如何更好的处理建筑三维动画中的场景与灯光
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发布时间：2022-04-22 05:14
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时间：2023-05-20 08:41
随着教育技术的发展，三维动画无论是在电视教材制作中或是在多媒体软件制作中应用很广，三维动画是在屏幕的二度空间上表现物体的三维运动空间。良好的灯光效果是三维动画成败的重要方面，在3DSTUDIOMAX系统内有默认的散射光照明，但这种灯光有时不能满足制作者的要求，需要重设置灯光以达到自己所需要的艺术效果。现根据我制作三维动画的实践，谈一下三维动画制作中的灯光设计。
一、三维动画中灯光类型及各种灯光的创建
1�灯光类型
在3DSTUDIOMAX中可提供以下六种灯光：
Ambient(环境光)、Omni(散射光)、TargetDirect(目标定向光)、FreeDirect(自由定向光)、TargetSpot(目标聚光灯)、FreeSpot(自由聚光灯)、Sunlight(太阳光)
2�各种灯光的创建
环境光(Ambient)是对场景中所有物体的所有部位均匀照明的灯光。MAX将环境光作为环境设置的一部分，默认的环境光色是接近黑色的深灰色。要改变环境光设置，可单击A区主命令菜单中Render/Environment…进入设置对话框，再单击Ambient标签下色块来选择标准颜色或调整RGB值来调整环境光的颜色，颜色越淡则环境光越亮。
散射光(Omni)是一种点光源，均匀向四周照射，它用于场景中普通照明。对于场景中的物体要重设置散射光，先单击Creat/Lights/Omni，在FRONT或LEFT视图中单击鼠标就会出现一个*小菱形图标，表示散射光已经建立；再在主命令面板的散射光参数区设置其参数；第三步，用SelectandMove命令将*的散射光图标拖动到适当位置，这样透视图中的光线随着散射光的移动而产生变化。
定向光(DirectionalLight)是指向太阳那样的从无限远处照射过来的光源。定向光是平行光束，它又可分为两种，即目标定向光(TargetDirect)和自由定向光(FreeDirect)。如果要在场景中设置象激光束或阳光照射效果，就可以使用定向光。创建目标定向光：首先，单击Creat/Light/TargetDirectional，在视图中想要创建定向光的位置处单击以产生光源，按住鼠标不放，向照射目标拖动以产生照射目标；其次，在主命令板上设置定向光的各个参数；再次，单击SelectandMove按钮，在各视图中调整定向光源与目标的位置和角度。
聚光灯(SpotLight)是从一点发出的光束，离光源越远光束会变得越宽，它有一个照亮的照射中心，在一定的范围内产生衰减。聚光灯有两种，即TargetSpot(目标聚光灯)和FreeSpot(自由聚光灯)。它们的区别是目标聚光灯有明确可调整的目标，而自由聚光灯设有可调整的目标。创建聚光灯的方法和创建定向光一样，这里就不再重复。
太阳光(Sunlight)是MAXR2.5以上版本中一个专门模拟地球上某地某时真实太阳光的外挂程序，用于模拟太阳光，且产生真实的阴影效果。
创建太阳光的步骤：
(1)单击Creat/System/Sunlight；
(2)在顶视图中的场景适当位置处单击并拖动以产生一个指南针，然后再单击并拖动以产生太阳光源；
(3)在主命令面板上根据当地的情况设置各项参数；
(4)如果指南针的默认中和你的场景的方向不符，单击表示指南针的星形图标并用SelectandRotate命令，调整为正确的方向。
(5)选中表示太阳光源的*箭头图标，单击Modify进入修饰命令面板，面板上显示出定向光的参数区，并设置各项参数。
二、三维动画用光应遵循的一般原则
1�用光要有依据
首先，用光的依据来源于客观现实生活。人们对光的感性认识，产生于生活中的阳光，灯光等。在三维动画制作中，除非有某种特殊的构思，追求某种写意或戏剧性的照明风格外，一般要少用假定性很强的光源。应根据场景中可以出现的光源位置、投射方向及光源性质等因素去设计布光方案。
其次，用光的根据是文字稿本的提示。文字稿本是三维动画制作的基础，对文字稿本的理解越深，获得布光成功的把握越大。
