基于V—Ray渲染器的玻璃材質(zhì)的調(diào)節(jié)

【摘 要】介紹V-Ray渲染器的基本特點，分析玻璃的屬性，在3Ds-Max建模的基礎(chǔ)上，基于V-Ray渲染器探討玻璃材質(zhì)的調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】V-Ray渲染器 玻璃材質(zhì) 調(diào)節(jié)

【中圖分類號】G【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）10C-

0188-02

V-Ray是由專業(yè)的渲染器開發(fā)公司CHAOSGROUP和ASGVIS開發(fā)的一款性能非常優(yōu)秀的渲染軟件。V-Ray渲染器具有反映真實光影追蹤以及折射、反射的功能，擁有全局光照明和光線追蹤等特點，這些功能特點使得V-Ray渲染出來的效果圖無論是在陰影模擬方面還是在材質(zhì)表現(xiàn)等方面都非常優(yōu)秀，完全可以得到照片級別的效果。V-Ray渲染器可根據(jù)實際需要調(diào)控參數(shù)，從而自由控制渲染質(zhì)量與速度，效率非常高，可完全勝任室內(nèi)、建筑外觀、建筑動畫、工業(yè)造型、影視動畫等各個領(lǐng)域的應(yīng)用，提供強有力而高效的渲染解決方案。本文基于V-Ray渲染器探討玻璃材質(zhì)的調(diào)節(jié)。

一、玻璃的屬性

玻璃的主要成分是二氧化硅，是一種無色透明的非金屬固體物質(zhì)，它具有良好的透視、透光性能，廣泛應(yīng)用于建筑裝飾行業(yè)，常常用來制作門窗、雨棚和玻璃幕墻等建筑構(gòu)件。隨著人們生活水平的不斷提高和對生活環(huán)境質(zhì)量的追求，各種經(jīng)過藝術(shù)加工處理的裝飾玻璃也被設(shè)計師廣泛地以各種不同的形式應(yīng)用到室內(nèi)空間中，達(dá)到使用功能和視覺審美的統(tǒng)一。下面就制作室內(nèi)表現(xiàn)效果圖常見的玻璃材質(zhì)的模擬進(jìn)行研究分析。

二、玻璃材質(zhì)的調(diào)節(jié)

以下所有玻璃材質(zhì)的調(diào)節(jié)、探討均是在3Ds-Max建模的基礎(chǔ)上，以V-Ray渲染器作為渲染環(huán)境的情況下進(jìn)行的。模擬場景圖中建模了一個茶壺和一塊玻璃板模型，還有一個用V-Rayplane模擬的地面，最后添加了一盞標(biāo)準(zhǔn)燈光，場景設(shè)置如圖1所示；打開天光，默認(rèn)的渲染效果如圖2所示。

（一）對普通玻璃的調(diào)節(jié)。普通玻璃也叫清玻璃，是室內(nèi)裝飾設(shè)計時用得較多的一種材質(zhì)，它帶有一定的折射作用，折射率一般在1.5～1.7之間。在對玻璃材質(zhì)模型進(jìn)行模擬表現(xiàn)時，通過對玻璃折射率的適當(dāng)調(diào)整，可以使玻璃呈現(xiàn)出一些很好看的效果。清玻璃除具有折射屬性外，還有一定的反射特性，但是反射不是很強烈，在觀察玻璃邊緣時，可以看到玻璃受周圍環(huán)境的反射非常強烈，這表明玻璃具有非常強烈的菲尼爾反射。在調(diào)節(jié)室內(nèi)效果圖時經(jīng)常會遇到這樣的情況，玻璃的邊緣經(jīng)常會顯示出一種深淺不一的類似于藍(lán)綠色的顏色，而且當(dāng)玻璃越大越厚時，產(chǎn)生的暗綠色則會越深，玻璃之所以會出現(xiàn)這樣的顏色效果，是源于玻璃本身對天空折射產(chǎn)生的一種效果。為了真實地模擬出玻璃的這種顯示效果，可以通過將環(huán)境色調(diào)成淺藍(lán)色，或是單獨為天空貼一張藍(lán)色的環(huán)境色貼圖，通過環(huán)境光能量的傳遞影響玻璃顏色的顯示效果。一般情況下，為了調(diào)節(jié)的方便，經(jīng)常會采用更改霧顏色“Fog”的方法改變玻璃顯示顏色效果。

根據(jù)上面的分析，普通玻璃（清玻璃）材質(zhì)渲染參數(shù)調(diào)節(jié)如下：首先將默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)“Standard”材質(zhì)球更改為“VrayMtl”材質(zhì)，并將其賦予玻璃板模型。根據(jù)玻璃具有反射效果的屬性，將反射“Reflect”的值設(shè)置為RGB（255，255，255），同時將菲尼爾反射“Fresnel reflection”的復(fù)選框勾選上，這時反射將具有真實世界的玻璃反射效果，即在光線和表面法線之間角度值接近0度時，反射將衰減，當(dāng)光線垂直于表面時反射幾乎沒有發(fā)生；接下來把折射“Refraction”的值設(shè)置為RGB（255，255，255），因為玻璃是完全折射的，所以將其折射調(diào)到最高。這時渲染出來的效果如圖3所示。

從圖3可看到渲染出來的陰影顯得比較實，不太符合光線透過玻璃的真實物理存在，為了得到更加真實的顯示效果，通常把影響陰影選項“Affect Shadows”勾選上，這樣渲染出來的陰影才顯得比較符合真實的物理存在；因為玻璃邊緣的顏色通常是對周圍環(huán)境顏色的反映，所以在這里將煙霧顏色“Fog”設(shè)置為一種淡淡的藍(lán)色，這時渲染效果如圖4所示。從圖4可看出，燈光透過玻璃板的陰影顯得比較自然，而且玻璃的邊緣顯得更為好看。

