“零”感空间的视觉打造

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导言
        日常起居室为我们练习制作材质和灯光提供了实践对象。V-Ray使用者要面临的问题是，如何为场景中的物体创建具有真实感的材质。笔者在室内增加了两个大的窗帘，阳光将穿过窗帘照亮整个房间，窗帘之间会有一些小的缝隙，光线会直接射入房间。这里我们将为房间创建日景效果。
        制作步骤。
        一. 室内场景材质设置
        二. 照明
        三. 最终渲染
        四. 后期处理
一. 室内场景材质设置
       1. 地板材质
       打开Material Editor（材质编辑器）并选择一个空白材质球。单击Standard（标准）按钮，在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择vrayBlendMtl（VRay混合材质）。将该材质命名为“Floor Mat”。 单击Base material（基础材质）右侧的None（无）按钮，从Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VRayMtl，如下图所示。

        将该材质重命名为“Floor”。单击Diffuse（漫反射）右侧的颜色样本按钮，在打开的Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中双击Bitmap（位图）选项，如下图所示。



          选择一张合适的贴图，然后关闭对话框。将它稍微调亮，打开Output（输出）卷展栏，将Output Amount（输出数量）调整为2.4，如下图（左）所示。 地板不能均匀地反射光线，因为有一些结构化的材质，因此，我们不会对反射强度使用固定灰度值，而使用带有不同灰度值的图像。选择一张合适的贴图作为反射纹理贴图。 预览材质，发现对于橡木地板来说，反射数量值太高。这一次我们将Output amount（输出数量）设置为0.3，以减小反射。返回材质顶层，将Refl.glossiness（反射光泽度）值降低到0.65，使反射变得较为柔和，显得更自然，同时将Subdivs（细分）值提高到16，如下图（右）所示。


        打开VRayMtl参数面板下面的Maps（贴图）卷展栏。单击Bump（凹凸）右侧的None（无）按钮，如图所示。


        在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择Bitmap（位图），单击OK（确定）按钮，然后选择一张合适的贴图。至此，地板材质就制作好了。返回材质顶层，再次进入VRayBlendMtl参数面板，下图所示为创建好的地板材质。


         单击Coat materials #1（外层材质#1）下面的None（无）按钮，如下图（左）所示。在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VrayMtl，将该材质命名为“Floor_Ref”。单击Material/Map Navigator（材质/贴图导航器）按钮，将显示当前材质球样本，如下图（右）所示。



        单击并拖动“Diffuse map - floorwood.jpg”到“Floor_ref”材质的漫反射右侧的按钮上。该纹理与“Floor”的漫反射纹理是一样的，因此复制即可，如下图所示。


           将Reflect（反射）颜色改为RGB（80, 80, 80）。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项并禁用L按钮。然后将Fresnel IOR（菲涅耳折射率）设置为5。将Refl.glossiness（反射光泽度）值降到0.9。参数面板如下图（左）所示。将制作好的材质应用到场景中的物体上，下图（右）所示为最终的材质样本。

            室内的木纹看起来有点大，需要为其添加UVW Map（UVW贴图）修改器，如下图所示。


       2.窗户玻璃材质
        创建一个新的VRayMtl材质并命名为“Glass Mat”。将Diffuse（漫反射）颜色设置为RGB（15,15, 15）。将Reflect（反射）颜色改为RGB（30,30,30）。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项并禁用右侧的L按钮，将Fresnel IOR（菲涅耳折射率）保持为1.6。将Refract（折射）颜色改为白色RGB（255,255,255）。将IOR（折射率）设置为1.1。确认启用Affect Shadows（影响阴）选项，允许光线通过。该材质可用于制作薄的窗户玻璃，使阳光能进入房间。参数面板和材质球如下图所示。


      将该材质应用到窗户玻璃对象。Fresnel IOR值默认为1.6，如果想在窗户玻璃上看到更多的反射，可将该值设置为2.5。

      3. 墙材质
        创建一个新的VRayMtl材质并命名为“wall_mat”。设置Diffuse（漫反射）颜色为RGB（200,181,165），如下图所示。


