《渲染面板材质灯光》课件

渲染面板材质灯光课程目标了解渲染基础掌握渲染的基本概念，例如光线追踪、材质、灯光和阴影。学习渲染面板操作熟悉渲染面板的常用功能和参数设置，并进行实践操作。掌握材质和灯光应用学习创建和使用各种材质和灯光，以实现逼真的渲染效果。什么是渲染？渲染是指将三维模型转换为二维图像的过程，类似于用相机拍摄照片。它在电影、游戏、动画和设计领域广泛应用，帮助将虚拟世界呈现为可视化的现实。渲染引擎的发展历程早期渲染从简单的线框模型到简单的着色和纹理，这些引擎奠定了现代图形技术的基石。光栅化渲染利用三角形网格将三维模型投影到二维平面，并在每个像素上进行颜色计算，开启了真实感图形的时代。光线追踪模拟光线在场景中的传播路径，实现了更真实的照明和阴影效果，开启了图形渲染的新纪元。实时渲染以更高的效率和更快的速度进行渲染，使实时渲染在游戏和虚拟现实等领域得到广泛应用。渲染引擎的类型光线追踪基于光线追踪原理，模拟光线在场景中的传播路径。光栅化将三维模型投影到二维平面上，并根据像素信息进行渲染。体绘制基于体数据进行渲染，用于表现烟雾、云层等。光线追踪渲染光线追踪是一种基于物理的渲染技术，它模拟光线在场景中的传播路径，从而产生逼真的图像。光线追踪渲染可以生成更逼真的图像，因为它能够更准确地模拟光线的反射和折射，以及阴影和环境光。光线追踪工作原理1从相机出发模拟光线从相机出发，穿过场景。2物体碰撞光线与场景中的物体发生碰撞，计算交点。3反射与折射根据材质属性模拟光线的反射和折射。4光线追踪追踪光线直到光线到达光源或达到最大深度。光线追踪算法路径追踪从相机出发随机选取光线，追踪光线与场景的交点，并计算光线与物体表面交互作用。辐射度模拟光线在场景中的传播，计算每个物体表面的辐射度，最终得到图像。光线追踪的优缺点优点真实感强，能呈现更逼真的光影效果和材质表现。渲染效果更接近真实世界，能更准确地模拟光线的传播和物体表面的交互。缺点计算量大，渲染时间较长，需要更强大的硬件资源。需要更多专业的知识和技能才能掌握，学习曲线较高。照明模型简介1环境光环境光是一种均匀的光源，它来自所有方向，照亮场景中的所有物体。2漫反射漫反射是指光线照射到物体表面后，被物体表面散射到各个方向的光线。3镜面反射镜面反射是指光线照射到物体表面后，以反射角反射出去的光线。4折射折射是指光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。环境光柔和均匀环境光模拟来自场景四周的柔和光线，使物体整体更明亮。漫反射光环境光通常是漫反射光，使物体表面均匀反射光线。色调变化环境光可设定颜色，影响物体整体色调。漫反射光线照射到物体表面，一部分光线被吸收，另一部分光线被反射出去。漫反射光线以随机方向反射，导致物体表面看起来比较柔和。漫反射光线的颜色取决于物体的材质和光源的颜色。镜面反射光滑表面光线从光滑表面反射，例如金属或玻璃。反射角度入射角等于反射角，光线以特定方向反射。光泽度镜面反射的强度取决于表面的光泽度。折射光的弯曲当光线从一种介质传播到另一种介质时，由于光速的变化，光线会发生弯曲，这就是折射现象。透明度折射会使光线穿过透明物体，例如水、玻璃和塑料。视觉效果在渲染中，折射可以模拟物体表面，如水面的波纹或玻璃的透明效果。菲涅尔效应水滴反射在水滴表面，部分光线被反射，部分光线被折射。反射光的比例取决于入射角，这就是菲涅尔效应。玻璃表面当光线从空气照射到玻璃表面时，一部分光线被反射，一部分光线被折射。反射光的比例也会随入射角变化。材质属性材质属性是什么？材质属性是指描述物体表面的物理特性，比如颜色、光泽度、粗糙度等。