建築表現常用VRay技術解析

作者簡介：

張迺剛

現任力方國際數字科技有限公司（華北地區）藝術總監，力方國際天津公司總經理;

個人作品入選CGTalk、3DTotal、Raph精品畫廊，並獲得CGTalk五星精品獎;

2009年出版個人書籍《3ds Max/VRay 印象超寫實建築效果圖表現技法》;

更多個人作品請關注http://blog.163.com/zng_c

注：本文內容選自《3ds Max/VRay 印象超寫實建築效果圖表現技法》

建築表現中的常用VRay技術解析

VRay物理攝像機的使用方法

 真實攝像機的結構

VRay物理攝像機是VRay高端的功能，在Chaos公司內部一直作為研發的重點對象，在Rc5裏麵對其參數也進行了調整。在學習VRay1.5的物理攝像機之前，我們先來了解一下真實攝像機的結構和相關名詞的術語。

如果拆卸掉任何照攝像機的電子裝置和自動化部件，都會看到如圖1-23所示的基本結構：遮光外殼的一端有一孔穴，用以安裝鏡頭，孔穴的對麵有一容片器，用以承裝一段感光膠片。

為了在不同光線強度下都產生曝光正確的影像，照攝像機鏡頭有一可變光闌，用來調節直徑不斷變化的小孔，這就是所謂的光圈。快門打開後，光線才能透射到膠片上，快門給了用戶選擇準確曝光瞬間的機會，而且通過確定某一快門速度，還可以控製曝光時間的長短。

 
圖1  攝像機的內部結構

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1. 鏡頭

一隻結構簡單的鏡頭可以是一塊凸形毛玻璃，它折射來自被攝體上每一點被擴大了的光線，然後這些光線聚集起來形成連貫的點即焦平麵。當鏡頭準確聚集時，膠片的位置就與焦平麵互相疊合。鏡頭一般分為：

（1）標準鏡頭：標準鏡頭屬於校正精良的正光鏡頭，其焦距長度等於或近於所用底片畫幅的對角線，視角與人眼的視角相近似。凡是要求被攝景物必須符合正常的比例關係，均需依靠標準鏡頭來拍攝。它是使用最為廣泛的一種鏡頭。

（2）廣角鏡頭：廣角鏡頭的特點是：焦距短、視角廣、景深長，而且均大於標準鏡頭。其視角超過人們眼睛的正常範圍。它具體的特性與用途表現在：景深大，有利於把縱深度大的被攝物清晰地表現在畫麵上；視角大，有利於在狹窄的環境中，拍攝較廣闊的場麵；景深長，可使縱深景物的近大遠小比例強烈，使畫麵透視感強。其缺點是，影像畸變差較大，尤其在畫麵的邊緣部分，因此在近距離拍攝中應注意變形失真。

（3）遠攝鏡頭：這類鏡頭也稱長焦距鏡頭，它具有類似望遠鏡的作用。這類鏡頭的焦距長於、視角小於標準鏡頭。 這類鏡頭具有的特點表現在：景深小，有利於攝取虛實結合的形象；視角小，能遠距離攝取景物的較大影像，對拍攝不易接近的物體，如動物、風光、人的自然神態，均能在遠處不被幹擾的情況下拍攝；透視關係被大大壓縮，使近大遠小的比例縮小，使畫麵上的前後景物十分緊湊，畫麵的縱深感從而也縮短；影像畸變差小，這在人像中尤為見長。

（4）魚眼鏡頭：魚眼鏡頭是一種極端的超廣角鏡頭。對 135 攝像機來說是指焦距在 16mm 以下、視角在 180 °左右，因其巨大的視角如魚眼而得名。它拍攝範圍大，可使景物的透視感得到極大的誇張；它使畫麵嚴重地桶形畸變，故別有一番情趣。

（5）變焦鏡頭：變焦是鏡頭可以改變焦點距離的鏡頭。所謂焦點距離，即從鏡頭中心到膠片上所形成的清晰影像上的距離。焦距決定著被攝體在膠片上所形成的影像的大小。焦點距離愈大，所形成的影像愈大。變焦鏡頭是一種很有魅力的鏡頭，它的鏡頭焦距可在較大的幅度內自由調節，這就意味著拍攝者在不改變拍攝距離的情況下，能夠在較大幅度內調節底片的成像比例，也就是說，一隻變焦鏡頭實際上起到了若幹隻不同焦距的定焦鏡頭的作用。