         将该材质应用给墙对象。创建另一个新的VRayMtl材质并命名为“ceiling_mat”。将Diffuse（漫反射）颜色改为RGB（220, 220, 220）。将该材质应用给场景中的天花板和踢脚板对象。
       4. 木桌材质
          创建一个VRayMtl材质并命名为“table_wood”。单击Diffuse（漫反射）右侧的颜色样本按钮，在打开的Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中双击Bitmap（位图）选项。然后选择一张合适的贴图，关闭对话框。再将Reflect（反射）颜色改为RGB（25, 25, 25）。 启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项并禁用右侧的L按钮，并将Fresnel IOR（菲涅耳折射率）设置为2.5。 将Refl.glossiness（反射光泽度）值降到0.85。将该材质应用给场景中的木制桌子，如下图（左）所示。桌子边缘的木纹方向是垂直的，我们需要使它变成水平状态，如下图（右）所示。



        要解决这个问题，需要使用UVW贴图修改器，参数设置如下图所示。在修改器堆栈中，单击UVW Map左侧的“+”号，塌陷它的子物体。单击激活Gizmo，如下图所示。


         使用旋转工具在左视图中将gizmo旋转90 °，如下图（左）所示。Step 12 在UVW Map的Parameters（参数）卷展栏中，单击Fit（匹配）按钮，将gizmo匹配给桌子物体。现在会发现纹理的方向变成了水平状态，如下图（右）所示。


         与窗户玻璃相比，桌子上面的玻璃有一些不同的特点。对于窗户玻璃来说，应尽量让光线进入室内，而对于桌子上面的玻璃来说，应该让它反射更多的环境。桌面上的玻璃比较厚，因此它的IOR（折射率）与窗户玻璃也不一样。创建一个新的VRayMtl材质并命名为“table_glass”。然后将Diffuse（漫反射）颜色改为黑色RGB（0,0,0）。将Reflect（反射）颜色改为白色RGB（255,255,255）。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项。再将Refract（折射）颜色改为白色RGB（255,255,255）。IOR（折射率）设置为1.7。确认启用Affect Shadows（影响阴影）选项。Fog color（雾颜色）改为RGB（216,255,233）。Fog multiplier（雾倍增）设置为0.05。将该材质应用给桌面玻璃物体，如下图所示。

       场景中的某些物体包含有铬材质。笔者将所有的铬对象添加到Chrome（铬）图层中。如果隐藏除铬图层以外的其他图层，那么只能选择铬材质对象。Step 01 创建一个新的VRayMtl材质并命名为“Chrome”。将Diffuse（漫反射）颜色改为黑色RGB（0,0,0）。 将Reflect（反射）颜色改为白色RGB（255, 255, 255）。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项并禁用右侧的L按钮。将Fresnel IOR（菲涅耳折射率）设置为20，然后将该材质赋予铬对象，如下图所示。

         5. 沙发材质
        场景中的沙发有两部分，一部分是铬材质，前面已经创建出来了，另一部分是布料材质，下面继续创建。创建一个新的VRayMtl材质并命名为“Sofa”。 单击Diffuse（漫反射）右侧的颜色样本按钮，在打开的Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择Falloff（衰减）选项，单击OK（确定）按钮。在 Falloff Parameters（衰减参数）卷展栏中，将Front（前）颜色设置为 RGB（15,8,7），再将Side（侧）颜色设置为 RGB（107,76,79），如下图（左）所示。单击Front（前）颜色右侧的None（无）按钮，在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中双击Bitmap（位图），选择一张合适的贴图。重复上一步的操作，将该贴图应用到Side（侧）颜色通道中，如下图（右）所示。

        接下来需要混合颜色和纹理。将Front（前）和Side（侧）颜色的强度值分别设置为65和35，如下图（左）所示。将Reflect（反射）颜色改为RGB（7, 7, 7）。将Refl.glossiness（反射光泽度）值降到0.5。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项并禁用右侧的L按钮。将Fresnel IOR（菲涅耳折射率）设置为3，如下图（右）所示。


