第六章 灯光、摄像机与渲染在自然界中光线的存在对于人类的视觉系统来说是至关重要的，没有光线的存在我们就不会看到任何东西。 视觉的主要成因，
在于光线的刺激所得到的知觉作用，物体受到光的强弱和方向不同 ，会产生各种复杂变化的色彩。色彩的颜色现象可分为光源色和物体色，光源色
是发光体发出的颜色，而物体的显色现象，统称为物体色。因物体之间的性质不同包含表面色(反射色)和透过色。 自然光照效果
第一节 标准灯光 一 学习目标 ◆了解标准灯光的特点和常用布局方法。 ◆掌握灯光的强度、颜色和衰减的
设置。 ◆理解灯光排除和包含的概念，掌握操作方法。 ◆掌握天光的调整方法。 ◆理解灯光的大气效果。 二 案例分析 美术绘画
中我们常常经过这样的练习，一组摆在桌子上的小静物使我们感受美学带给我们的享受。运用3DS Max参照自然界的光效制作一组写实风格的
静物。从中学习灯光在软件中的应用。如下图所示 三 操作过程 （1）打开本书配套光盘中的“静物.MAX”文件。一个大茶壶与三
个小壶加盘子放置在一张桌子上形成了一组静物模型。为了方便观察灯光效果，模型只被赋予了默认材质类型。 （2）单击（创建）→（灯光）
→“标准”→“目标聚光灯”，在左视图中将光标移动到视图的右上角，按住鼠标左键后，向桌子方向拖动鼠标，确定聚光灯的方向，在合适的位置
放置鼠标，完成聚光灯的创建。如下图所示 （3）单击主工具栏中的按钮，弹出“选择对象”对话框，单击选择Spot01，进入“修改”命令
面板，展开“强度/颜色/衰减”卷展栏，在“倍增”数值框中输入48，衰退类型选择倒数。然后展开“聚光灯参数”卷展栏，将“聚光区/光束
”的值设置为9，将“衰减区区域”的值设置为83。如图6.4所示 在视图中可以看到聚光灯的照射出浅蓝色和深蓝色两个区域，其中浅蓝色指
示出聚光区/光束的区域，深蓝色指示出衰减区，这时渲染摄像机视图得到效果如下图所示。灯光虽然柔和的照射在每个物体上但是背景的明暗缺少
效果，也没有产生自然现象中的投影。 （4）进入命令面板拖动参数区，在“常规参数”卷展栏中，选中“阴影”栏的“启用”复选框并选
择“区域阴影”添加阴影效果。在“区域阴影”展卷栏下打开基本选项选择“长方体形灯光”调整阴影完整性为5，阴影质量为8，采样扩散为20
，阴影偏移0.1，抖动量为10。并在区域灯光尺寸中将长、宽、高都设置为20。如下图所示，用创建Spot01的方法创建Spot02并
在“强度/颜色/衰减”卷展栏中设置倍增为18，衰退类型选择倒数。然后展开“聚光灯参数”卷展栏，将“聚光区/光束”的值设置为17，将
“衰减区区域”的值设置为30。灯光位置如下图所示。 （5）观察摄象机渲染视图发现物体已经有了基本的光影效果，但整体的明度太第显
现出比较灰暗，解决这个问题的方法是我们在创建2展灯光一展照亮整体环境另一展补充照明主光效果。单击（创建）→（灯光）→“标准”→“天
光”，天光没有位置要求，只要创建在场景中即可。进入“修改”命令面板，在“天光参数”卷展栏中将倍增设置为0.15。创建Spot03方
法如Spot01在“倍增”数值框中输入30，衰退类型选择平方反比。然后展开“聚光灯参数”卷展栏，将“聚光区/光束”的值设置为2.8
，将“衰减区区域”的值设置为18.4。位置如下图所示。 案例小结 在制作“静物”这个案例中，我们为一个场景添加了灯光
。使一组没有材质的模型体产生了丰富的效果。从而了解灯光的应用的重要性。通过这个案例的操作可以掌握创建目标聚光灯与天光，以及一些常用
参数，如阴影，灯光强度等。 灯光的参数很多，在案例中只能涉及其中的一部分，更多的参数将在下面的内容中进行介绍。 四 相关知识
——灯光 在三维场景中灯光的作用不仅仅是将物体照亮，而是要通过灯光效果向观众传达更多的信息。也就是通过灯光来决定这一场景的基调或
是感觉，烘托场景气氛。要达到场景最终的真实效果，我们需要建立许多不同的灯光来实现，因为在现实世界中光源是多方面的，如阳光、烛光、荧
光灯等，在这些不同光源的影响下所观察到的事物效果也会不同。 在3dsmax中有8种标准灯光，这些标准灯光你可以在（创建）→（灯
光）标签中找到。如下图所示 标准灯光是基于计算机的对象，其模拟灯光，如家用或办公室灯，舞台和电影工作时使用的灯光设备，以及