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2. 焦平麵

這是通過鏡頭折射後的光線聚集起來形成清晰的、上下顛倒的影像的地方。經過離照攝像機不同距離的運行，光線會被不同程度地折射後聚合在焦平麵上，因此就需要調節聚焦裝置，前後移動鏡頭距照攝像機後背的距離。當鏡頭聚焦準確時，膠片的位置和焦平麵應疊合在一起。

3. 光圈

光圈通常位於鏡頭的中央，它是一個環形，可以控製圓孔的開口大小，控製曝光時光線的亮度。當需要大量的光線來進行曝光時，就將光圈的圓孔開大；若隻需要少量光線曝光時，就將圓孔縮小、讓少量的光線進入。

光圈由裝設在鏡頭內的葉片控製，而葉片是可動的。光圈越大，鏡頭裏的葉片開放越大，所謂“最大光圈”就是葉片毫無動作，讓可通過鏡頭的光源全部跑進來的全開光圈；反之光圈越小，葉片就收縮的越厲害，最後可縮小到隻剩小小的一個圓點。

光圈的功能就如同人類眼睛的虹膜，是用來控製拍攝時的單位時間的進光量，一般以ｆ/5、F5或1：5來標示。以實際而言，較小的ｆ值表示較大的光圈。

光圈的計算單位稱為光圈值（f-number）或者是級數（f-stop）。首先來談談光圈值。

標準的光圈值（f-number）的編號如下：

f/1、f/1.4、f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22、f/32、f/45、f/64  其中，f/1是進光量最大的光圈號數，光圈值的分母越大，進光量就越小。通常一般鏡頭會用到的光圈號數為f/2.8～f/22，光圈值越大的鏡頭，鏡片的口徑就越大，相對提高其製作成本跟難度。

級數（f-stop）是指相鄰的兩個光圈值的曝光量差距，例如f/8跟f/11之間相差一級，f/2跟f/2.8之間也相差了一級。依此類推，f/8跟f/16之間相差了兩級，f/1.4跟f/4之間就差了三級。

在職業攝影領域，有時稱級數為“檔”或是“格”，例如f/8跟f/11之間相差了一檔、或是f/8跟f/16之間就相差了兩格。

在每一級（光圈號數）之間，後麵號數的進光量都是前麵號數的一半。例如說 f/5.6的進光量隻有 f/4的一半，f/16的進光量也隻有f/11的一半，號數越後麵，進光量越小，並且是以等比級數的方式來遞減。

除了考慮進光量之外，光圈的大小還跟景深有關。景深是物體成像後在相片（圖檔）中清晰的程度。光圈越大景深會越淺（清晰的範圍較小）、光圈越小景深就會越長（清晰的範圍較大）。

大光圈的鏡頭非常適合低光量的環境，因為它可以在微亮光的環境下，擷取更多的現場光，讓我們可以用較快速的快門來拍照，以便保持拍攝時攝像機的穩定度。但是前麵有提到大光圈的鏡頭不易製作，必須要花較多的花費才可以獲得。

  好的數碼攝像機會根據測光的結果等情況自動計算出光圈的大小，一般情況下快門速度越快光圈就越大，以保證有足夠的光線通過，所以也比較適合拍高速運動的物體，比如行動中的汽車、落下的水滴等。

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4. 快門

快門是攝像機中的一個機械裝置，大多設置於機身接近底片的位置（大型攝像機的快門則是設計在鏡頭中），藉由控製快門的開關速度，來決定底片接受光線的時間長短。

也就是說，在每一次拍攝時，光圈的大小控製了光線的進入量、快門的速度決定光線進入的時間長短，這樣一次的動作便完成了我們所謂的“曝光”。

快門是鏡頭前阻擋光線進來的裝置，一般而言，快門的時間範圍越大越好。秒數低適合拍攝運動中的物體，某款攝像機就強調快門最快能到1/16000秒，可輕鬆抓住急速移動的目標。不過當您要拍的是夜晚的車水馬龍，快門時間就要拉長，常見照片中絲絹般的水流效果也要用慢速快門才能拍的。