            打开VRayMtl参数面板下面的Maps（贴图）卷展栏。单击Bump（凹凸）右侧的None（无）按钮。在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择Bitmap（位图），单击OK（确定）按钮，再次选择一张贴图。我们需要提高该贴图的平铺值。这里笔者将用贴图坐标来替代UVW贴图修改器。将U/ V平铺值均设为6，然后将Blur（模糊）值调整为0.7，使凹凸更加锐化，如下图（左）所示。 至此沙发材质就制作好了，将该材质赋予场景中的沙发对象，效果如下图（右）所示。

     6. 窗帘材质
        窗帘材质是我们将要创建的很有趣的材质之一。如果把窗帘缠绕在自己身上，你会发现光线是如何穿过窗帘、扩散开，以及窗帘在光线与不同光照条件下的表现。仔细观察窗帘，会发现一些白色的条纹（蕾丝或粉饰）。在观察的角度，窗帘看起来会更透明，而边缘却不太透明，这说明菲涅耳反射的设置是合适的。另一方面，在创建窗帘模型时，窗帘的折叠效果很重要。窗帘也有凹凸，但如果摄影机离我们很远，又没有对窗帘进行特写，那么可以忽略掉凹凸贴图。
        打开Material Editor（材质编辑器）并选择一个空白材质球。单击Standard（标准）按钮，在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VRay2SidedMtl材质，将该材质重命名为“Curtain_mat”，用来创建半透明的效果，如下图（左）所示。单击Front（前）按钮，从Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VRayMtl，单击OK（确定）按钮。将Diffuse（漫反射）颜色改为RGB（210, 210, 210）。将Reflect（反射）颜色改为RGB（105, 105, 105）。取消对Hilight glossiness（高亮光泽度）右侧L按钮的锁定，将该值设置为0.5。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项并禁用右侧的L按钮，将Fresnel IOR（菲涅耳折射率）设置为3，如下图（右）所示。

       将IOR（折射率）设置为1.01并启用Affect Shadows（影响阴影）选项。使用Falloff（衰减）贴图作为折射颜色，如下图（左）所示。在Falloff Parameters（衰减参数）卷展栏中，将Front（前）颜色设置为 RGB（180, 180,180），再将Side（侧）颜色设置为 RGB（100, 100, 100），如下图（右）所示。

         将IOR（折射率）设置为1.01并启用Affect Shadows（影响阴影）选项。使用Falloff（衰减）贴图作为折射颜色，如下图（左）所示。在Falloff Parameters（衰减参数）卷展栏中，将Front（前）颜色设置为 RGB（180, 180,180），再将Side（侧）颜色设置为 RGB（100, 100, 100），如下图（右）所示。

         打开Falloff Parameters（衰减参数）面板下的Mix Curve（混合曲线）卷展栏，调整混合曲线，如下图（左）所示。返回到上一级材质层，在Options（选项）卷展栏中，取消勾选Trace reflections（跟踪反射）选项。这样仅产生高亮，而不会追踪反射，如下图（右）所示。

        再次返回到上一层材质，在Curtain_mat材质层中单击Translucency（半透明）颜色并改变它的颜色值为RGB（50, 50, 50），如下图（左）所示。这样，该材质就制作完成了，然后赋予场景中的窗帘对象，如下图（右）所示。


      7. 地灯材质
         地灯包含两个部分，一部分是底部的铬材质，另一个是地灯的灯罩材质，它必须是可透光的。这里我们想创建地灯的灯头材质。正如笔者前面谈到的，灯光必须穿过灯罩材质，因此我们将使用VRay2SidedMtl，这里只进行简单的设置。打开Material Editor（材质编辑器）并选择一个空白材质球。单击Standard（标准）按钮，在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VRay2SidedMtl材质，将该材质重命名为“Lamp”。单击Front（前）按钮，在打开的Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VRayMtl选项，单击OK（确定）按钮。将Diffuse（漫反射）颜色改为RGB（235, 235, 235）。将Reflect（反射）颜色改为RGB（255, 255, 255）。启用Fresnel reflections（菲涅耳反射）选项。将Refl.glossiness（反射光泽度）值设为0.7。参数面板如下图所示。