太阳光本身。不同种类的灯光对象可用不同的方式投射灯光，用于模拟真实世界不同种类的光源。 聚光灯 聚光灯是有向光源，它类似于舞台上的
强光灯。运用聚光灯可以准确地控制光束的大小，光源的起点来自于一点，并沿着你所规定的锥形方向进行延伸。聚光灯最为显著的特征是他拥有一
个可以控制角度的光锥，光锥的角度越大形成的照明范围就越广，角度越小则照明范围越小。聚光灯可以投射阴影，并且我们可以规定聚光灯的可投
影范围的形状为矩形或圆形。可以说聚光灯是最为常用的灯光类型。如下图所示 聚光灯效果 聚光灯包含两种类型目标聚光灯和自由聚光
灯，目标点聚光灯可以让你分别规定光源位置和照射的方向目标，这种方式十分适合于在三维制作中控制灯光的方向。自由聚光灯则更类似于生活中
我们常见的真实的灯光，在刚刚创建的时候，自由聚光灯的方向总是朝向创建视图的里面，我们要调整它的方向就应该直接转动灯光的图标。 泛光
灯 “泛光灯”从单个光源向各个方向投射光线。泛光灯用于将“辅助照明”添加到场景中，或模拟点光源它的主要作用是作为一个辅光来帮助主
光源照亮场景。也可以用来模拟一个点光源。泛光灯比较用以用来建立和控制，但是太强的辅助光将会使场景变得平淡并显得没有层次感。使用反光
灯也可以产生阴影和投影。如下图所示为泛光灯照射效果。 泛光灯的聚光区、散光区以及衰减区都是球型的 范光灯效果泛光灯的参数面版
与聚光灯相似。参照聚光灯面板即可。 平行光灯 平行光灯与聚光灯比较类似也分为目标点平行光灯与自由平行光灯，但是平行光灯不是发射出
一个光锥而是发射出平行的光线，这种状态的平行光县主要被用来模拟太阳的光线，当光线投射阴影时，阴影的角度就是照射到对象的光线与地面所
成的角度。如下图所示为平行光照射效果。 平行光效果平行光主要用于模拟太阳光。可以调整灯光的颜色和位置并在 3D 空间中旋转灯光
。平行光的参数与聚光灯相似。 聚光灯的“常规参数”卷展栏 所有作为光源的灯的创建参数都非常复杂，但对不同的光源来说，这些参数又有
很多相同点，学会了一种光源的设置就可以了解其他灯对象的参数。下面以目标聚光灯为例介绍灯光的主要参数。 创建了目标聚光灯后，进入“
修改”命令面板，显示出目标聚光灯的“常规参数”面板，在这个面板中有多个卷展栏，下面介绍其中主要卷展栏中常用参数的含义。 “常规参
数”卷展栏中的参数，可以控制灯光的打开与关闭，设置灯光投射的阴影及阴影的类型， 如下图所示（注意“创建”命令面板和“修改”命令面板
中的参数略不相同）。主要参数含义如下。 “灯光类型”栏：用于选择灯光的类型，控制灯光的打开与关闭。 “启用”复选框：该复选框
，用于控制灯光的打开与关闭。 灯光类型下拉列表框：该下拉列表框只有在“修改”命令面板中才存在，单击该下，拉列表框，从中选择不同的
参数，可以改变灯光的类型。 “目标”复选框：选中该复选框后，灯光将有目标。通过该复选框可以进行目标聚光灯和自由聚光灯之间的转换。
“阴影”栏：用于设置灯光投影的阴影及阴影的类型。 “启用”复选框：用于控制阴影的打开与关闭，选中该复选框，可以打开灯光的阴影，有阴
影效果的可在其下面的阴影下拉列表框中选择阴影的类型。阴影效果只有在渲染后才可以观察到，开启了阴影的效果。如下图所示 “使用全
局设置”复选框：选中该复选框后，可以用常规参数卷展栏设置灯光阴影的参数。 阴影类型下拉列表框：在该下拉列表框中选择阴影的类型，默认
选项为“阴影贴图”。 “排除/包含”对话框。在Max中的灯光与真实的灯光有些区别，其中之一就是在Max中的灯光可以只照亮光源范围内
的一部分对象而不照亮另外一部分对象。下面以对如下图所示中的对象进行介绍排除对象的操作步骤。①在视图中选中要进行设置的灯光对象，在“
常规参数”卷展栏中单击“排除”按钮，弹出“排除/包含”对话框。如图6.11所示。在该对话框中的右上角有“排除”和“包含”两个单选按
钮，决定了下面的操作中是在灯光的照明中排除对象还是包含对象。 ②在该对话框中左侧是对象列表，从中选择要排除的对象，单击 按钮，将
其添加到右侧的排除列表中，单击“确定”按钮，就可以从灯光的照明中，将该对象排除。 因为现在场景中只有一盏灯，当这盏灯排除“Teap