 快門以“秒”作為單位，它有一定的數字格式，一般在像機上我們可以見到的快門單位有：

 B、1、2、4、8、15、30、60、125、250、500、1000、2000、4000、8000。

上麵每一個數字單位都是分母，也就是說每一段快門分別是：1秒、1/2秒、1/4秒、1/8秒、1/15秒、1/30秒、1/60秒、1/125秒、1/250秒（以下依此類推）等等。一般中階的單眼攝像機快門做到1/4000秒，高階的專業攝像機則可以到1/8000秒。

 B指的是慢快門Bulb，B快門的開關時間由操作者自行控製，我們可以藉由快門按鈕或是快門線，來決定整個曝光的時間。

 我們可以注意到每一個快門之間數值的差距都是兩倍，例如1/30是1/60的兩倍、1/1000是1/2000的兩倍，這個跟光圈值的級數差距計算都是一樣的。與光圈相同，每一段快門之間的差距也被之為一級、一格或是一檔。

 光圈級數跟快門級數的進光量其實是相同的，也就是說光圈之間相差一級的進光量，其實就等於快門之間相差一級的進光量，這個觀念在計算曝光時很重要，我們會在下一個章節跟大家講解。

 前麵我們提到光圈決定了景深，快門則是決定了被攝物的“時間”。當我們拍攝一個快速移動的物體時，通常需要比較高速的快門，才可以抓到凝結的畫麵，所以我們在拍動態畫麵時，通常都要考慮可以使用的快門速度。
 有時要抓取的畫麵可能需要有連續性的感覺，就像拍攝絲緞般的瀑布或是小河時，就必須要用到速度比較慢的快門，延長曝光的時間來抓取畫麵的連續動作。

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5. 膠片感光度

根據膠片感光度，我們可把膠片歸納為三大類：快速膠片、中速膠片和慢速膠片。快速膠片具有較高的ISO（國際標準協會）數值，慢速膠片的ISO數值較低，快速膠片適用於低照度下的攝影。相對而言，當感光性能較低的慢速膠片可能引起曝光不足時，快速膠片獲得正確曝光的可能性就更大，但是，感光度的提高會降低影像清晰度，增加反差。慢速膠片在照度良好時，對獲取高質量的照片非常有利。

在光照亮度十分低的情況下，例如在暗弱的室內或黃昏時分的戶外，可選用超快速膠片（即高ISO）拍攝。這種膠片對光非常敏感，即使在火柴光下也能獲得滿意的效果，其產生的景象顆粒度可營造畫麵的戲劇性氛圍，獲得引人注目的效果。在光照十分充足的情況下，例如在陽光明媚的戶外，可選用超慢速膠片（即低ISO）拍攝。

1.2.1.2  DomeCamera

VRayDomeCamera用來模擬渲染半球圓頂的效果，參數麵板如圖1-24所示。

 
圖1-24  VRayDomeCamera麵板

（1）flip x（x軸反向）：使渲染的圖像在x軸上反向。

（2）flip y（y軸反向）：使渲染的圖像在y軸上反向。

（3）fov（視角）：視角的大小。

由於VRay圓頂攝像機，是特殊的模擬半圓球頂效果，而且調節也非常受局限，在工作中很少使用，參數中隻有 反向和視角可以調節，也非常好理解，這裏就不過多介紹了。如圖1-25、圖1-26和圖1-27所示為上述幾個參數的渲染效果的對比。

圖1-25  不勾選flip x 和flip y的渲染效果

圖1-26  勾選flip x的渲染效果

圖1-27  勾選flip y的渲染效果

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PhysicalCamera

VRayPhysicalCamera（VRay物理攝像機）的功能和現實中的攝像機功能相似，具有光圈、快門、曝光、ISO等功能可以調節，在了解VRay物理攝像機之前必須要了解攝像機構造及成像原理才能更好的利用VRay物理攝像機。

照攝像機的結構主要部件為 鏡頭，光圈，快門等 是每一台攝像機都有的。

鏡頭鏡頭是攝像機的最重要的部分，根據鏡頭的性能及外形區分，目前有P型、E型、L型和自動變焦鏡頭等類型 鏡頭的主要功能為收集被照物體反射光並將其聚焦於CCD上，其投影至CCD上之圖像是倒立， 攝像機電路具有將其反轉功能，其成像原理與人眼相同。鏡頭的分類又可依焦距、依焦距數字大小、依光圈分和依鏡頭伸縮調整等方式分類。

