三维动画制作中的高效染料技术

三维动画制作中的高效染料技术

三维动画作为计算机图形学与传统视觉效果艺术相结合的艺术形式，其丰富的表现手法使生动的图像充满活力。三维动画作为一种合适的工业生产的属性，在原创动画中所占比例较大。逼真是三维动画美学的重大特征。视觉的感观是人类接收信息的主要方法,因此视觉效果的刺激效果也最为显著。在当今的三维动画生产制作中,分层渲染是很热门的一个课题,也是一个很传统的问题,相信很多参与过动画或影视项目的人都使用过分层渲染来解决最终的渲染问题。因为现在许多动画创作者制作的动画越来越复杂,复杂的程度已经大大超过了硬件渲染可以承受的程度。当动画开始渲染的时候,渲染器会先读入场景的数据资料,然后将其放在内存里。如果制作的场景十分复杂,需要的内存就会成倍地增加,尤其是当内存不足的时候系统会使用虚拟内存,但是使用虚拟内存会大大减慢渲染速度,在渲染动画的时候这种减速是绝对致命的。分层渲染技术很早就被广泛使用了,不光我们熟知的三维动画电影都使用了分层渲染技术,在游戏、建筑动画以及静帧真实感图像也同样用到了。那么分层渲染能为我们带来什么呢?答案是效率与质量的保证,可以在极高的工作效率情况下保证优秀的画面质量。分层渲染的好处是在保证质量的同时加快渲染速度。我们知道,在CG动画生产过程中,要渲染好一部完整的动画必须要有大量的时间。但在国内做动画,一般制作周期短,客户又要求极高的质量,所以在没有分层渲染技术之前,往往不能够及时完成任务。直到分层渲染技术的出现和它的日益成熟和完善,时间和质量也终于画上了等号。“渲染”是三维动画中的重要角色。渲染,是指根据三维动画中场景的设置、赋予物体的材质和贴图、灯光等,由程序绘出一幅完整的画面或一段动画。渲染是三维动画实现逼真的视觉的重点,也是三维动画的核心技术之一。三维动画一般分为前、中、后三个制作阶段,前期制作包括剧本策划与编写、人设物设、分镜头表绘制等;中期制作包括建模、角色的骨胳绑定、动画设定、贴图绘制与材质设定、布光、渲染等;后期制作则包括镜头特效制作、镜头合成、镜头剪辑、输出等步骤。在三维动画的制作过程中,渲染是最为关键的、最为费时的步骤之一,它保证了影片最后的画面视觉质量,也是动画项目制作中承前启后的重要步骤,是对前面流程的总结,又是后期制作重要的开始。从产业生产的角度来看,渲染是三维动画制作过程中最花费时间的步骤之一,越是逼真精致的画面,渲染时间在整个制作时间中所占的比例越高,对制作的技术要求也越高。随着人们视觉欣赏要求不断提高,数字电影和HDTV标准的普及,特别是画幅和分辨率的增大,对三维动画渲染提出了更高的要求,在三维动画制作过程中渲染所需要的时间越来越多。在三维动画制作过程中,渲染是整个工作流程中占用时间最多、工作量最大的一道工序。因此,一般使用专业的图形工作站来进行最后的渲染工作。但将一个高精度的复杂场景渲染成图片序列或视频的时候,在硬件条件没有提高的前提下,耗费的时间惊人,往往需要数周甚至数月的时间,不仅延长了整个动画项目的时间,而且增加了动画制作的成本。一、以“层”的图像表达一般接触过Adobe公司软件的人,对于“层”这个概念应该都不会陌生。在电脑数字动画生产流程中,不论实拍或是三维软件制作生成,在合成阶段它们都会成为某一“层”的素材。通过对各层素材的处理、合成,才成为最终的影片效果。在CG制作过程中,“层”是一个比较重要的概念,如Photoshop的图层,其强大的图层功能,让图像的处理变得精彩迷人,如用Photoshop的层制作单帧真实感很强的静帧图像。现今,很多三维软件也都有了“层”的操作概念。其中MAX也不例外。渲染层,是在渲染动画的时候制定分层渲染,方便后期合成。在后期合成中,有了层的帮助,更容易调整图像,有更多控制力,便于进行颜色校正和添加效果。层最大的优点就是所在层里的每个对象都相对独立,彼此间工作不受干扰。使用户的后期调节变的更加方便灵活,大大提高了工作效率。二、分层渲染的应用分层渲染技术,分层渲染是将场景中的物体的有关信息渲染成各自信息的图层,如阴影,物体,光线,灯光等,分层渲染出来,然后通过后期处理,完成整个效果。它的主要目的一是减轻机器的压力和动画人的压力;二是渲染出错的物体,进行补渲;三是方便后期调整和达到客户的高要求。正是这种化大为小的分层渲染可以减轻渲染对于机器的压力,是解决三维动画项目高精度复杂场景、细致精美的图面渲染快捷有效途径。分层渲染的原理,就是将场景中的元素按照一定的方式,分别列于不同的层,然后将其分开渲染。如果做单帧的话,Photoshop就可以处理比渲染整张更好的图片,如果是做动画的,在一般情况下你可以用后期软件更好地处理渲染出来的序列帧图片,可以使用一系列的后期软件,比如像AfterEffect,Shake,Combustion等后期软件处理更好的特效。当然这不是分层渲染最重要的作用,作为一种好的技术来说,为大家解决最棘手的问题和提高工作效率才是最重要的。当我们进行一个复杂而且多变化的工程文件时,当我们渲染一个场景要花上整天时间时,重复的工作会让你觉得枯燥乏味,让你有再多的劲也使不出来。正好分层渲染可以把一张复杂的图片更有细节的按照你的要求输出,并且当你改变主意后可以重新渲染而节约大量的时间。