       二. 照明
         HDRI照明
         在3ds max中，一幅HDR图像可用于照明及反射白天和晚上的环境。HDRI是一个32位的浮点图像格式，它允许一幅图像在最亮和最暗区域之间产生一个较大的动态亮度范围。一幅HDR图像为照亮场景可保存足够的灯光信息，而JPEG格式的图像就无法做到这一点。HDR图像能产生较好的白天的效果，但强度不够，真实的阴影来自于阳光。通过添加VRaySun，将其作为一个直接光源，将两种方式结合起来，易于控制白天的时段和各种天气状况。因此白天时段和天气条件的选择将确定是否需要HDR图像。V-Ray有自己的贴图，可以打开它来和控制HDRI。
      打开Material Editor （材质编辑器）并选择一个空白材质球。单击Standard（标准）按钮，再在Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）中选择VRayHDRI贴图。在VRayHDR的Parameters（参数）卷展栏中，单击Browse（浏览）按钮，选择HDR图像，如下图所示。

       从Mapping type（映射类型）下拉列表中选择Spherical（球形）。这样HDRI贴图就准备好了，下面将它用作环境。室外环境HDR图像通常包含太阳。当一幅球形HDR图像作为环境使用时，3ds Max将围绕球体来包裹该HDR图像。要确认HDRI中的太阳位置与场景中的太阳位置一致。从Rendering（渲染）菜单中打开Environment（环境）面板 。将VRayHDRI贴图从材质球中拖曳到Environment Map（环境贴图）按钮上，如下图所示。

       进入透视图，执行Views>Viewport Background>Viewport Background（视图>视口背景>视口背景）命令，如下图所示。


        启用Use Environment Background（使用环境背景）和Display Background（显示背景）选项，如下图（左）所示。现在可以看到HDRI作为透视图背景。HDRI中的太阳隐藏在房间窗户的后面，如下图（右）所示。

       在VRayHDRI贴图中，可以垂直或水平旋转HDRI贴图。笔者在这里旋转了130°，如下图（左）所示。现在已经调整好了HDRI，可以从背景中移除它，并禁用该视口背景。以前通过HDRI照亮场景使用的是V-Ray::Environment（V-Ray::环境）卷展栏中的参数，可以在Render Setup（渲染设置）窗口中找到V-Ray::Environment（V-Ray::环境），只要将VRayHDRI贴图从材质球中拖曳到GI Environment (skylight) override（GI环境(天光)覆盖）的按钮上即可，如下图（右）所示。


        为什么会这样呢？
        笔者将用一个简单的方法来解释这一现象。如下图（左）所示，A点从HDRI的亮部区域获取光线，而B点则有时接收较暗的光线。因此HDRI在使一个点变亮的同时，也会使附近的点变暗。这种现象仅出现在32位图像上，比如HDIRm，因为它有较大的动态范围。
        如何解决这个问题？
        方法之一就是提高GI设置，从时间成本的角度看，这不是一个好的方案。更好的方法是在HDR图像上混合彩色像素，可通过模糊图像来实现。这有助于减少HDRI像素信息的变化，而且光线将从HDRI中得到更加相类似的颜色和信息，可以通过二维软件（如Adobe photoshop）来模糊HDRI，如下图（右）所示。


        渲染场景并查看效果，如下图（左）所示。这时的效果比前面渲染的效果要更光滑。我们仅通过改变HDRI文件很简单地就移除了污渍和噪点，但是还有一个问题，场景太暗。我们可以使用VRayHDRI贴图来提升场景整体的亮度。这里笔者将Overall mult（整体倍增）和Render mult（渲染倍增）值均设为10，如下图（右）所示。


      最终渲染效果如下图所示。

       日光
        笔者发现，在创建白天场景时，许多人会创建VRaySun或标准平行光等光源来模拟阳光，并添加其他灯光，从而使光线充满整个房间，如将VRay Light Planes（VRay灯光平面）放在房间窗口的后面。本教学有两个目的，第一，向大家介绍在VRay中创建一个日光系统的方法；第二，使读者了解创建日光可调节得一些属性及其成因。在添加灯光之前，先向大家介绍笔者使用的摄影机和日光的渲染设置。在基本参数卷展栏中，笔者修改了f-number（光圈系数）、shutter speed（快门速度）和film speed (ISO)（感光度）参数，如下图（左）所示。在渲染设置面板中，笔者改变了Color Mapping（颜色映射）类型为Reinhard，将Burn value（燃烧值）设为0.2，这样不会使光效变得很平。同时启用Clamp output（钳制输出）和Sub-pixel mapping（子像素映射）选项，如下图（右）所示。