（1）依據焦距分類有固定焦距式、伸縮式、自動光圈或手動光圈等類型。

（2）依據焦距數字大小區分分類有標準鏡頭、廣角鏡頭、望遠鏡頭等類型。

（3）依據光圈分分類有固定光圈式 ( fixed iris ) 、 手動光圈式 ( manual iris ) 、自動光圈式 ( auto iris ) 等類型。

（4）依據鏡頭伸縮調整方式分類有電動伸縮鏡頭、手動伸縮鏡頭等類型。

對於目前較流行的鏡頭有，卡爾•蔡司鏡頭，徠卡鏡頭，施耐德鏡頭 佳能鏡頭，尼克爾鏡頭，賓得鏡頭，富士龍鏡頭和美能達GT鏡頭。

光圈調節光孔的大小，控製通過光量的強度，同快門配合使感光片感光。光圈相當於眼睛的瞳孔，一般安置在鏡頭裏麵，由很多非常薄的鋼片組成可以調節大小的進光孔，它與快門密切配合，可以調節曝光量，當快門不變時，光孔越大，入光量越大，其曝光量越多，反之 光孔越小，通光量越少，曝光量越少。

光圈係數（f-number）：光圈也被稱為（相對口徑）他的大小用光圈係數（f 係數，focal）表示，公式為：f係數=鏡頭焦距：相對口徑。對於相同焦距的鏡頭來說，光孔越大，f係數的數字越小，光孔越小，f係數的數字越大，常見的 f係數有：2 2.8 4 5.6 8 11 等，這些都是攝影中最常用的。光圈係數之間的關係主要有以下三點：

① 係數大小與光圈口徑成反比，係數越大，光圈越小，進入的光線越少，反之係數越小，光圈越大，進入鏡頭的光線越多，如 f/4的通光量比 f/5.6多 但是比 f/2.8少。

② 相鄰係數之間的通光量相差一倍 從通光量的多少來看，f/8比f/11大一倍，f/8比f/4小兩倍。即常說的f/8比 f/11大一級。同樣f/4比f/2.8小一級。比f/16大四級。

③ 相鄰係數 之間是以根號2的倍數排列，如 f/8 是 f/5.6的根號2倍。

光圈的作用是非常大的在攝影和調節VRay物理攝像機的時候，經常調節不同的光圈來達到不同的效果，光圈對通光量和景深都有影響。

① 通光量影響 增大光圈配合快門可以增加進光量的強度。減小光圈配合快門可以減少進光量的強度。

② 景深影響 調節光圈的大小會影響到景深的效果，在調節過程中，光圈越大 景深越明顯， 光圈越小，景深效果越不明顯。

快門控製時間長短，調節通光量強度，同光圈配合使感光片感光。快門開啟時間長，可以增加曝光量，快門開啟時間短，可以減少曝光量。

在VRay渲染器中用戶通過物理攝像機課以模擬出真實的攝像機效果，其參數麵板如圖1-28所示。

 
圖1-28  VRayPhysicalCamera的參數麵板

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下麵對每一個參數進行詳細介紹，並配合上測試圖使讀者更加清晰的理解每一個參數的意義