分层渲染可以分别对场景里的所有对象进行相对独立的渲染。甚至连物体的通道也可以进行独立的渲染。这也是我们常说的分层分通道渲染。这样不仅方便了后期的调节,增大后期的调节空间,而且大量的节省了时间,提高了工作效率。三、维建模软件的特点目前,国内三维动画企业在进行动画渲染时多是基于Vray渲染器进行渲染,本文基于这种渲染器进行分层渲染技术的探讨。VRay是由ChaosGroup公司出品,是目前业内最受欢迎的渲染器,尤其在建筑、动漫、工业设计等领域应用广泛,是目前专业公司常用的渲染软件之一。基于V-Ray内核开发的有VRa、for3dsmax、Maya、Rhino等诸多版本,为不同领域的优秀3D建模软件提供了高质量的图片和动画渲染。VRay最大的特点是参数简洁,调试快;全局光功能强大,可以真实模拟漫反射效果。通过图像采样器,可以对画面的锯齿进行消除,间接照明渲染算法精确,效果细腻,同时完美支持HDRI图像照明技术。VRay方便的操作性、功能齐全、效果逼真,大大地提高了制作效率,让数字艺术家们从繁琐的技术问题中摆脱出来,专心艺术创作。在三维软件中,所创建的三维对象称为建模,本身不具备任何表面特性,要让它产生和现实生活材料完全相同的视觉效果,必须通过赋予材质的方式才可以使制作的物体看上去像真实世界中的物体。只有对场景中的物体都赋予合适的材质,才能使场景中的对象呈现出具有真实质感的视觉特性,将这些虚拟的物体变成一种活生生的物品。每一种物体具有各自不同的特性,物体的基本色彩、对光的反射率和吸收率、光的穿透能力、物体内部对光的阻碍能力和表面光滑的程度等都会影响物体本身所呈现出的质感。要将自然界中的各种物体的特性表现出来,必须通过软件中的材质设置参数进行合理设置,以达到真实再现或者虚拟的目的。四、灯光模式调整首先,创建或者打开一个场景,场景模型赋贴图及材质并布好灯光。然后,指定VRay渲染器为当前渲染器,把渲染器选项卡设置成测试阶段的参数,关闭默认灯光。开启GI,调整最小采样和最大采样为-3,-3,同时“二次反射”调整为灯光缓存模式,降低细分。效果可以后,调整发光贴图模式,最小和最大采样为-5,-1或-5,-2或更高,同时把灯光缓存的细分值调高,渲染光子文件。最后,调动光子文件正式渲染,调高抗锯齿级别。设置出图的尺寸,渲染出大图。五、层析成像技术的解决方案(一)精神面质内标,容易分质量分物体渲染,最简单的分法就是以前景、中景、远景为参考依据进行分层。二是针对物体的遮挡关系来分层。另外,最常用的分物体渲染是根据镜头中,精细模型与简化模型来分,一般精细模型单独一组,如果某一个精细模型面数太大,则此一个物体单独一组;简化的模型一组;远山或是地平面一组;天空一组。VRay渲染分为没有反射物体的场景和有反射物体的场景两种情况。1.空材质示例球(1)先把“中景”删除,渲染出第一层图片序列文件。(2)还原“中景”。在材质编辑窗口中,选择一个空材质示例球,选择VRayMet/wrapper材质。Mattesurface、Shadow、Affectalpha三个参数打上勾,Alphacontribution的值改为-1.0。然后把材质赋予“前景”、“地面”,删除“远景”,渲染出第二层图片序列文件。2.将采集适当的方法调整为“前景”、“地面”(1)第一层渲染的方法和第一种没有反射物体的场景相同。(2)选择“前景”、“地面”,右键打开“VRayProperties”,把Matteobject勾上,然后把Alphacontribution的值改为-1.0。Shadows与Affectalpha打上勾。(二)微织构模拟的元素合成分元素渲染多用于高端广告及电影中,可以很好地控制影片的质感和光影。基于VRay渲染器分元素渲染十分丰富,但从VRay官方说明中可以看得出,VR渲染器对于部分标准材质的些元素是不支持的,如图2所示。因此,最好把材质设置为VRay材质。常用的元素有VRayZDepth(Z通道)、AmbientOCC、VRayVelocity(向量,用于后期运动模糊处理)、VRay-Reflection(直接反射结果)、VRayRawReflection(RAW反射的全部强度)、VRayShadows(阴影)、VRay-Specular(高光)、VRay-Reflection(反射)、VRay-Lighting(灯光)、VRay-Globalillumation(全局灯光)等。在AfterEffects后期合成中,图层合成模式中的“正片叠底”相当于相乘,“线性减淡”相当于相加。元素合成的顺序如下。图层五:VRay-Shadows(阴影),图层混合模式为:线性减淡。阴影层效为特殊,改完图层混合方式后,还需要用“曲线”命今进行调整,直到得到你想要的影子。图层四:VRay-Specular(高光),图层混合模式为:线性减淡。图层三:VRay-Reflection(反射),图层混合模式为:线性减淡。图层二:VRay-Lighting(灯光),图层混合模式为:线性减淡。图层一:VRay-Globalillumation(全局灯光),图层混合模式为:正片叠底。(三)单独对自然元素进行整理分灯光渲染适合对渲染有进一步的提高要求,适合要求精细的大场景类型,同时,再配合单独