描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302416241
第1章 细说渲染引擎
1.1 渲染引擎史话
1.1.1 历史上的渲染引擎之争 .
1.1.2 历史上的算法之争
1.1.3 为什么是VRay
1.2 VRay的重要渲染设置
1.2.1 GI的设置.
1.2.2 光子的大小 .
1.2.3 半球细分和插值采样
1.3 VRay的摄像机
1.3.1 VRay穹顶摄像机
1.3.2 VRay物理摄像机
1.3.3 摄像机与光影效果的表现技巧
1.4 VRay的帧缓存渲染
1.4.1 帧缓存渲染窗口的打开
1.4.2 帧缓存渲染的重要工具
1.4.3 帧缓存渲染的色调编辑
1.5 提高渲染效率的诀窍
1.5.1 局部渲染
1.5.2 光标追踪渲染
1.5.3 小比例渲染 .
1.5.4 低完成度渲染
1.5.5 低参数渲染 .
1.6 本书中的一些约定
本章小结
第2章 细说灯光
2.1 光在建筑表现中的运用
2.1.1 光的自然属性
2.1.2 光的魅力
2.1.3 光在三维中的运用 .
2.2 三维照明中的几个基本要素
2.2.1 光的三个基本属性 .
2.2.2 反射 .
2.2.3 折射 .
2.2.4 吸收 .
2.3 3ds Max中的光源类型.
2.3.1 标准光源
2.3.2 光度学光源 .
2.4 历史上用过的模拟照明方法
2.4.1 模拟天空光 .
2.4.2 模拟面光源 .
2.4.3 其他类型的3D灯光阵列
2.4.4 古今光源设置的优劣对比 .
2.5 VRay光源参数详解
2.5.1 VRay的光源系统
2.5.2 VRay中的“特殊”光源
2.5.3 光影效果的综合设置技巧 .
2.5.4 阴影效果的设置技巧
本章小结
第3章 白天的光影表现
3.1 天空光
3.1.1 加载天空光场景
3.1.2 摄像机参数对渲染的影响.
3.1.3 采用面光源模拟天空光
3.2 为各种形状的窗子创建天空光.
3.2.1 折角窗
3.2.2 异形窗
3.2.3 天窗.
3.2.4 海景窗
3.2.5 入户花园
3.2.6 气窗
3.3 VRay阳光
3.3.1 VRay 阳光的创建
3.3.2 VRay 阳光的参数设置.
3.3.3 VRay 阳光节点的设置.
本章小结.
第4章 黄昏效果的表现
4.1 用VRay阳光表现黄昏效果
4.1.1 创建VRay 阳光
4.1.2 VRay 阳光的参数设置.
4.2使用VRay天空球光源制作黄昏效果
4.2.1 创建VRay Dome 光源
4.2.2 使用HDIR 贴图
4.2.3 各种摄像机参数的渲染测试.
4.2.4 各种HDRI 参数的渲染测试.
4.3 手动设置天空背景.
4.3.1 采用HDRI 作为背景.
4.3.2 初步设定背景图
4.3.3 背景图的进一步设置.
4.3.4 使用Output 贴图
4.3.5 采用程序纹理模拟云层效果.
4.3.6 HDRI 和渐变贴图的配合使用.
本章小结.
第5章 夜晚效果的表现
5.1 日光颜色的基本构成.
5.1.1 加载日光场景.
5.1.2 摄像机参数对色温的影响
5.2 创建逼真的日光效果.
5.2.1 VRayCompTex 贴图的使用
5.2.2 VRayCompTex 贴图的嵌套
5.2.3 VRayCompTex 贴图的
第二次嵌套
5.2.4 VRayCompTex 贴图的
第三次嵌套
5.2.5 再次加载Mix 贴图.
5.3 使用日光模拟照明.
5.3.1 恢复摄像机默认设置.
5.3.2 创建测试场景.
5.4 采用板岩材质编辑器制作日光材质
5.4.1 在板岩材质编辑器中打开材质球.