1. Basic parameters

（1）type（類型）：VRay的物理攝像機內置了三種類型的攝像機，用戶可以切換不同的攝像機類型。

① Still camera（靜態攝像機）：主要模擬最常規的靜態畫麵的攝像機，也是在建築表現中最常用的一種攝像機類型。

② Cinematic camera（電影攝像機）：主要用來模擬電影攝像機效果。

③ Video camera（視頻攝像機）：用來模擬快門攝像機，就是模擬錄像機的鏡頭。

（2）Targeted（目標）：勾選此選項，攝像機的目標點將放在焦平麵上；勾選Target distance後，可以手動調節目標點的位置。

（3）Film gate（mm）（片門大小）：控製攝像機所看到的範圍，值越小，看到的景越少。

（4）Focal length（mm）（焦長（單位MM））：設置攝像機的焦距。

（5）Zoom factor（放大係數）：調節攝攝像機視圖的縮放。值越小，攝像機視圖拉得越遠。

（6）Distortion（扭曲）：調節攝攝像機的扭曲係數。扭曲效果是由下麵的distortion type（扭曲類型）來控製的。

（7）Distortion type：扭曲類型，包括 quadratic平方cubic立方 兩種模式。可以調節對鏡頭的扭曲。

（8）f-number（光圈係數）：設置攝像機光圈的大小。通過調節光圈係數可以控製圖像的亮度，值越大圖越暗，值越小圖越亮。之前講過它和景深也有關係，光圈大的時候景深小，光圈小的時候景深大。

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如圖1-29、圖1-30和圖1-31所示為不同f-number數值的渲染效果對比。

 
圖1-29  f-number為2的渲染效果

 
圖1-30  f-number為3.5的渲染效果

 
圖1-31  f-number為6的渲染效果

（9）Target distance（目標點距離）：調節目標點距離，隻有在targeted未勾選時才有效。

（10）Vertical shift（垂直方向上的變形）：調節攝像機在垂直方向上的變形情況，類似於3ds max中的Camera correction修改器，可以用來糾正3點透視到2點透視。

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如圖1-32和圖1-33所示為不同Vertical shift數值的渲染效果對比。

 
圖1-32  Vertical shift為-0.3的渲染效果

 
圖1-33  Vertical shift為0.3的渲染效果

（10）Specify focus（指點焦點）：激活的時候，可以手動控製焦點。

（11）Focus distance（焦距）：調節焦距的大小。

（12）Exposure（曝光）：默認為勾選，VRay物理攝像機裏麵的光圈，ISO等設置才會起作用。

（13）Vignetting（虛光）：模擬虛光效果，類似於拍攝中的效果默認為開啟。

（14）White balance（白平衡）：在攝影中使用攝像機所拍攝的畫麵和肉眼所看到的必然會存在一些差別，這主要是由於攝像機不會像大腦一樣智能處理色彩信息，白平衡是在不同色溫下，通過調整攝像機內部的電路使拍攝出來的影像抵消偏色，使之接近人眼的視覺。可以由右邊的預設選項來定義白平衡，也可以由下麵的custom balance（手動白平衡）選項來調節。

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如圖1-34和圖1-35所示為暖色白平衡效果和冷色白平衡。

  
圖1-35  冷色白平衡

（15）Shutter speed（快門速度）：控製鏡頭進光時間，值越大，進光時間越短，圖就越暗。反之，值越小，進光時間就越長，圖就越亮 。注意快門一般是 1/4 1/8這樣的分數來表示，這裏填寫的數值是分母，所以值越大，快門時間就越短，值越小快門時間就越長。

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如圖1-36、圖1-37和圖1-38所示為測試不同Shutter speed對畫麵的影響。

 
 
圖1-36  Shutter speed為30的渲染效果

 
 
圖1-37  Shutter speed為15的渲染效果

 
 
圖1-38  Shutter speed為5的渲染效果

（16）Shutter angle（快門角度）：配合電影攝像機類型使用，控製圖的亮暗。角度值越大，圖越亮。

（17）Shutter offset（快門偏移）：配合電影攝像機類型使用。控製快門角度的偏移。

（18）Latency（反應時間周期）：配合Video camera（視頻攝像機）類型使用，控製圖的亮暗，值越大，圖越亮。

（19）Film speed（ISO）（ISO膠片感光係數）：對於圖像的亮度直接控製，值越大，表示ISO的感光係數強，圖越亮。在攝影中，白天的時候會選擇較小的ISO，使膠片對光的敏感度低一些，避免曝光過度，在拍攝晚上的時候，會選擇較大些的ISO.可以避免曝光不足。

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如圖1-39、圖1-40和圖1-41所示為不同ISO數值的渲染效果對比。

 
 
圖1-39  ISO為200的渲染效果

 
 
圖1-40  ISO為450的渲染效果

 
 
圖1-41  ISO為600的渲染效果

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2. Bokeh effects

控製是否激活真實攝像機拍攝的景深效果。當拍攝物體聚焦清晰時，從該物體前麵的某一段距離到其後麵的某一段距離內的物體同樣是非常清晰的，焦點相當清晰的這段從前到後的距離就叫做景深，景深效果可以讓畫麵清晰的區域更引人注目，也可以凸顯視覺中心效果，如圖1-42為景深效果的理論圖。