ot02”后，就没有灯光照到上面，使其全黑。 在“排除/包含”对话框中的右上角有“排除”和“包含”两个单选按钮。如果选中了“排除”
单选按钮，则添加到右侧列表中的对象被排除出照明；而如果选中了“包含”单选按钮，则右侧列表中的对象被包含在照明中，右侧列表中没有的对
象才不被照明。 目标聚光灯“强度/颜色/衰减”卷展栏 在选中了灯光对象以后，它的“强度/颜色/衰减”卷展栏如下图所示，在该
卷展栏中可以控制灯光的强度、颜色和衰减效果。主要参数的含义如下。“倍增”数值框：此参数用来设置灯光的强度。需要注意的是你可以设置正
数或负数来决定灯光的明暗，当正数数值越来越大时场景照明度随之增加，当负数越来越大时场景照明将会被灯吸收。你可以使用一个负数灯减低场
景的照明。 “衰退”栏：：在衰减模式下拉菜单中有三种对衰减效果的计算方法。无：不进行衰减计算，倒数：进行反比模式的衰减计算，即距离
越长灯光越暗，平方反比：进行反比四次方模式的衰减计算，即距离单位越长灯光亮度值与距离的比值为反比四次方，这种亮度的衰减现象与自然界
中的光现象是一致的。 “开始”数值栏：用来设置距离光源多远开始进行衰减。 “显示”数值栏：选中该复选框，可以在视图中显示衰退的开
始位置。 “近距衰减”数值栏：复选框使用可以让你决定是否使用近距衰减衰减模式，复选框显示可以在不选择灯光的情况下显示衰减范围的标记
；在这组参数中开始代表衰减开始的位置，结束代表衰减结束的位置。近距衰减是一种比较特殊的衰减形式，这种衰减模式可以使离开始越近的物体
照明度越低,离结束越近的位置照明度越高，在现实生活中是没有这样的衰减模式的。如下图所示 灯光近距衰减“远距衰减”数值栏：复选框
使用可以让你决定是否使用远距衰减模式，复选框显示可以在不选择灯光的情况下显示衰减范围的标记；在这组参数中开始代表衰减开始的位置，结
束代表衰减结束的位置。远距衰减是最常用的衰减形式，这种衰减模式可以使离开始越近的物体照明度越高,离结束越近的位置照明度越低。如下图
所示 灯光远距衰减目标聚光灯“高级效果”卷展栏 对比度：该参数调整最亮区域和最暗区域的对比度，取值范围是0到100。如下图所示在
增加了对比度后明暗的交界地方形成了强烈的对比。默认值为0，是正常的对比度。 柔化慢反射边：该数值的取值范围是0到100。数值越小
，漫反射区域的边界就越柔和。默认值为0。 高光反射：关闭该选项则不渲染高光区域。 仅环境光：开启此选项将只使用环境光渲染。这样
使您可以对场景中的环境光照明进行更详细的控制。启用“仅环境光”后，“对比度”、“柔化漫反射边缘”、“漫反射”和“高光反射”不可用。
默认设置为禁用状态。如下图所示当光照射到模型上时a为接受灯光照射的物体只产生高光效果但并生成慢反射，相反b开启漫反射后物体只有满反
射而没有高光效果在默认情况下漫反射与高光反射都为开启状态。当启用仅环境光后漫反射与高光发射都会自动关闭就如同c效果。 投影贴
图：你可以在这里为灯光指定一张位图，灯光将把这张位图投射到场景中，这种状态有点像电影放映机，或幻灯机的效果如下图所示。在添加投影贴
图时会弹出材质贴图浏览器我们可以从中选择自己需要的贴图效果赋予到材质球上进行调整。 “阴影参数”卷展栏 颜色：显示颜色选择器
以便选择此灯光投射的阴影的颜色。如下图所示默认设置为黑色。 在贴图按钮中添加位图或者视频可以设置阴影颜色的动画。 密度：通过
调整投射阴影的百分比来调整阴影的密度，从而使它变黑或者变亮。如下图所示取值范围是.1.0到1.0，当该值等于0的时候，不产生阴影；当该值等于1的时候，产生最深颜色的阴影。负值产生阴影的颜色与设置的阴影颜色相反。 灯光影响阴影颜色：当选中这个选项的时候，灯光的颜色将会影响阴影的颜色，阴影的颜色为灯光的颜色与阴影的颜色相混合后的颜色。 开启：当开启次选项时大气效果也可以产生投影。 不透明度：调整大气阴影的透明度，即大气阴影的深浅。当该参数为0的时候，大气效果没有阴影；当该参数为100的时候，产生完全的阴影。 颜色量：调整大气阴影颜色和阴影颜色的混合度，当采用大气阴影时，在某些区域产生的阴影是由阴影本身颜色与大气阴影相混合生成的。当该参数为100的时候，阴影的颜色完全饱和。 |
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