5.4.2 在板岩材质编辑器中创建材质
5.4.3 关联节点
5.5 参数关联制作日光动画.
5.5.1 创建立方体模型
5.5.2 建立父子链接 .
5.5.3 参数关联操作 .
5.5.4 立方体的属性设置
5.6 日光室内照明测试
5.6.1 合并场景
5.6.2 设置背景图
5.6.3 添加色彩校正贴图
本章小结
第6章 夜晚和月光的表现
6.1 夜晚照明概述
6.2 设置天空球颜色
6.2.1 加载月光场景模型
6.2.2 渐变贴图的进一步调整
6.2.3 光源的调整
6.3 月光的设置
6.3.1 创建月光光源 .
6.3.2 光源参数的设置
6.3.3 光斑边缘的调整
本章小结
第7章 各种人工光源的表现
7.1 不透明外壳吊灯
7.1.1 打开吊灯场景 .
7.1.2 吊灯的材质
7.1.3 吊灯的光源设置
7.1.4 渲染测试
7.2 矩形灯槽
7.2.1 采用VRay光源模拟灯槽
7.2.2 采用发光线模拟灯槽 .
7.3 异形灯槽
7.3.1 光源阵列法
7.3.2 发光线法
7.4 吊灯(磨砂玻璃外壳)
7.5 球状吊灯
7.5.1 内部点光源
7.5.2 灯罩自发光
7.5.3 加大球形光源的半径 .
7.6 纸质吊灯
7.7 艺术吊灯
7.8 LED吊灯.
7.8.1 自发光材质模拟LED照明
7.8.2 球形光源模拟LED照明 .
7.9 射灯
7.10 IES光源.
7.10.1 什么是光域网文件
7.10.2 光域网光源照明案例
7.11 筒灯.
7.11.1 光域网光源
7.11.2 聚光灯
7.12 玻璃灯罩的焦散效果
7.12.1 什么是焦散
7.12.2 玻璃灯罩的焦散.
7.12.3 焦散效果的进一步改进.
本章小结.
第8章 光影效果的重要设置――全局照明
8.1 日光场景的GI设置
8.1.1 加载场景
8.1.2 设置覆盖材质.
8.1.3 关闭二次反弹.
8.1.4 渲染全局照明元素
8.1.5 预设模板的设置
8.1.6 Detail Enhancement 渲染测试
8.1.7 设定二次反弹.
8.2 夜晚场景的GI设置
8.2.1 打开夜晚GI 场景.
8.2.2 打开GI 功能
8.2.3 覆盖材质的使用
8.2.4 Light cache 与Light cache 组合
8.2.5 Irradiance map 与Light cache 组合
8.2.6 Brute force 与Light cache 组合
本章小结.
第9章 增加渲染真实性的一些诀窍
9.1 加载场景
9.1.1 加载场景
9.1.2 初步测试渲染.
9.2 制作树影
9.2.1 创建大树模型.
9.2.2 大树参数的设置
9.3 创建窗帘材质.
9.3.1 显示窗帘模型.
9.3.2 创建窗帘材质.
9.4 制作背景板.
9.4.1 创建背景板
9.4.2 设置背景板的材质
9.4.3 渲染参数的设置
9.5 制作镜头特效.
9.5.1 加载VRay 镜头特效.
9.5.2 镜头特效的设置
本章小结.
