3DS max精品详细教程从入门到精通11 灯光与摄影机.docx

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3DSmax精品详细教程从入门到精通11灯光与摄影机

了解3dsMax中的灯光作用和基本照明原理

11.1.1灯光的基本照明原理

在对3dsMax中的灯光进行讲述前,首先为读者介绍灯光的照明原理,即三点照明和区域照明两种,其中三点照明通常用于较小的场景,而区域照明用于较大、较复杂的场景中。

1.三点照明

三点照明是通过主光、背光和辅助光3个光源来提供照明的。

其中最基本的光称为“主光”,它主要用来照亮大部分场景,并且还投射阴影;背光多放置在场景主对象的后上方,其强度要小于主光,它主要是将主要对象从黑暗的背景中分离出来,增强场景的纵深感;辅光通常在主光的左侧,主要用来照亮主光没有照亮的黑色区域,如图11-2所示。

图11-2 添加主光、辅光和背景效果

A图为主光        B图为主光+辅光    C图为主光+辅光+背光

2.区域照明                                                                                             

区域照明通常用于场景较大的场景中,将一个大区域分为若干小区域,然后分别对每个小区域进行单独照明。

根据场景的整个效果选择重要的区域,对该区域使用三点照明方法。

建议读者不要拘泥于固定的布光方法,要灵活尝试各个照明方法使场景的整体气氛显得更融洽。

学习3dsMax灯光类型中标准灯光的类型与特点

11.1.2 灯光的类型

3dsMax为用户提供了两种灯光类型,分别为“标准”和“光度学”。

它们拥有共同的创建参数,包含阴影生成器。

接下来对这两种类型的灯光进行详细介绍。

1.标准灯光

标准灯光是基于计算机的模拟灯光对象,如家用或办公室灯、舞台和电影工作时使用的灯光设备和太阳光本身。

不同种类的灯光对象可用不同的方法投射灯光,模拟不同种类的光源。

该灯光类型与光度学灯光不同,标准灯光不具有基于物理的强度值。

“创建”命令面板中单击

“灯光”按钮,进入该次命令面板。

在该面板的下拉列表栏中选择“标准”选项,即可进入“标准”灯光的创建面板。

在该面板中将显示8种标准灯光的创建按钮,如图11-3所示。

图11-3 “标准”灯光的创建面板

通过单击标准灯光面板上的命令按钮,就可以在视图中创建3dsMax中提供的目标聚光灯、自由聚光灯、目标平行灯光、自由平行灯光、泛光灯、天光、mr区域泛光灯和mr区域聚光灯8种标准灯光。

(1)目标聚光灯

聚光灯是从一个点投射聚焦的光束,在系统默认的状态下光束呈锥形。

目标聚光灯包含目标和光源两部分,这种光源通常用来模拟舞台的灯光或者是马路上的路灯照射效果,如图11-4所示。

图11-4 使用“目标聚光灯”创建的路灯效果

(2)自由聚光灯

同属于聚光灯的自由聚光灯没有目标点,只能通过移动和旋转自由聚光灯以使其指向任何方向。

(3)目标平行灯光

目标平行光相似于目标聚光灯,其照射范围呈圆形和矩形,光线平行发射。

这种灯光通常用于模拟太阳光在地球表面上投射的效果,如图11-5所示。

图11-5 使用目标平行光模拟太阳入射室内的光线

(4)自由平行光

与目标平行光不同,自由平行光没有目标对象,它也只能通过移动和旋转灯光对象以在任何方向将其指向目标。

(5)泛光灯

泛光灯是从单个光源向各个方向投射光线,一般情况下泛光灯用于将辅助照明添加到场景中。

这种类型的光源常用于模拟灯泡和荧光棒等效果,如图11-6所示。

图11-6 使用泛光灯模拟蜡烛效果

(6)天光

天光灯可以将光线均匀地分布在对象的表面,并与光跟踪器渲染方式一起使用,从而模拟真实的自然光效果,如图11-7所示。

图11-7 使用天光灯的渲染效果

(7)mr区域泛光灯

mr区域泛光灯在系统默认的扫描线渲染方式下与标准的泛光灯效果相同,当使用mentalray渲染器渲染场景时,区域泛光灯从球体或圆柱体区域发射光线,而不是从点源发射光线。