这些属性决定了物体如何反射和吸收光线，最终影响物体在渲染中的外观。材质属性的作用材质属性可以帮助我们更真实地模拟现实世界中的物体。通过调节不同的材质属性，我们可以创建出各种各样的材质，比如金属、塑料、木材、玻璃等等。材质属性分类基础属性颜色、金属度、粗糙度、透明度、光泽度等贴图属性法线贴图、遮蔽贴图、凹凸贴图、发光贴图等特殊属性各向异性、体积材质、毛发、布料等金属度和粗糙度金属度决定物体表面是否具有金属特性，影响光线反射的强度和颜色。粗糙度决定物体表面是否光滑或粗糙，影响光线的散射程度，从而影响物体表面的光泽度。法线贴图法线贴图可以使表面看起来更详细，例如添加凹凸不平的纹理，例如砖块、石头和皮革。法线贴图包含每个像素的法线方向信息，告诉渲染器光线如何与表面交互，从而产生逼真的阴影和高光效果。遮蔽贴图遮蔽贴图，也称为AO贴图（AmbientOcclusion），是一种用于模拟物体表面凹凸不平程度的贴图，它可以使物体表面更加真实，增加细节感。它通过计算物体表面每个点周围的遮挡程度来生成，遮挡程度越高，该点颜色越暗，反之则越亮。凹凸贴图凹凸贴图是一种模拟表面细节的材质贴图，可以为材质增加表面起伏和纹理细节。它不改变模型的实际几何形状，而是通过模拟光照的明暗变化来展现细节。凹凸贴图通常用于表现表面上的细微起伏，例如砖块、皮革、石头等材质的纹理，以及模拟光照在表面上的阴影效果。发光贴图发光贴图可以模拟物体表面的自发光效果，例如火焰、荧光、电光等。发光贴图通常是灰度贴图，其中白色表示最大亮度，黑色表示没有亮度。在使用发光贴图时，需要在渲染设置中启用自发光选项，并指定发光贴图。透明度贴图透明度贴图用于控制材质的透明度。它通常是一个灰度图像，其中白色表示完全不透明，黑色表示完全透明，灰度则表示不同程度的透明度。透明度贴图可以用来创建各种效果，例如玻璃、水、烟雾等。材质贴图制作工作流程1模型准备首先，需要准备好模型，确保模型的几何结构和拓扑结构都符合制作贴图的要求。例如，模型表面需要平滑、没有明显的面片，同时要确保模型的UV坐标已经合理地展开。2贴图软件选择合适的贴图软件，例如Photoshop、SubstancePainter、Mari等，并根据不同的需求选择合适的工具和功能。比如，可以使用SubstancePainter来制作PBR材质，可以使用Mari来制作高分辨率的贴图。3贴图绘制在贴图软件中绘制贴图，包括颜色贴图、法线贴图、凹凸贴图、遮蔽贴图等，并根据模型的材质类型和需求进行相应的设置。4贴图烘焙将绘制好的贴图烘焙到模型上，生成最终的贴图文件，并根据渲染引擎的要求进行相应的格式转换和优化。灯光的种类点光源模拟一个单点发光，例如电灯泡。方向光从一个无限远的方向照射，例如太阳光。聚光灯模拟一个有方向性的光束，例如手电筒。环境光模拟来自环境的间接光，例如天空光。点光源模拟现实世界点光源是游戏中最常用的光源类型之一，它可以模拟现实世界中各种光源，例如太阳、灯泡等。方向性强点光源的光线会从一个点向各个方向发射，因此具有很强的方向性。强度可控点光源的强度可以根据需求进行调整，以实现不同的照明效果。方向光平行光方向光模拟太阳光，光线平行且来自无限远处，光照强度均匀。模拟自然光方向光常用于模拟自然光照，为场景提供基础的光源。应用场景适合用于室外场景、白天场景，或需要均匀光照的场景。聚光灯模拟现实中手电筒或舞台灯光的效果。通过调整光锥角度，控制光束的范围和形状。调整光强，模拟不同亮度的灯光效果。环境光柔和光线环境光来自场景中的所有方向，为物体提供柔和、漫射的照明。真实感环境光模拟