对于待建建筑的设计和预先表现自古有之，刘敦桢先生在其主编的《中国古代建筑史》
中考证，中国古代建筑设计的方式，在汉朝初期已有图样。到公元七世纪初的隋朝，已经
使用1％比例尺的图样和模型，且往往将中央政府所定式样，颁送各地区按图建造。这一
优良传统一直到清朝还保持着，以图样和模型相结合，在三度空间内研究建筑设计。到了
清朝，出现了著名的样式雷家族，专门为皇家建筑绘制设计图纸和制作建筑微缩模型。样
式雷制作的微缩模型被称为“烫样”，因为在制作过程中有一道工序需要使用烙铁熨烫，
故得名。
也就是说，在计算机技术出现之前，人类对待建建筑的表现方法只有两类手段：一是手
工的绘画；二是微缩模型。这两种手段都存在很明显的不足，费时费力且成本高昂，普通百
姓不可能得到这样的服务。样式雷这样的设计机构也只能服务于皇家。清廷逊位之后，样式
雷家族也随之衰落，以至于到了变卖祖上设计图和烫样的境地。
20世纪70年代，计算机绘图技术横空出世！到了世纪末，这项技术已经发展得很成熟。
本世纪的十几年来，计算机绘图技术高速发展。这项技术的出现彻底改变了人类的表现技术，
使人类产生了第三种表现自己设想的技术手段。随之产生了一个新的缩写词汇――CG，也就
是Computer Graphics(计算机图形学)的缩写。如今CG技术已经得到了极为广泛的应用，
彻底影响和改变了人类的生产、生活方式。
相比于传统的手绘和微缩模型，CG技术表现建筑具有很多优势，主要表现在如下几个
方面。
一是技术简单，几乎人人都能学会。CG技术通过人机交互的方式制作图像，计算机做
了大量的辅助工作，即便是没有任何美术基础的人士，经过学习都可以做出自己想象中的图
像。而传统的手绘非经长期训练是不可能熟练掌握的，有些基本功甚至还需要从小学起，练所
谓的“童子功”。
二是精准度极高。无论是精确度、透视，还是材质、灯光照明都可以做得极为精准。学过
绘画的人都知道，绘画中难掌握的一个基本技术就是透视，需要经过大量的训练才有可能
掌握好。对于电脑图像而言，透视完全就不再是一个问题了。只需要做好三维模型，架上摄
像机，正确的透视就是自然而然的一个结果。好的CG图形已经可以达到“照片级”、几乎
乱真的程度。
三是成本低廉。由于计算机图像掌握起来相对不太困难，一般人经过半年左右的训练和学
习就能做出不错的作品，相对于传统绘画而言要容易得多，所以现在掌握这项技术的人也越来
越多。伴随着计算机硬件的高速发展，作图的效率也越来越高。以效果图制作中费时的渲染
为例，以前需要几个小时才能渲染好的图像，现在用电脑可能只要几分钟。所以，计算机图像
的制作成本也越来越低。
第四是计算机制作图像的便利性要远优于手工绘图，特别是多角度表现建筑的时候优势更
加明显。手绘图哪怕只是稍微变换一下透视或观察角度，必须从头开始重新画图；而计算机绘
图只需要调一下摄像机重新渲染一下即可。这还是静帧图像，如果是做动画，计算机的优势就
更大了，这也就是几乎不可能看到手绘的漫游动画的原因。
综上所述，电脑效果图在很大程度上替代手绘是一件不可避免的事情。手绘会不会如同
当年彩色电视彻底替代黑白电视一样，被电脑效果图彻底取代而消失呢？笔者认为这是不
可能的，手绘图像虽然效率低下、精准度也不够高，但却有其独到的美感和不可替代的审
美价值。在电脑效果图泛滥的今天，这种特有的手绘之美显得十分难得而稀有，散发着独
特的魅力！
图形是人类共同的语言。手绘还是所有设计师在做早期构思时有效的方法，很多的创意
都是通过手绘而产生的，只有通过徒手绘图，才能更好地激发设计师的形象思维，捕捉稍纵即
逝的灵感，在这一点上计算机绘图是很难替代手绘的。因此，计算机作图和手绘图将会长期共
存，不可能彼此替代。
本书是一本讲解计算机绘图技术的专著，重点讲解VRay渲染引擎的照明技术。本书共