(8)mr区域聚光灯

mr区域聚光灯在系统默认的扫描线渲染方式下与标准的泛光灯的效果相同,当使用mentalray渲染器渲染场景时,区域聚光灯从矩形或碟形区域发射光线,而不是从点光源发射光线。

学习3dsMax中设置标准灯光参数的方法及要领

2.设置标准灯光参数

在了解了基本的照明类型和各种标准灯光的特点后,读者还需要掌握灯光的设置方法。

因为在3dsMax中各种灯光的参数设置基本相同,所以在此将以天光和目标聚光灯的创建参数为例来讲述灯光的设置方法。

(1)天光

单击标准灯光面板上的“天光”命令按钮,然后在视图中单击即可创建一个天光对象。

选择该对象,进入“修改”面板。

这时会出现“天光参数”卷展栏,如图11-8所示。

图11-8 “天光参数”卷展栏

“启用”:

该复选框决定是否启用灯光,当“启用”复选框处于选择状态,使用灯光着色和渲染以照亮场景。

“倍增”:

用来控制灯光的功率。

例如,如果该参数为2,灯光将亮两倍。

如图11-9所示为“倍增”参数为默认值1和“倍增”值为2的场景效果。

图11-9 设置“倍增”值

“天空颜色”:

选择该选项组中的“使用场景环境”单选按钮,可以使用“环境和效果”对话框中的环境设置灯光颜色,只有在“光跟踪器”渲染方式才有效果。

选择“天空颜色”单选按钮,可以通过单击右侧的颜色显示窗,在打开的“颜色选择器”中为天光染色,如图11-10所示。

选择“贴图”复选框,可以通过单击None按钮,为天光颜色添加贴图。

右侧的参数栏用来设置使用贴图的百分比。

图11-10 “颜色选择器”对话框

“渲染”:

该选项组中的参数只有在默认的扫描线渲染器下才可以编辑。

选择“投影阴影”复选框后,天光将会投射阴影。

“每采样光线数”参数用于计算落在场景中指定点上天光的光线数。

在制作动画时,将该参数设置的高一些可消除闪烁。

如图11-11所示为设置不同光线数渲染图像的效果。

图11-11 设置不同光线数渲染图像的效果

“光线偏移”:

设置该参数可以在场景中指定点上投射阴影的最短距离。

当把“光线偏移”参数设为0时,可以使该点在自身上投射阴影;较高的参数可以防止点附近的对象在该点上投射阴影。

(2)目标聚光灯

“常规参数”卷展栏用于控制灯光的启用、灯光类型和阴影类型等内容,如图11-12所示。

图11-12 “常规参数”卷展栏

“启用”:

该复选框决定是否启用该灯光。

下拉列表栏:

“启用”复选框右侧的下拉列表栏中提供了泛光灯、聚光灯和平行光3个选项,当选择某一个选项,灯光将成为该类型的灯光。

选择“目标”复选框后,灯光将成为目标灯。

灯光与其目标点之间的距离显示在复选框的右侧。

“阴影”:

启用该选项组中的“启用”复选框,当前灯光投射阴影。

选择“使用全局设置”复选框可以使灯光投射阴影的全局设置。

“阴影”选项组的下拉列表栏中提供了“阴影贴图”、“区域阴影”、“高级光线跟踪阴影”、“光线跟踪阴影”、“mentalray阴影贴图”等5种阴影类型。

“阴影贴图”是一种渲染器在预渲染场景通道时生成的位图,这种阴影质量较差,但是边缘会产生模糊的阴影。

“光线跟踪阴影”是通过跟踪从光源进行采样的光线路径生成的,这种阴影能根据对象的透明程度生成半透明阴影,阴影质量比阴影贴图类型的阴影更精确,并且会始终产生清晰的边界。