（二）對磨砂玻璃的調(diào)節(jié)。磨砂玻璃以其獨特的手感和質(zhì)感，被廣泛地應(yīng)用于室內(nèi)效果圖的制作，掌握磨砂玻璃材質(zhì)的調(diào)節(jié)技巧能夠快速提升制作室內(nèi)效果圖的出圖效率。對磨砂玻璃的屬性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與普通玻璃相比，磨砂玻璃只能非常模糊地透過背面的影像，而清玻璃則具有晶瑩剔透的效果。這是因為磨砂玻璃的表面是不光滑的，而且具有很多細(xì)小的凹凸，由此造成反射顯得非常的模糊。常用的磨砂玻璃調(diào)節(jié)方法有兩種。第一種調(diào)節(jié)方法相對簡單，只需要在清玻璃材質(zhì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，將反射模糊值相應(yīng)的調(diào)節(jié)一下就可以得到磨砂玻璃的反射效果。具體做法是可以通過調(diào)節(jié)折射“Refraction”標(biāo)簽項的光澤度“Glossiness”的值來得到不同程度的磨砂效果，“Glossiness”的默認(rèn)值為1.0，此時意味著光澤度將關(guān)掉，V-Ray將產(chǎn)生非常明顯的完全反射；“Glossiness”的值越小磨砂效果越大，當(dāng)值為0.0意味著得到非常模糊的反射效果。值得注意的是，打開光澤度“Glossiness”需要增加渲染時間。綜合考慮出圖效果和渲染時間，在這里把“Glossiness”的值設(shè)置為0.8，渲染得到的效果如圖5所示。

另外一種調(diào)節(jié)方法可以人為地給其表面做一種凹凸，使其反射模糊起來。首先將折射模糊“Glossiness”值設(shè)置為1，然后在凹凸通道“Bump”里面為玻璃添加一個紋理，紋理可以選擇噪波“Noise”或者是煙霧“Smoke”，因為煙霧“Smoke”的調(diào)節(jié)比較規(guī)則一些，通常會選擇煙霧來進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了達(dá)到一種極其精致的模擬效果，需要將其大小“Size”設(shè)置為一個很小的值（比如0.005），值越小噪點越精細(xì)，此時可以看見材質(zhì)球上顯示出來的效果是黑的多白的少，因此需要對白色和黑色進(jìn)行交換，這時渲染出來的效果如圖6所示。

（三）對花紋玻璃的調(diào)節(jié)。在日常生活中見到的花紋玻璃其實一般只有一面花紋，如果兩面都有花紋的話就會產(chǎn)生重疊，因此在制作花紋玻璃時往往只需要制作一面。在制作花紋玻璃材質(zhì)時一般將需要賦予花紋玻璃材質(zhì)的模型分為兩部分，分別命名為ID1和ID2，用以區(qū)別普通清玻璃和花紋玻璃。將材質(zhì)分為兩個部分，每一個部分都是玻璃，如果兩個玻璃疊在一起，將會看到兩個折射，兩個折射的疊加不太符合玻璃折射率在1.5～1.7之間的規(guī)律，所以需要將帶花紋的那部分折射率調(diào)節(jié)成接近于空氣的折射率，這樣才能得到一個真實的折射率。此外，在處理花紋材質(zhì)的這一面時，需要注意的是，花紋其實也是一個透明的存在，其他的制作方法與普通玻璃的調(diào)節(jié)方法類似。下面對花紋玻璃的調(diào)節(jié)進(jìn)行具體的介紹。

首先將玻璃板模型劃分ID號，將其中的一面設(shè)置為ID1，其余的各面作為ID2，即除有圖案的那一面外，其余的都為清玻璃。要通過ID號賦材質(zhì)的話，需要用到3Dmax里面的多維/子對象材質(zhì)“Multi/Sub-Object”。打開多維/子對象材質(zhì)，選擇將舊材質(zhì)保存為子材質(zhì)，設(shè)置其ID數(shù)為“2”。為ID1指定一個標(biāo)準(zhǔn)的“VRayMtl”材質(zhì)，在漫反射“Diffuse”上添加一張圖案貼圖，這時渲染出來的效果如圖7所示。從圖7中可以看到?jīng)]有任何的玻璃的特質(zhì)，就像一幅畫一樣，這是由于其后面的玻璃完全被貼圖遮住了。為了使圖片變成透明使得光能夠透過玻璃板，可以給其添加一些折射，在這里將折射“Refract”值設(shè)置為RGB（200，200，200），同時將上一張貼圖的灰度圖片貼到折射“Refract”項上，將折射率“IOR”設(shè)置為“1.01”，同時關(guān)閉霧顏色“Fog Color”，勾選影響陰影“Affect Shows”選項，這時渲染出來的圖片效果如圖8所示。

綜上所述，本文通過分析玻璃材質(zhì)的屬性，在基于3Ds-Max的V-Ray渲染器中進(jìn)行模擬表現(xiàn)，得出各種常見玻璃的最佳參數(shù)值，通過對材質(zhì)球的保存，形成材質(zhì)資源庫，方便今后制作效果圖的調(diào)用，為設(shè)計提供方便，從而提高設(shè)計師的設(shè)計效率。

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探[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2011（2）

【作者簡介】許業(yè)進(jìn)（1980- ），男，廣西玉林人，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程系講師，碩士研究生，研究方向：計算機軟件開發(fā)及應(yīng)用。

（責(zé)編 蘇 洋）