分为九章，各章主要内容和特点分述如下。
第1章“细说渲染引擎”，对历史上出现的各种渲染引擎和渲染算法进行回顾和分析，对
VRay渲染引擎进行全面介绍，讲解VRay的主要渲染参数、灯光类型、物理摄像机、VRay
帧缓存渲染器等，重点讲解提高VRay渲染效率的一些技巧。
第2章“细说灯光”，对各类光源、光源的参数和各种照明技巧做详细讲解。
第3章“白天的光影表现”，本书重点章节之一，详细讲解VRay天空光和日光的设置技巧。
对于各种类型和位置的窗子的日光设置分门别类进行讲解。
第4章“黄昏效果的表现”，详细讲解黄昏效果的创建方法、各种天空背景球的创建方法、
HDRI贴图的使用等。
第5章“夜晚效果的表现”，采用一种独特的方法设置傍晚时日光的色彩构成，完全采用
程序纹理进行设置，获得一种逼真的环境光照明效果。本章参考国外研究成果，国内书籍
尚未见这种方法的使用，应属于首创。
第6章“夜晚和月光的表现”，详细讲解夜晚天空球的设置和月光效果的制作技法。
第7章“各种人工光源的表现”，本书重点章节之一，详细讲解常见室内人工光源的设置
技法，包括吊灯、筒灯、射灯、灯带、灯槽、艺术吊灯、纸质吊灯、LED灯、玻璃吊灯等各
种光源，对各种光源的参数设置、布光技巧、摄像机参数设置进行深入探讨和分析，基本涵盖
室内照明设计的主要光源类型。
第8章“光影效果的重要设置――全局照明”，详细讲解各种全局照明参数的设置技巧、
全局照明对于自然光和人工光源的设置技巧，并对各种渲染引擎的组合做详细的对比
分析。
第9章“增加渲染真实性的一些诀窍”，讲解VRay效果图制作中一些使画面“出彩”的诀窍，
比如植物的投影、背景板、半透明窗帘、镜头灯光特效等。
本书尝试一种新的构架，不贪多求全，专门研究照明技法，在讲解模式上主要采用“套型
不变、光源多变”或“光源不变、套型多变”的做法。以第7章“各种人工光源的表现”为例，
该章共讲解12种常见光源的设置方法，基本涵盖了室内设计的主要人工光源，但是使用的房
型始终是同一个，即“套型不变、光源多变”。这样的好处是方便读者对比各种光源在同一个
套型中的效果，使读者迅速掌握每种光源的特点。而在第3章“白天的光影表现”中，又采用
了“光源不变、套型多变”的讲解方法，共提供7种常见套型的日光设置，方便读者对比日光
在不同房型、窗型中的渲染效果。
在本书的写作过程中，不可避免地参考了国内外专家、高手的一些方法和技巧，由于条件
所限无法一一告知，在此一并致歉并表示衷心感谢！
后，还要特别鸣谢南京机电职业技术学院的李萍老师。李老师在极为忙碌的情况下，克
服了专业上的障碍，帮忙翻译了大量英文文字和语音资料，对本书的完成功不可没。
鉴于笔者水平所限，本书错讹之处在所难免，欢迎广大读者不吝赐教、相互切磋、共同提
高，为我国CG事业的发展添砖加瓦，笔者不胜感激。
程罡
细说渲染引擎
内容提要：
◎ 渲染引擎史话
◎ VRay 的重要渲染设置
◎ VRay 的摄像机
◎ VRay 的帧缓存渲染
◎ 提高渲染效率的诀窍
3ds Max 这款三维动画解决方案功能强大、全面，但是也有一些软肋，比如其默认的扫描线渲染引擎，由
于其不支持全局照明，所以无法计算光线的反射效果，因此渲染效果非常一般。所幸的是，3ds Max 拥有着各
种补强其功能的插件，正是由于各种插件的存在，才使得这款软件得以在激烈的竞争中终存活下来。本章
将仔细讲述其中几个重要的渲染插件。
1.1 渲染引擎史话
历史上曾经出现过哪些渲染引擎？它们各自有什么特点？渲染效果如何？针对这些问题，
本小节将会为读者做一个梳理和回顾。初学者可以将其作为软件的历史来看待，老用户可以作
为回忆录来看。
1.1.1 历史上的渲染引擎之争
与目前的VRay一家独大截然不同，在本世纪之初的2001―2003年这两三年间，曾经出现
