淺析三維軟件的布光方法

安國鋒

摘要：文章通過分析三維軟件3DMAX的燈光種類、燈光創建過程、布光技巧、自然光的表現方法等，探討了燈光在虛擬各種現實環境中的運用，以及燈光設計運用的相關原則，強調了布光方法在三維動畫設計領域中的重要地位。

關鍵詞：虛擬現實；燈光種類；布光方法；布光原則

一、引言

隨著計算機應用的普及和發展，人們對用計算機設計的三維動畫的理解和認識已經越來越深刻了。三維動畫就是在計算機屏幕的二維平面上虛擬一個自然的現實物體的三維運動空間。因此，需要設計者通過光影技術體現空間感和美學因素的和諧統一，滿足人們對三維空間的視覺需要。就人類的視覺而言，沒有光就沒有一切。良好的燈光效果，合理布局燈光就成為三維動畫成敗的一個重要方面。通過燈光照明來形成光影效果是形成空間感以及動畫觀賞者對場景中物體的大小、形狀、質地和色彩的感知的必要手段。因此，合理布局燈光是三維動畫設計的一部分。在3DMAX軟件系統中有默認的散射光照明，而這種燈光不會滿足制作者的需求，用重新布局燈光以來達到設計者所需要的效果。下面根據筆者制作的實踐過程，淺談一下動畫制作的燈光設計，來和大家共同探討。

二、燈光設計的重要作用

在3DMax軟件中，如果沒有人為的設置燈光，則只有兩盞默認的點光源在起作用，不能產生與自然界一樣的光影效果，也沒有光的反射和折射，尤其是不設置光源的室內渲染出來的結果將是一片漆黑。其他的三維軟件如Maya、Softimage也是如此。正如我們知道的三維動畫就是在二維平面上虛擬一個自然的現實物體的三維運動空間一樣，也需要動畫的設計者利用軟件自帶的“假”燈光來虛擬自然界的光影效果及光的反射和折射。根據動畫場景特定的地點、日期、時間給出正確的光照信息來模擬自然光。設計者按照真實世界的光照信息去放置虛擬燈光到動畫場景中。這種燈光的設置過程簡稱為“布光”。即如何用3DMAX中超現實的燈光去模擬自然光復雜的變化。燈光有助于表達一種感情，或引導眾人的目光到特定的位置。可以為場景提供更大的深度，展現豐富的層次。

三、3DMAX中燈光的類型

在3DMAX中有六種燈光：Ambient（環境光）、Omni（散射光）、TargetDirect（目標定向光）、FreeDirect（自由定向光）、TargetSpot（目標聚光燈）、FreeSpot（自由聚光燈）、Sunlight（太陽光）。

第一，環境光（Ambient）是對場景中所有物體部位均勻照明的燈光。

第二，散射光（Omni）是點光源的一種，也常稱它“泛光燈”，它光線照射均勻，常用于場景中的一般照明。

第三，定向光（DirectionalLight）是指向太陽那樣的從無限遠處照射出來的光源。

第四，聚光燈（SpotLight）是從某一點發出的光束，離光源越遠光束會變得越寬，它有一個照射中心，在一定的范圍內衰減。聚光燈有兩種，即TargetSpot（目標聚光燈）和FreeSpot（自由聚光燈）。

第五，太陽光（Sunlight）是一個用來模擬地球上某地某時真實太陽光的外掛程序，用來模擬太陽光，并產生真實的陰影效果。

四、三維動畫中布光應遵循的一般原則

第一，用光要有依據。用光的依據主要來源于生活。人們對光的感性認識，來源于現實生活中的燈光、陽光等。在三維動畫制作中，應根據場景中可能出現的光的方向、位置及性質等因素去設計布光方案。

第二，要保持影調統一。在相同條件下，三維動畫主體運動的完整段落，要注意保持這一段落中每幅畫面的影調統一。不同場景的動畫影調也要保持一致，并要努力實現事先對影調的總體設計，避免出現與總影調不統一的現象。

第三，要創造出縱深透視感。在布光時要達到突出重點，樹立品牌，要細心布設光線，如：遠淡近濃，遠亮近暗等，用來創造突破兩維空間，達到三維空間的目的。

第四，注意投影。三維動畫是虛擬現實中的三維空間，當用聚光燈時會產生投影，如果主題需要就表現出主體的投影，否則，布光時應避免不合理的投影，來保證時空關系的正確和統一。

第五，把握不同場景的用光。一般對不同場景的布光要求是：全景布光要交待環境，時間和現場情況；中景布光要在全景布光確定的主光投影方向及背景光線不變的情況下，通過對光線的調整，以突出表現主體的動作；近景面光的主光方向仍不能變，可以通過適當調整輔助光來充分表現主體；特寫布光要充分表現主體的特點，細膩地表現其局部質感。

第六，燈光的色彩問題。在現實生活中，如果三元色（紅、綠、藍）的燈交織打在一起，則出現白色。

五、三維動畫中燈光設計的步驟

第一，確定攝影機的機位及機位運動的路線。

第二，確定主光的光位，對于主攝體做大致造型。主光用于照亮場景和被攝物體主體的光源，在三維軟件中通常用聚光燈來替代。

第三，設置輔助光來彌補主光不足之處，進而完善主體造型。輔助光又稱“副光”，用于消除或減弱被攝主體在主光照射下產生的生硬粗糙陰影的光源，在三維軟件中可以用聚光燈或泛光燈（即點光源）來充當，一般多是無陰影的軟光，如泛光燈等產生散射光。

第四，逆光（又稱輪廓光）：用于為被照明的物體產生明亮邊緣的光源。

第五，根據場景不同，使用環境光、修飾光。環境光的主要作用是照明主體對象所處的環境特點，并通過主體形成某種映襯與和環境光線所構成的背景光調對比，來突出主體的效果。修飾光是指修飾主體某一細部的光線，如眼神光、背景光等。在三維場景中并非都需要，根據實際情況添加即可。

六、三維動畫布光過程中的注意事項

第一，場景尺寸：確認的場景要有正確的尺寸，和一致的單位。

第二，燈光：使用Photometric lights。確保燈的亮度在正確的范圍內。

第三，材質反射度：保證場景中材質的reflectance value與現實中相統一。

第四，在3DMAX場景中黑色是基色，要注意留黑，這樣會使燈光的設置有調節的空間，可以產生大量的光影變化。

第五，在布光上，要做到每盞燈都有不同的效果，對那些效果不明顯的燈光刪除。

第六，燈光要精。燈光要有層次性感，要明暗分布，達到燈光預期效果。

七、結束語

在三維畫制作中，搞好燈光設計真不容易，只有認真研究，敢于實踐，才能達到好的預期效果。燈光的設置方法會根據個人習慣和場景要求有很大的差別，這也是燈光布置難于掌握的一個重要原因。總之，只要勤研究、多研究、多實踐、敢實踐，掌握布光的精髓那只是時間問題了。

參考文獻：

1.苗家鴻.3DSMAX實用教程[M].機械工業出版社，2005.

2.王璞.3DSMAX7.0入門與提高[M].音像電子出版社，2005.

3.前程文化.3dsmax6三維動畫[M].浦東電子版社，2007.

（作者單位：遼寧省農業經濟學校）