“高级光线跟踪阴影”与“光线跟踪阴影”基本类似,但是它不能产生半透明阴影。

如图11-13所示为“阴影贴图”、“光线跟踪阴影”和“高级光线跟踪阴影”3种类型的阴影效果。

图11-13 三种类型的阴影效果

“区域阴影”模拟灯光在区域或体积上生成的阴影,这种阴影能根据对象的距离产生阴影效果,距离对象近的阴影较为清晰,距离对象远的阴影较为模糊。

用户还可以对生成区域阴影的方式进行设置,投射阴影区域的形状会更改区域阴影的形状,如图11-14所示。

图11-14 区域阴影

“mentalray阴影贴图”类型的阴影通常与mentalray渲染器一起使用。

如果选中该类型但使用默认扫描线渲染器,在进行渲染时阴影不会显示。

如图11-15所示为使用该阴影类型渲染的阴影效果。

图11-15 mentalray阴影贴图

单击“排除”按钮,可以打开“排除/包含”对话框。

该对话框中可以决定选定的灯光不照亮哪些对象或在无光渲染元素中考虑哪些对象,如图11-16所示。

图11-16 “排除/包含”对话框

“强度/颜色/衰减参数”:

该卷展栏可以设置灯光的颜色、强度和衰减效果,如图11-17所示。

图11-17 “强度/颜色/衰减”卷展栏

“倍增”:

该参数用来设置灯光的功率。

右侧的颜色显示窗可以指定灯光的颜色。

“衰退”:

该选项组可以使远处的灯光强度减少。

“类型”:

下拉列表栏中有3种衰退类型,当选择“无”选项时,灯光不应用衰退;选择“反向”选项后,使灯光应用反向衰退;选择“平方反比”选项,使灯光应用平方反比衰退。

“近距衰减”:

该选项组中的“开始”参数用来设置灯光开始淡入的距离,“结束”参数用来设置灯光达到其全值的距离。

“使用”复选框决定是否启用近距衰减。

选择“显示”复选框可以在视口中显示近距衰减范围设置。

“远距衰减”:

该选项组中的“开始”参数设置灯光开始淡出的距离。

“结束”参数设置灯光减为0的距离。

如图11-18所示为将衰减添加到场景中的效果。

图11-18 将衰减添加到场景中的效果

“高级效果”:

该卷展栏提供影响灯光影响曲面方式的控件,也包括很多微调和投影灯的设置,如图11-19所示。

图11-19 “高级效果”卷展栏

“影响曲面”选项组

“对比度”:

用来调整曲面的漫反射区域和环境光区域之间的对比度。

“柔化漫反射边”:

用于柔化曲面的漫反射部分与环境光部分之间的边缘。

“漫反射”:

该复选框决定灯光是否影响对象曲面的漫反射属性。

“高光反射”:

启用该复选框后,灯光将影响对象曲面的高光属性。

“仅环境光”:

启用该复选框后,灯光仅影响照明的环境光。

“投影贴图”:

该选项组中的参数可以使灯光进行投影。

“贴图”:

启用该复选框,可以通过右侧的“无”按钮导入用于投射的贴图,如图11-20所示。

图11-20 使用“投影贴图”命令实现的投影机效果

“聚光灯参数”:

该卷展栏用来调整显示形状和衰减,如图11-21所示。

图11-21 “聚光灯参数”卷展栏

“显示圆锥体”:

控制是否启用圆锥体的显示。

“泛光化”:

启用该复选框后,灯光将在各个方向投射灯光,但是投影和阴影只发生在其衰减圆锥体内。

“聚光区/光束”:

该参数用来调整灯光圆锥体的角度。

“衰减区/区域”:

该参数用来调整灯光衰减区的角度。

“圆、矩形”:

确定聚光区和衰减区的形状。

“纵横比”:

用来设置矩形光束的长宽比。

“位图拟合”:

通过该按钮可以使纵横比匹配特定的位图。

如图11-22所示为显示在视口中的聚光灯圆锥体。

图11-22 显示在视口中的聚光灯圆锥体

“阴影参数”:

所有灯光类型(除了“天光”和“IES天光”)和所有阴影类型都具有“阴影参数”卷展栏,使用该选项可以设置阴影颜色和其他常规阴影属性,并且还可以使灯光在大气中投射阴影。

