrayshadows阴影的制作
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
模拟Vraysun阳光和vraysky天光的注意事项
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
灯光小场景的练习
教学步骤及内容:
第六章VRAY灯光基础
(二)
第一节Vrayshadows阴影
VRay支持面阴影,在使用VRay透明折射贴图时,VRay阴影是必须使用的。
同时用VRay阴影产生的模糊阴影的计算速度要比其它类型的阴影速度快。
[透明阴影]–当物体的阴影是由一个透明物体产生的时,该选项十分有用。
当打开该选项时,VRay会忽略MAX的物体阴影参数(颜色、密度、贴图),此时来看透明物体的阴影颜色将是正确的。
取消选择该复选框后,将考虑灯光中物体参数的设置,但是来自透明物体的阴影颜色也将变成单色。
[光滑表面阴影]:
选中后,Vray将在低面数的多边形表面产生更平滑的阴影。
(用的少)
[偏移]–某一给定点的光线追踪阴影偏——一般默认
[区域阴影]–打开或关闭面阴影。
会让阴影模糊
[立方体]–VRay计算阴影时,假定光线是由一个立方体发出的。
[球体]–VRay计算阴影时,假定光线是由一个球体发出的。
[U尺寸]–当计算面阴影时,光源的U尺寸。
(如果光源是球形的话,该尺寸等于该球形的半径)
[V尺寸]-当计算面阴影时,光源的V尺寸。
(如果选择球形光源的话,该选项无效)
[W尺寸]-当计算面阴影时,光源的W尺寸。
(如果选择球形光源的话,该选项无效)
[细分]–该值用于控制VRay在计算某一点的阴影时,采样点的数量。
注:
VRAY阴影速度较慢,可用MAX自带的贴图阴影,除置换物体和透明物体外
第三节Vraysun阳光和vraysky天光
VRAY天空贴图配合VRAY阳光
环境——背景——加载VRAY天光——拖到材质球中
课目第七章VRAY物理相机及渲染输出第十一周4课时
第八章空间的表现程序
教学目的与要求:
通过本部分的学习,了解VRAY物理相机的设置方式,注意其对空间光线以及效果的影响,准确设置渲染输出数据并制作通道图以满足后期处理的需要。
了解整个空间在进行渲染的过程中如何有步骤有目的的表现。
通过合理的顺序,优化整个渲染过程。
教学重点与措施:
VRAY物理相机的特点及使用参数。
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
空间渲染程序设置
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
物理相机与通道图的制作
教学步骤及内容:
第七章VRAY物理相机及渲染输出
第一节用vray相机体现场景的透视关系
VRay物理相机和max本身带的相机相比,它能模拟真实成像、能更轻松的调节透视关系。
单靠相机就能控制暴光,另外还有许多非常不错的其他特殊功能和效果。
相机知识和几个重要参数的理解:
[缩放因数]
这项参数决定了最终图像的(近或远),但它并不需要推近或拉远摄像机
[焦距比数](光圈系数)
光圈系数和光圈相对口径成反比
[渐晕]
类似于真实相机的镜头渐晕(图片的四周较暗中间较亮)。
[白平衡]
就是无论环境的光线影响白色如何变化都以这个白色定义为白色
[快门速度]
实际速度是快门速度的倒数,所以数字越大越快
[胶片速度ISO]
也可以说胶片的速度,也称为感光系数,根据摄像的经验,白天ISO都控制在100-200,晚上控制在300-400
第二节渲染输出与通道图的制作
第八章空间的表现程序
第一节空间渲染过程处理。
第二节空间处理的区别。
课目第九章初步学习日景小空间表现
(一)第十二周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,了解如何科学的处理日景空间在整个渲染过程中出现的问题,为进一步提高渲染效果提供基础。
教学重点与措施:
分析场景思路
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
优化设置及材质的调节
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
基本空间形式分析
装订线
教学步骤及内容:
第九章初步学习日景小空间表现
(一)
第一节分析场景及思路
1.分析场景
2.布光思路
3.确定画面构图
1)设置摄影机
2)设置渲染尺寸
第二节优化设置及材质调节
1.优化设置
2.材质调节
1)木纹材质——部位区别
2)皮纹材质
3)金属材质
4)玻璃材质
5)自发光材质
课目第九章初步学习日景小空间表现
(二)第十三周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,了解如何科学的处理日景空间在整个渲染过程中出现的问题,为进一步提高渲染效果提供基础。
教学重点与措施:
场景灯光的设置方式
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
综合调节材质方式
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
完成日景空间效果图
装订线
教学步骤及内容:
第九章初步学习日景小空间表现
(二)
第三节场景灯光及材质
1.场景灯光
1)目标平行光模拟直射太阳光
2)VRAY面光源模拟漫射天光
2.综合调节灯光及材质
1)开启全局光照
2)综合调节
第四节渲染输出
1.设置光子图尺寸
2.设置光子图和灯光缓存
3.保存光子图
4.调用光子图
课目第十章夜晚卧室的表现
(一)第十四周4课时
教学目的与要求:
通过本部分的学习,了解如何科学的处理夜晚卧室空间在整个渲染过程中出现的问题,为进一步提高渲染效果提供基础。
教学重点与措施:
确定画面构图
现场演示与实际操作
教学难点与措施:
基本思路分析
思路引导与实际操作
课型与教法:
理论与上机结合
多媒体讲解与操作
课后要求及作业:
作业:
总结性分析场景
装订线
教学步骤及内容:
第十章夜晚卧室的表现
(一)
第一节案例综合分析
1.色彩氛围分析
整体色彩对照
2.灯光与视觉中心分析
1)灯光位置
2)视觉角度
第二节确定画面构图
VRAY物理相机的设置
1)景深:
(vray物理相机自带由焦点控制如包装盒的例子或默认相机——渲染中的摄像机)
2)[光圈]—主要用于控