 
 
圖1-42  景深理論圖

如圖1-43 所示為照片中的景深效果。

 
 
圖1-43  照片中的景深效果

散景效果是對於有景深效果的模糊的區域會產生鬆散的畫麵效果，也就是 散景效果。在真是拍攝中，散景效果是存在的，隻是有時候效果明顯，有時候不是很明顯。

（1）Blades（邊數）：，默認是沒有緝獲的，表示散景為圓圈模式，夠選後如果選5就是5邊形的意思。

（2）Rotation（旋轉）：控製著散景圓圈的旋轉角度。當設置為多邊形後會比較明顯。

（3）Center bias（中心偏移）：控製著散景效果對物體的偏移距離。

（4）Anisotropy（各向異性）：控製著散景的形狀調節，值越大，散景的圓圈就會變長。

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3. Sampling

（1）Depth-of-field（景深）：打開後會激活景深效果。

（2）Motion blur（動態模糊）：模糊效果開光，關閉時不能產生運動模糊。

（3）Subdivs（細分）：控製景深和動態模糊的采樣細分，值越高，品質越高，渲染時間會慢很多，要慎重設置此參數值。

 
如圖1-44所示為景深和散景的渲染效果。

  
 
圖1-44  景深和散景效果圖

攝像機參數及位置如圖1-45所示。

  
 
  
圖1-45  景深和散景效果測試

從上圖中看到攝像機在中間杆位置處是景深的中心，在另外兩個杆之外就開始產生模糊的景深效果，

4. Miscellaneous（雜項）

（1）horizon line（地平線）：激活後會顯示地平線標誌。

（2）clipping（剪切）：激活該選項後，下麵的near clipping range（近景剪切）和far clipping range（遠端剪切）選項會被變為可用狀態，它可以剪切數值以外的場景畫麵。

（3）near env range（近景環境範圍）和far env range（遠端環境範圍）：與3ds Max中攝像機的中的Near Clip（近景剪切）和Far Clip（遠端剪切）功能相同，主要控製著Environment（環境）麵版中的特效範圍。

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Color Mapping的使用方法

Color Mapping色彩控製是將顏色套用到渲染圖像上的轉換機製，有時候屏幕無法顯示的色調以及亮度過高的顏色，Color MColor Mapping可以重新對應能正確顯示的顏色應用到渲染圖像中。主要控製燈光方麵的衰減以及色彩的不同模式，其參數麵板如圖1-46所示。

   
 
圖1-46  Color Mapping參數麵板

VRay 1.5RC5中包括7種類型，Linear Multiply（線性曝光），Exponential（指數曝光），HSV Exponential（HSV 指數曝光），Intensity Exponential（亮度指數曝光 ），Gamma correction（ 伽馬校正），Intensity gamma（亮度伽馬）Reinhard（混合曝光）如圖1-47所示。

 
 
圖1-47  7種類型的曝光方式

1. Linear Multiply（線性曝光）：是使用物體的亮度產生圖像顏色，所以亮度大於255的顏色會被直接去掉，在很強的燈光附近的物體多半會因為曝光過度而變成全白的情形。要避免這種情形應該使用其他的指數式的顏色控製類型。

 
圖1-48  Linear Multiply（線性曝光）

（1）Dark multiply（暗部倍增）：默認值為1，增加後暗部成倍提亮。

（2）Birght multiply（亮度倍增值）：默認值為1，對亮部的亮度進行控製，數值越大可以提高亮部的亮度。

（3）Gamma（伽馬值）：伽馬值的控製。

（4）Clamp output（固定輸出）：使用時通常將其勾選.顏色開啟後顏色將在顏色後背固定下來．在渲染圖中有些無法表現出來的色彩會通過限製來自動糾正，在有的情況下沒必要開啟，如ＨＤＲＩ。

（5）Affect background：勾選時顏色貼圖將影響背景的顏色。

（6）Sub-pixel mapping（次像素貼圖）：這是VRay1.5的一個新選項， 能產生更精確的渲染品質但是，在VRay1.5以前的版本中，此功能在內部默認是勾選的。，這樣能避免圖像中的某些雜點，。但可能導致渲染結果不精確。看具體情況使用