如图11-23所示为太阳光所投射桥的阴影效果。

图11-23 太阳光也投射桥的阴影效果

“颜色”显示窗可以指定灯光投射的阴影的颜色。

“密度”参数可以调整阴影的密度。

如图11-24所示为阴影的密度从左到右逐渐增加。

图11-24 阴影的密度

启用“贴图”复选框后,可以从“贴图”通道导入贴图来指定阴影贴图。

如图11-25所示为方格贴图用于更改钢琴投射的阴影。

图11-25 指定阴影贴图

“灯光影响阴影颜色”复选框被选择后,将灯光颜色与阴影颜色(如果阴影已设置贴图)混合起来。

选择“大气阴影”选项组的“启用”复选框,大气效果如灯光穿过他们一样投射阴影。

如图11-26所示为城市中云彩投射彩色阴影。

图11-26 城市中云彩投射彩色阴影

“不透明度”参数以百分比的形式调整阴影的不透明度;“颜色量”参数调整大气颜色与阴影颜色混合的量。

“大气和效果”:

该卷展栏可以指定、删除、设置大气的参数和与灯光相关的渲染效果。

学习3dsMax灯光类型中光度学灯光的类型与特点

3.光度学灯光

光度学灯光是一种较为特殊的灯光类型,它能根据设置光能值定义灯光,常用于模拟自然界中的各种类型的照明效果,就像在真实世界一样。

并且可以创建具有各种分布和颜色特性灯光,或导入照明制造商提供的特定光度学文件。

“创建”命令面板中的单击

“灯光”按钮,进入该次命令面板。

在该面板的下拉列表栏中选择“光度学”选项,即可进入光度学灯光创建面板。

在该面板中将显示8种光度学灯光的创建按钮,如图11-27所示。

图11-27 “光度学”灯光的创建面板

通过单击标准灯光面板上的命令按钮,就可以在视图中创建3dsMax中提供目标点光源、自由点光源、目标线光源、自由线光源、目标面光源、自由面光源、IES太阳光、IES天光、mrSky和mrSun10种光度学灯光。

(1)目标点光源

目标点光源像标准的泛光灯一样从几何体点发射光线。

可以设置灯光分布,此灯光有3种类型的分布方式,并对以相应的图标,如图11-28所示。

图11-28 使用等向、聚光灯和web分布的“目标点”灯光的图标

(2)自由点光源

自由点光源相似于目标点光源,但是自由点光源没有目标对象,只能通过变换操作将其指向灯光。

如图11-29所示为等向、聚光灯和web分布的“自由点”灯光的图标。

图11-29 等向、聚光灯和web分布的“自由点”灯光的图标

(3)目标线光源

目标线光源从直线发射光线,类似于荧光灯管效果,也可以设置灯光分布,目标线光源使用目标对象指向灯光。

如图11-30所示为使用漫反射和web分布的“目标线性”光的图标。

图11-30 使用漫反射和web分布的“目标线性”光的图标

(4)自由线光源

自由线光源相似于目标线光源,灯光从直线发射光线,并可以设置灯光分布,由于该光源没有目标对象,因此只有通过变换将对象指向灯光。

如图11-31所示为漫反射和web分布的自由线性灯光的图标。

图11-31 漫反射和web分布的自由线性灯光的图标

(5)目标面光源

“目标面光源”灯光像天光一样从矩形区域发射光线,这种灯光同样可以设置灯光分布,使用目标对象指向灯光。

如图11-32所示为使用漫反射和web分布的“目标面”灯光的图标。

图11-32 使用漫反射和web分布的“目标面”灯光的图标

(6)自由面光源

“自由面光源”也是从矩形区域发射光线,可以设置灯光分布,但是只能使用变换来指向灯光。

如图11-33所示为漫反射和web分布的“自由面”灯光的图标。

图11-33 漫反射和web分布的“自由面”灯光的图标

(7)IES太阳光

IES太阳光与日光系统配合使用时,将根据地理位置、时间和日期自动设置IES太阳的值,并且基于物理灯光对象来模拟太阳光效果。

如图11-34所示为室外场景由IES太阳光照明。

图11-34 室外场景由IES太阳光照明

(8)IES天光

“IES天光”也是基于物理的灯光对象,与日光系统配合使用,可以逼真地模拟天光的大气效果。

如图11-35所示为由IES天光照亮的室外场景。

图11-35 由IES天光照亮的室外场景

(9)mentalray太阳和天空

mentalray太阳和天空解决方案专为启用物理模拟日光和精确渲染日光场景而设计,在3dsMax中,通过同时使用两种特殊的光度学灯光以及一个环境明暗器来实现真实的照明效果。