过一段渲染引擎“激情燃烧的岁月”，各家渲染引擎你方唱罢我登场，可谓百花齐放、各领风
骚。爱好者们则是四面出击、各个击破，热衷于在各家引擎之间进行比较、分析。各大专业论
坛人满为患，展开了热烈的讨论和交流，一时间热闹非凡！
当时主要的几个竞争对手是所谓的“四大天王”，即Brazil、Mental Ray(MR)、
FinalRender(FR)和VRay(VR)这四款渲染引擎。
下面分别来介绍一下这四个重量级的渲染引擎和它们各自的特点。
1．四大渲染引擎之Brazil
2001年，一个名不见经传的小公司SplutterFish在其网站发布了3ds Max的渲染插件Brazil。
在公开测试版的时候，该渲染器是完全免费的。作为一个免费的渲染插件来说，其渲染效果是
非常惊人的，但当时的渲染速度非常慢。
Brazil渲染器拥有强大的光线追踪、折射、反射、全局光照、散焦等功能，渲染效果极其
强大。虽然Brazil渲染器的名气不大，但其前身却是大名鼎鼎的Ghost渲染器，这款渲染器经过
很多年的开发，已经非常成熟了。
图1-1所示为Ghost的一个渲染效果，其左下角标注的时间正是Brazil大红大紫的2001年。
图1-2所示为一个优秀的Brazil渲染作品。
图1-1 Ghost渲染效果
图1-2 Brazil渲染作品
第1 章 细说渲染引擎
Brazil 惊人的质量是以非常慢的速度为代价的，用Brazil 渲染图片可以说是一个非常缓慢的
过程，以十四五年前的计算机来说，用于渲染动画还是不太现实。
笔者曾在2001 年给国内某数码设计杂志投稿一幅悍马吉普车渲染作品(见图1-3) ，出版社
要求提供一张1600 像素的高分辨率图像。当时采用Brazil 渲染引擎，渲染参数被设置为
别，使用一台Intel 奔腾3 CPU/1GHz 电脑，连续渲染了将近100 个小时，至今印象深刻。
图1-3Brazil 渲染的悍马吉普车
由于Brazil 的渲染速度太慢，当时几乎没有人敢用Brazil 渲染动画。不过凡事都有例外，
波兰的Platige Image 公司居然用Brazil 渲染了一部长达6分多钟的三维动画短片――《The
Cathedral 》(中文译名《大教堂》)，震惊业界。该片一举夺得2002 年SIGGRAPH 动画短片大
奖，该公司也凭借这部短片一举成名。图1-4 所示为Platige Image 公司版本的logo 。
图1-4Platige Image logo
《The Cathedral 》是一部宗教题材的动画短片，讲述了一个朝圣者为信仰献身的心路历
程。由于东西方文化的差异，中国观众未必能完全理解片子的内容，但无人不被片子优秀的渲
染效果所打动。时至今日，重温这部短片，仍然不得不为当年制作者的勇气而惊叹。图1-5 和
图1-6 所示为《The Cathedral 》的精彩画面。
图1-5 动画短片《The Cathedral》画面(1)
图1-6 动画短片《The Cathedral》画面(2)
成也萧何，败也萧何，Brazil的衰落也许正是由于其速度太慢，在这个快节奏的时代显得
有点不合时宜，终被其他几个对手纷纷超越，只能落得“门庭冷落车马稀”。
2．四大渲染引擎之Mental Ray
Mental Ray是早期出现的两个重量级的渲染器之一(另外一个是Renderman)，为德国Mental
Images公司的产品。在刚推出的时候，Mental Ray集成在著名的3D动画软件Softimage 3D中，
作为其内置的渲染引擎。正是凭借着Mental Ray较高的渲染速度和优秀的渲染品质，Softimage
3D一直在好莱坞电影制作中被当作的软件。图1-7所示为采用Mental Ray渲染的焦散效
果。