再次，用光的依据是制作人员的整体构思。光线作为一个造型因素，应该是导演对电教教材整体构思中的一个有机组成部分，三维动画制作人员应该在导演的统一构思下发挥创造作用。
2�要保持影调一致
在同一场景，同一光照条件下，三维动画的主体运动的完整段落，要注意保持这一段落中每幅画面的影调一致。不同场景的动画影调也要保持一致，并要努力实现事先对影调的总体设计，避免出现与总影调相悖离的现象。
3�注意投影
三维动画是在平面上虚拟现实中的三维空间，当用聚光灯时会产生投影，如果主题需要就表现出主体的投影，否则布光时应避免不合理的的投影，以保证时空关系的正确和统一。
4�要创造出纵深透视感
在布光时除了要达到突出主体，塑造形象，渲染气氛等目的外，还要注意通过对光线的细心布设，再现生活中正常的纵深透视感，如：近浓远谈，近暗远亮等，从而达到突破两维空间，创造三维空间的目的。
5�把握不同景别的用光
一般对不同景别的布光要求是：全景布光要能很好的交待环境，时间概念和现场气氛；中景布光要在全景布光确定的主光投影方向及背景光线不变的情况下，通过对光线的调整，以突出表现主体的动作；近景面光的主光方向仍不能变，可以通过适当调整辅助光来充分表现主体；特写布光要充分表现主体的特点，细腻地表现其局部质感。
三、三维动画中灯光设计的步骤
1�确定摄影机的机位及机位运动的路线。
这是灯光设置的前提，根据机位及运动来确定光位照射范围。
2�确定主光的光位，对主摄体作初步造型。主光又称"塑型光"是三维画中用以照明物体造型的主要光线。设置主光线就是要确定主光光位及其照射方向和强度，在主体的斜侧上方，聚光灯的配置角度通常在照明主体与摄影机高度成45－60度，水平成45度左右。不管主光方向如何，主光应在各种光线中占统治地位，成为画面中最引人注目的强光，否则就会与其它光线产生相给冲突，互相抵销，减弱造型的效果，或产生零乱的投影。设置主光一般用聚光灯，聚光灯的使用前面已谈过。
3�设置辅助光来弥补主光不足之处，进一步完善主体对象造型。
辅助光又称"副光"，是用以补充主光照明的光线。辅助光一般多是无阴影的软光，如泛光灯等产生散射光。目的是用来减弱主光所投射的生硬粗糙的阴影，减低光亮部分与阴暗部分的反差，为没有被主光照到的阴影部位提供适当的照明，提高暗部物体的造型表现力。对于辅助光的要求是最好不要再形成新杂乱的阴影，或破坏主光的造型效果。通常情况下，主光和辅光的光比决定了照明对象的影调反差，作为场景照明的主光和辅光则决定了该场景的整个画面亮度反差和画面基调。在处理辅助光时，要求辅助光亮度不能强于主光而产生新光影，并且辅助光的照明应使阴影部分保持阴影性质，使暗部有着层次变化和恰当的造型。
4�为了区别主体与背景，增强被摄体空间感，可运用轮廓光勾划出主体的轮廓线条。
轮廓光是使要照明的物体产生明亮边缘的光线。轮廓光的主要任务是勾划出物体的部分或全部外沿轮廓形式。轮廓光具有逆光效果，轮廓光多以聚光灯灯光照射，其亮度有时强于主光，使物体的轮廓线和清晰明亮，甚至出现闪光效果，使画面的光线描绘多样化，丰富了画面的影调层次，增强画面的形式美感，具有较强的造型性。轮廓光一般多从高度往下照射，并有直射光形式使光区小而具体，只投射到要表现的物上而不在一个大范围内照明。轮廓光一般配置在与主光或机位相对的位置，光位不要太偏或太高，与主光之比一般为一比一。
5�根据场景具体情况，使用环境光、修饰光。
环境光的主要作用是照明主体对象所处的环境特点，并通过环境光线所构成的背景光调与主体形成某种映衬和对比，达到突出主体的目的。环境光只是一种大范围的光线，一般由多盏泛光灯散射光形成，以均匀照亮整个画面环境，形成统一的光调，表现出一种完整的空间感。环境光在烘托主体，表现特定环境、时间或造成某种特殊气氛和影调构图的作用时，也常用几盏聚光灯的直射光打出几个富有情节意义或象征意义的背景，形成一种背景光调复杂、影调丰富并富有起伏变化的空间效果。
修饰光是指修饰主体某一细部的光线。当主光，辅助光，轮廓光位置及照度确定后，在主体上仍有些布光不理想的地方，用光线给予适当的修饰。例如：要表现金属环的质感，打亮其局部，出现反光点，使其更加悦目，更有特点，更富有造型表现力。动用修饰光应注意不显露人工痕迹，不破坏整体效果。一般用聚光灯适当控制灯光亮度，调整较小的照明范围。
上述是我在三维制作过程中的一点认识，仅供参考，其实，在三维画制作中要真的搞好灯光设计并不是一件容易的事，只有潜心研究，深入实践，才能达到好的艺术效果。