mrSky

mr天光主要在mentalray太阳和天空组合中使用,它可模拟大气层中因太阳光的散射而产生间接光的真实现象。

如图11-36所示场景的照明只来自mr天空。

图11-36 场景的照明只来自mr天空

mrSun

mr太阳光度学灯光用来模拟太阳光,它来自于太阳的直接光。

如图11-37所示场景的照明只来自mr太阳。

图11-37 场景的照明只来自mr太阳

用户可以分别使用mr天空和mr太阳,但是只有在同时使用时其预期功能才能够发挥出来。

mr太阳和mr天空主要是为在3dsMax日光系统中使用而设计的。

当一同使用时,这个解决方案被称为“太阳和天空”。

用户若要使用mentalray“太阳和天空”,可执行以下操作:

(1)将渲染器设置为mentalray渲染器。

(2)执行“创建”→“灯光”→“日光系统”命令,这时会打开如图11-38所示的“日光对象创建”对话框。

提示:

用户可也以从“创建”主命令面板中的“系统”次命令面板找到“日光”系统,但该路径将不会打开提示“对数曝光控制”的对话框。

所以在使用“太阳和天空”时最好养成从“创建”菜单选择“日光”系统的习惯。

图11-38 “日光对象创建”对话框

(3)系统会通过“室外日光旗帜”提示您激活对数曝光控制(如果两者都未激活时),单击“是”按钮进行自动操作。

(4)在透视口中拖动鼠标并释放鼠标创建罗盘,然后移动鼠标以定位“光”的位置,单击鼠标放置“光”并完成创建系统。

(5)进入“修改”命令面板中的“日光参数”卷展栏,为“mr太阳”设置太阳光且为“mr天空”设置天光。

如图11-39所示。

图11-39 设置“日光参数”卷展栏

提示:

当为“mr天空”设置天光时,会弹出如图11-40所示的对话框。

提示用户添加mr物理天空环境贴图,单击“是”按钮可自动完成添加。

图11-40 mentalraySky对话框

(6)执行“效果”→“环境”命令,打开“环境和效果”对话框,如图11-41所示。

确定已经将环境贴图设置到mr物理天空,“曝光控制”已设置到“对数曝光控制”,并且“对数曝光控制”参数已启用“室外日光”选项。

图11-41 “环境和效果”对话框

提示:

要想对mr物理天空参数进行编辑,可通过打开“材质编辑器”,然后在“环境和效果”对话框中拖动“环境贴图”按钮至“材质编辑器”中的一个冷材质示例窗,将其“实例”复制,在“材质编辑器”中可对mr物理天空的参数进行编辑。

(7)按键打开“渲染场景”对话框,在该对话框中选择“间接照明”选项卡,选择“启用最终聚集”复选框,如图11-42所示选择“草图级预设”作为起始点。

图11-42 “渲染场景”对话框

注意:

在使用“太阳和天空”时切记要打开“启用最终聚集”复选框,因为天光是一种间接光,只有使用“最终聚集”才能将其渲染。

如果未执行此操作,太阳阴影看起来将又黑又暗、不自然,而不是原本应有的淡蓝色。

如图11-43所示,左图为禁用“最终聚集”所渲染图像的效果,右图为启用“最终聚集”所渲染的图像效果。

图11-43 禁用和启用“最终聚集”所渲染的图像效果

(8)要在“日光”系统中指定不同的时间、日期及位置以获得不同的效果,可在“修改”面板中的“日光参数”卷展栏中单击“设置”按钮,将进入“运动”面板中的“控制参数”卷展栏,如图11-44所示。

在该卷展栏中可对具体时间和位置参数进行设置,也可启用“手动覆盖”复选框,进行手动放置太阳。

图11-44 “控制参数”卷展栏

接下来对mr太阳、mr天空以及mr物理天空的公用设置参数进行讲述,如图11-45所示。

图11-45 公用参数

Haze“阴霾”:

该参数可设置空气中水汽或其他悬浮微粒的含量。

值的范围可能在0.0(非常晴朗的天气)到15.0(非常阴暗的天气或撒哈拉沙尘暴)之间。

阴霾值影响天空和地平线的亮度和颜色、太阳光的亮度和颜色、太阳阴影的柔和度、太阳周围的光晕的柔和度以及空气透视的强度。

如图11-46所示为设置不同阴霾值所渲染的图像效果。

图11-46 设置不同阴霾值所渲染的图像效果

“地平线高度”:

设置地平线的垂直位置。

“地平线模糊”:

渲染地平线所使用的“模糊程度”。

值为0.0时地平线是非常尖锐的。

一般情况下,只有值低于0.5时才有用,但是如果地平线只包含模糊则其全值将达到10.0,这时地平线将会消失。

如图11-47所示设置不同地平线“高度”和“模糊”值的图像效果。

图11-47 设置地平线的“高度”和“模糊”程度

“地面颜色”:

该项可设置地面的颜色。

如图11-48所示来自地面的反射光为房屋的墙面染色,并且虚拟地平面上没有任何阴影。

图11-48 设置不同的地面颜色

“夜间颜色”:

设置天空颜色的最小值。

这个颜色很适合添加月亮、星星以及在日落之后仍能保持长时间照明的高海拔卷云,等等。

随着太阳落山、黑夜来临,“夜间颜色”的效果不会受到影响而且会保持在基本光水平。

“红/蓝染色”该值可对光的红色程度进行艺术控制。

默认值0.0是物理校正值,但可以使用此参数进行更改,范围从-1.0(极蓝)到1.0(极红)。

如图11-49所示设置不同“红/蓝染色”参数所渲染的图像效果。

图11-49 设置不同“红/蓝染色”参数所渲染的图像效果

“饱和度”:

该项也是一个艺术控制,其物理计算的饱和度级别为1.0。

参数的范围在0.0(黑和白)与2.0(极高的饱和度)之间。

学习3dsMax中设置光度学灯光参数的方法及要领

4.设置光度学灯光的参数

光度学灯光的参数设置与标准灯光的参数设置基本相同,下面以目标点光源为例,讲述“强度/颜色/分布”卷展栏的相关参数。

该卷展栏可以设置光度光灯光的分布类型,和定义灯光的颜色和强度。

如图11-50所示为“强度/颜色/分布”卷展栏。

图11-50 “强度/颜色/分布”卷展栏

“分布”:

该下拉列表栏中提供了4种灯光分布的类型。

“等向”:

该分布方式是创建光度学灯光时的默认方式。

对于点光源,将会在各个方向上均匀地分布光线,如图11-51所示。

图11-51 等向灯光分布

“聚光灯”:

该分布方式为点光源特有的分布方式,灯光的分布像闪光灯一样投射集中的光束,如图11-52所示。

图11-52 聚光灯分布

Web:

通过指定光域网文件来描述灯光亮度的分布状况,如图11-53所示。

光域网是一种关于光源亮度分布的三维表现形式,存储于IES文件当中。

这种文件通常可以从灯光的制造厂商那里获得,格式主要有IES、LTLI或CIBSE。

图11-53 Web分布示例

“漫反射”:

漫反射分布方式从曲面发射光线。

“颜色”:

该选项组的下拉列表栏有许多现有的灯光规格供读者选择。

当选择“开尔文”单选按钮,可以通过调整色温参数来设置灯光的颜色。

“过滤颜色”显示窗的颜色用来模拟置于光源上的过滤色效果。

“强度”该选项组能在物理数量的基础上指定光度学灯光和强度或亮度。

在该选项组中有3种计算灯光的强度,Lm测量整个灯光的输出功率,cd可以沿向目标方向测量灯光的最大发光强度,lx测量被灯光照亮的表面面向光源方向上的照明度。

了解3dsMax中摄影机的种类和特性

11.2.1摄影机的种类

在3dsMax中有两种摄影机对象,分别为目标摄影机和自由摄影机。

目标摄影机用于观察目标点附近的场景内容,它包含摄影机和目标点两部分,这两部分可以同时调整也可以单独进行调整。

摄影机和摄影机目标点可以分别设置动画,从而产生各种有趣的效果。

如图11-55所示为目标摄影机始终面向其目标。

图11-55 目标摄影机

自由摄影机用于观察所指方向内的场景内容,它没有目标点,所以只能通过旋转操作来对齐目标对象。

该摄影机类型多应用于轨迹动画的制作,例如建筑物中的巡游,车辆移动中的跟踪拍摄效果等。

自由摄影机图标与目标摄影机图标看起来相同,但是不存在要设置单独目标点的动画。

当要沿一个路径设置摄

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