2.  Exponential（指數曝光）：是以色彩飽和度控製亮度來避免曝光的情形，但是物體的顏色會因此被刷淡。 能防止局部曝光過度　顏色飽和度會降低，對比度沒這麼強烈。

3. HSV Exponential（HSV指數曝光）：與Exponential曝光方式類似，但可以維持顏色的色調飽和度。在對比度（明暗度）沒有什麼變化的情況下將圖像的飽和度加強，渲染出來的效果會比較豔麗。

4. Intensity Exponential（亮度指數曝光）：可以維持RGB顏色的比例，並且隻有顏色的強度會有作用。不會出現局部曝光過度，亮度又會增加。這種模式可以控製在場景亮度很強的情形時候，會讓渲染圖像變暗；用於亮度較平均的場景時則會因為色彩均化的關係稍微失去層次。

5. Gamma correction（伽馬校正）：采用伽馬來校正場景中的燈光衰減和貼圖，它的效果和線形曝光類似，但是參數不同於Linear multiply的參數。

 
圖1-49  Gamma correction（伽馬校正）

（1）Multiplier（倍增）：渲染圖總體亮度倍增。

（2）Inverse gamma（反伽馬）：反伽馬是VRay渲染器內部進行轉化的，比如輸入2.0就是和顯示器的伽馬2.0一樣。

6. Intensity gamma（亮度伽馬）：該曝光的特點類似於Gamma correction，並且還可以修正場景中燈光的亮度。

7. Reinhard（混合曝光）：混合曝光模式是VRay1.5中的新功能，Reinhard是一種非常實用的色彩貼圖類型，所以本次案例也是使用了這種方式，在使用Exponential mapping時感到圖像的飽和度不夠，而使用Linear mapping時有感到色調太濃，這時候就需要在這兩種類型中找到平衡點，而Reinhard就提供這樣的選擇。官方對這種色彩貼圖的解釋是，它是一種混合於Exponential mapping和Linear mapping之間的色彩貼圖類型。當我們選擇色彩貼圖類型為Reinhard，並設置Burn值為0時它將接近於Exponential類型、設置Burn值為1.0時，它將近乎於Linear類型。

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下麵使用的一個測試場景對Color Mapping進行講解，在製作時設置為Reinbard模式，設置burn為0.5，如圖1-50所示。

  
 
圖1-50  案例測試文件

各種不同的曝光方式的渲染效果如圖1-51所示。

圖1-51 各種曝光方式的渲染效果

曝光方式為Reinhard（混合曝光），不同Burn參數值的渲染效果，如圖1-52所示。

   
  
 
圖1-52  不同Burn參數值的渲染效果

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使用Falloff製作逼真汽車材質

在本小節中筆者將為讀者係統講解Falloff的具體使用方法，其中包括最常用的菲涅爾的使用方法，Falloff的使用的範圍非常廣，本節將從Diffuse（漫反射）和反射這兩個最常用的方麵來講解Falloff的使用方法，如圖1-53為本小節使用的測試文件。
 

圖1-53  測試文件

Falloff的理論是根據法線的方向來混合兩種顏色的貼圖（默認是黑白兩色），當法線與指定的方向（Viewing Direction控製，默認的視線Camera Z-Axis）夾角為0°時，為第一種顏色（默認是黑色）；當法線與指定的方向（默認為你的視線）夾角為90°時（若type為Towards/Away，則是180°），為第二種顏色（默認是白色）。如果將它放置在Diffuse中，那麼顏色就會出現漸變（默認是黑色和白色），如果把它用到反射中，則可以根據上麵的黑色通道和下麵的白色通道進行控製，上麵的通道控製著和攝像機角度小的地方，下麵的通道控製著和相繼角度大的地方，反射中使用Falloff貼圖可以讓物體的反射更有明暗變化和層次感，Falloff的菜單如圖1-54所示。

  
 