        需要注意的是，在使用VRaySun（VRay阳光）时，Clamp output（钳制输出）和Sub-pixel mapping（子像素映射）是非常重要的。如下图（左）所示，场景中的某些区域看起来好像被“烧”掉了，在像素值超过255时（在8位图像中）容易发生这样的情况，且像素无法显示超过255的值，因此这些区域看起来显得过度饱和。如下图（右）所示，当笔者启用了Clamp output（钳制输出）和Sub-pixel mapping（子像素映射）选项后，再次渲染，可见问题解决了，这两个参数主要用于控制像素值，在需要时，可对它们进行更改。



       我们可以选择将V-Ray平面放到窗户上来模拟太阳光，大多数时候我们会使用这种方式，但笔者在这里不使用。而用VRaySun来模拟中午时直射的太阳光，用VRay Sky模拟天光。在前视图或左视图中创建一个VRaySun灯光。一旦在场景中创建了VRaySun，系统会弹出一个对话框，提示“你要自动添加一张VRaySky环境贴图吗？”，单击Yes（是）按钮。下面我们需要注意太阳的角度。笔者在场景中设置的角度大概是70°，如下图所示。


        如果场景中有窗帘，建议先将它隐藏起来，先设置太阳和天空。然后在不改变太阳和天空参数的情况下，将窗帘显示出来，渲染场景。笔者渲染的场景中没有窗帘。在不改变VRay太阳和天空参数的情况下，渲染场景，效果如下图所示。



        效果还不错，唯一的一点就是窗户太大，应该让房间更亮。我们决定不添加其他灯光，而使用其他方法来照亮整个起居室。第一个方法是将强度值由1提高到2，此时房间变得更亮，如下图所示。

       第二个方法是提高天光亮度。首先以Instance（实例）的方式将VRay天空从环境面板中复制到材质球中，这样就可以设置它的参数，如下图所示。

      启用manual sun node（人工太阳节点）选项，然后将sun intensity multiplier（太阳强度倍增）值设为2，如下图所示。

        再次渲染场景，与第一次渲染的效果进行比较，如下图所示，场景比原来亮了，如果再次提高sun intensity multiplier（太阳强度倍增）值，会更亮。


       下面我们对比添加更多太阳光与更多天光后最终效果之间的差异。如下图所示，提高阳光的强度，将增加更多的红色调，而提高天光的强度，将创建出更多浅蓝色的氛围。两种方法均可使用，具体应该取决于场景想要表达的情绪和当时的天气情况。

        对于使用VRay Physical camera（VRay物理摄影机）时，还有另外一种方法可以提高场景中的光线，而无需添加其他光源或调节阳光和天光。如下图（左）所示，笔者将F-number（光圈数）设为6，shutter speed（快门速度）设值为30，此时场景变得更亮。再次显示窗帘并渲染场景，窗帘将阻挡一部分光线进入房间，场景变暗，如下图（右）所示。

       如下图所示，笔者将VRay阳光设置为2，并再次渲染，在使用VRay物理摄影机时，将该值设置为1~2，可以使白天清晰的效果更好。下图中的效果在Photoshop中调过。

        好了 ，这里不再对日落和日出效果、最终渲染和后期处理作详述，有兴趣的读者可以参见：《VRay for 3ds Max室内渲染技术火星风暴》这本书，本书由浅入深地对3ds Max的VRay技术进行了全面且深入的讲解，并且最后通过一个具体的室内场景案例分析了制作一个项目从设置场景开始，到赋予材质，设置灯光、渲染，最后在Photoshop中进行合成的整个流程。通过本书的学习，使读者能够做到学以致用，从而达到举一反三、触类旁通的目的。该书即将上市并与读者朋友见面，敬请关注！

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