相对于另外一个高质量的渲染器Renderman来说，Mental Ray的渲染效果与Renderman几乎
不相上下，而且其操作比Renderman简单得多，效率非常高。因为Renderman渲染系统需要使
用编程的技术来渲染场景，而Mental Ray一般来说只需要在程序中设定好参数，然后“智能”
地对需要渲染的场景自动计算即可，所以Mental Ray 有个别名――“智能”渲染器。
图1-7玻璃和水的折射焦散效果
Mental Ray 是一个专业的3D 渲染引擎，可以生成令人难以置信的高质量真实感图像。现在
我们可以在3D Studio 的高性能网络渲染中直接控制Mental Ray 。Mental Ray 在电影领域得到了
广泛的应用和认可，被认为是市场上的三维渲染解决方案之一。
Mental Ray 是一个将光线追踪算法推向极致的产品，利用这一渲染器，我们可以实现反
射、折射、焦散、全局光照明等其他渲染器很难实现的效果。BBC 的著名全动画科教节目《与
恐龙同行》就是采用Mental Ray 渲染的，节目中逼真地“复活”了那些神话般的远古生物。图
1-8 所示为杨雪果先生采用Mental Ray 渲染的焦散效果。
图1-8水面的反射焦散效果
Mental Ray 从Maya 5.0 版本以后内置在Maya 里，从3ds Max 6.0 版本以后也被内置在了3ds
Max 里。
而从3ds Max 9.0 开始，Autodesk 在诸多方面对Mental Ray 进行了优化，使得Mental Ray 的
渲染品质和速度不断地得到提升。在3ds Max 中，我们可以看到很多方面的更新都是跟Mental
Ray有关系的。图1-9所示为Mental Ray渲染的逼真的SSS(次表面散射，又称3S)材质效果。
图1-9 逼真的SSS材质效果
虽然Mental Ray功能强大，其渲染的速度和品质较之VRay也毫不逊色，但是Mental Ray的
缺点也很明显，主要表现在以下几个方面：，界面不够友好、不够亲切，相对而言不如
VRay好用；第二，对于室内效果图而言，为重要的GI(全局照明)技术明显落后于VRay；第
三，一旦开启运动模糊，渲染速度将会大幅减慢。由于上述几个不足之处，Mental Ray在建筑
表现领域明显落后于VRay。
3．四大渲染引擎之FinalRender
2001年渲染器市场的另一个亮点是德国Cebas公司出品的FinalRender渲染器(又名外终极渲
染器)。
FinalRender渲染器曾经红极一时。其渲染效果虽然略逊色于Brazil，但由于其速度非常
快，效果也很好，对于商业市场来说是非常合适的。图1-10所示为采用FinalRender渲染的室内
效果图。
图1-10 FinalRender渲染室内效果
Cebas公司一直是3ds Max的一个非常著名的插件开发商，很早就以Luma(光能传递)、
Opic(光斑效果)、Bov(体积效果)几个插件而闻名。这次又融合了著名的三维软件Cinema 4D内
部的快速光影渲染器的效果，把其Luma、Bov插件加到FinalRender中，使得FinalRender渲染器
达到前所未有的功能。相对别的渲染器来说，FinalRender还提供了3S的功能和用于卡通渲染仿
真的功能，可以说是全能的渲染器。图1-11所示为FinalRender的建筑表现图。
FinalRender相对其他渲染器来说，设置比较多，在开始入门的时候可能觉得比较难理解。
但熟悉后，就知道它的设置很好，可以调节很多不同的细节。其速度比Brazil 快很多，比VRay
慢些。图1-12 所示为FinalRender 的优秀渲染作品。
图1-11FinalRender 在建筑表现方面的运用图1-12FinalRender 渲染作品
评论
还没有评论。