圖1-54  Falloff菜單

（1）falloff type（衰減類型）：在該選項中係統提供了5種類型衰減類型。

① towards/away（相對衰減）

② perpendicular/parallel（直線/平行衰減）

③ Fresnel（菲涅耳）

④ shadow/light（陰影/燈光）

⑤ distance blend（遠處模糊）

（2）falloff direction（衰減方向）：在該選項中係統提供了3種衰減方向。

① viewing direction[camera z-axis]：攝攝像機z軸可見方向

② camera x-axis：X軸方向

③ camera y-axis：y軸方向

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下麵通過測試圖講解Falloff使用在Diffuse中的效果，為了方便讀者理解將使用飽和度很高的紅色和綠色。

（1）towards/away衰減類型的渲染效果如圖1-55所示。

  
 
圖1-55  towards/away衰減模式的渲染效果

將顏色互換後得到的渲染效果如圖1-56所示。

  
 
圖1-56  顏色互換後的渲染效果

從上麵的渲染效果可以得知，Falloff衰減效果應用在Diffuse中，在距攝像機0°-90°之間的物體顏色使用了紅色到綠色的漸變效果。

（2）perpendicular/parallel衰減類型的渲染效果如圖1-57所示。

  
 
圖1-57  perpendicular/parallel衰減模式的渲染效果

（3）最常用的衰減模式Fresnel的渲染效果如圖1-58所示。

  
 
圖1-58  Fresnel衰減模式的渲染效果

（4）Fresnel衰減模式受到IOR參數的影響，該參數的默認值為1.6，數值越大衰減就會越來越微弱，如圖1-59所示。

 
 
圖1-59  IOR為10.0的效果

（5）shadow/light衰減模式的渲染效果如圖1-60所示。

  
 
圖1-60  shadow/light衰減模式的渲染效果

（6）distance blend衰減模式的渲染效果如圖1-61所示。

  
 
圖1-61  distance blend衰減模式的渲染效果

在測試渲染圖中看到的幾乎隻有紅色，這是因為distance blend衰減模式手受Near Distance和Far Distance參數的控製，設置Near Distance為500.0，Far Distance為50000.0，此時渲染效果將如圖1-62所示。

 
圖1-62  渲染效果

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下麵通過測試圖講解Falloff在反射中的效果，這裏隻講解最常用的Fresnel衰減模式。

（1）如圖1-63所示為Fresnel衰減模式的渲染效果，從圖中可以看到和攝像機角度接近0°的位置反射很弱，和攝像機角度越接近90°的地方反射越強。

 
圖1-63  Fresnel衰減模式的渲染效果

（2）下麵詳細講解Fresnel模式的設置方法，Fresnel衰減模式受IOR參數值的影響，IOR數值越大反射會越大，但Fresnel效果會減弱，和攝像機成0°的物體反射變得很大，如圖1-64所示為 IOR為1.6的渲染效果。

 
圖1-64  IOR為1.6 時渲染效果

（3）如圖1-65所示為IOR為8.0的渲染效果，可以看到反射效果加強了，但Fresnel效果減弱，在實際工作中還需要根據OutPut Amount參數來配合使用。

 
圖1-65  IOR為8的效果

增大OutPut Amount參數可以使反射加強，並使 Fresnel效果更加明顯，在實際工作中需要配合IOR參數進行調節，才能達到最好的畫麵效果。

（4）OutPut Amount參數值為0.5和4時的渲染效果如圖1-66所示。

 
圖1-66  OutPut Amount參數值為0.5和4時的渲染效果

最後測試曲線調節對Fresnel效果的影響，尤其在製作汽車材質時曲線參數的調節是非常重要的。

（5）如圖1-67所示為曲線的調節對比。

  
 
 
圖1-67  曲線的調節對比

在調節曲線時可以看到黑白條發生變化，越靠近白色的區域越接近反射區域，越靠近黑色的區域越接近不反射區域。

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下麵通過測試效果講解falloff在汽車材質上的應用，最終效果如圖1-68所示。

 
圖1-68  汽車材質細部圖

在Diffuse中使用了perpendicular/parallel模式，在Reflect中使用Fresnel模式，並且調節Mix Curve曲線，汽車材質製作過程和設置完成的材質球效果如圖1-69所示。

   
  
 
圖1-69  汽車材質。

如圖1-70所示為默認Mix Curve曲線時的渲染效果，觀察畫麵得知，車的反射效果較弱，整體效果不強。

   
 
圖1-70  默認Mix Curve曲線的渲染效果