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数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射(1)  

2014-10-19 09:12:29|  分类: 材质灯光渲染 |  标签: |举报 |字号 订阅

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数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射 - 数字人 - 数字人的空间

导言:
R16推出以后,增加了很多新功能,其中反射通道由过去的reflection 改为reflectance。这不仅是名字的改变,功能和结构与过去不同,渲染速度有了较大提升,效果变化非常显著,增加很多的参数去创建物体表面反射的细节。因为C4D的参考资料实在太少,只能结合过去经验和英文帮助,通过自己的摸索和理解,写下抱砖引玉的文字。在这里,通过以下几个问题,初步了解新反射通道的特点、布局、功能和简单地实例,来了解R16的反射通道特点,有不对的地方,请批评指正。
随着加深理解,我会不断地在我的博客(http://digitalman.blog.163.com/)更新这个内容。
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一、新反射通道的特点:
 C4DR16反射通道比原来低版本要强大的多。总的来说调整如下:
1、反射通道和高光通道合并在一起。(原来的反射和高光仍然保留)
2、合在一起的发射、高光可以分层管理,单独控制。
3、每一层又可以单独控制很多属性(凹凸贴图,法线贴图,菲涅尔等)
4、增加了多种的反射模式。(Backmann,GGX,Phone,Ward,Anisotropic,Diffuse,Irawan)
5、在渲染速度方面,实现同类效果,要比过去又很大提升。

二、为什么C4DR16要把他们和在一起呢?
模型是一个壳,材质的作用就是赋予这个壳的各种各样的物理外观属性。在材质的设定中,颜色和纹理,高光与反射,透明与折射,只有这些材质特点,复合真实世界的规律,当渲染时,产生的图像才具有说服力。这其中,颜色通道(环境光),高光通道(光源),反射通道(环境)对物体外观属性影响是非常大的,其他的通道只是用来制作特殊效果和增强影响的作用。所以,掌握这三个重要参数,基本上就能控制物体表面属性。因此, R16,把这三个影响反光效果最重要的通道组合成一个单一的通道:新的反射通道(但不要担心,你仍然可以保持你以前的工作流程 - 以前所有的功能仍然存在) 。
从理论上说,现在有可能仅使用这个新的反射通道,就可能解决大部分材质效果问题,这意味着“颜色通道”所起的作用将被新的反射通道替代,它的作用可以在某些情况下被忽略。当然,看具体情况而定。
下图R15材质通道布局:按照顺序,高光通道是叠加在反射通道之上的。
数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射 - 数字人 - 数字人的空间

下图R16材质通道布局:【 注意右侧两层的顺序,这里的奥妙下面在说】

数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射 - 数字人 - 数字人的空间
 
三、如何在R16中实现原来的材质通道兼容。
过去由R15等低版本制作的文件,调入R16版本时旧的材料可以被载入。镜面高光和反射设置将被假定为2层命名,“默认高光'和默认反射“ ,从而产生几乎相同的渲染效果(轻微的变化可能会出现在天光的反射) ,过去两个通道实现的效果,现在有新的反射通道,用两个层分别装入反射(传统)型和高光(传统)的2层来提供。
 
下图R15制作的文件:
 数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射 - 数字人 - 数字人的空间

 下图R16调入R15制作的文件:[注意右侧,是由两层实现对过去的兼容]

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当你勾选透明通道时,R16会在反射中加入默认新的一层,而这一层你是删除不掉和改不了的。

 

【光线不仅在物体表面反射,折射到物体内也发生发射现象。光线也不仅在物体表面反射有菲尼尔现象,折射也有菲尼尔现象】

 

数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射(1) - 数字人 - 数字人的空间

 

在透明中,这两项必须勾选,否则,反射通道*透明度*不起作用。 

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四、R16反射通道的布局:
数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射 - 数字人 - 数字人的空间
 
1、新的反射通道由图层构成,可以支持16图层,(第一个是总的管理层,创建15个图层),同层之间,可以向PS一样进行混合(两种一种是普通,一种是添加,两种图层混合算法而已),每个图层后边都有控制条,调整透明度或影响度。注意图层之间的叠加顺序,从上边看,越往右,越在上边。层15盖住层14,以此类推。从纵向看,上边盖住下边的。这个要注意。各个图层的命名鼠标双击。
2、管理图层(第一个图层):添加、移除、复制、粘贴,按CTRL也可以复制图层。
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全局反射和高光亮度控制控制最终的效果,对各个图层相关设置起着总控制作用。分离通道是总的开关。它如果关闭,每个图层的这个选项就都关闭了。 参数范围(0-1000%)可不小。

五、R16反射通道的反射类型
1、为什么会有这么多反射类型?
这是由于物体表面的光滑程度决定的。物体表面非常光滑,那么,入射光线和反射光线等角度,表现为镜子一样的感觉,反射光线集中,反射很强。下图1。如果表面较为粗糙,反射光线就会发散,如下图2。表面更加粗糙,反射光线发散就更加厉害,表现为表面发射模糊,反射弱。
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由于物体表面复杂,反射光线发散的形状不一样,计算机软件就按照不同的反射模型,编写不同的算法,对现实进行模拟计算,下图类型A,B反射角度类似,反射光线强弱不同。下图三是各向异性的模型。下图4是漫反射反射光线的类型。
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按照现实物体反射的多样性和物理模型描述,C4DR16反射类型给出如下类型:
数字人C4D材质灯光渲染课堂之六:初探C4D16反射 - 数字人 - 数字人的空间

 

黄色框为新的反射类型(模拟算法)
BACKMANN: 默认常用类型。这是C4DR16用于模拟常规物体表面反射类型,适用于大部分情况。上图类型A
GGX:它的算法最适合描述金属一类的反射现象,上图类型B.
PHONE:和过去的PHONE模式一样,它适合与描述表面漂亮的高光和光线的渐变变化。
WARD:非常适合描述软表面的反射情况,如橡胶和皮肤。
各向异性:描述特定方向的反射光,如拉丝和划破的金属表面等。上图类型4
IRAWAN:更特殊的各向异性,专门用于描述逼真布料的算法。上图类型4

蓝色框的反射(传统)和高光(传统的两种方式)是为了兼容过去。

红色框的两种反射类型为漫反射类型:没有强烈地反射,表面均匀,类似哑光效果。这两种方式类似“颜色通道”,渲染速度快。但R16不建议使用他们,一是留着他们为了和过去兼容,二是他们不能被GI的cache缓存所使用。并提示你用它们注意,你看着办。
LAMBERTIAN
OREN-NAYAR
下图是官方提供的反射类型,在不同粗糙程度上的差异,你必须仔细看才能看出差别。(世界真实太复杂了,一个物体表面的反射情况,软件就需要这么多算法去模拟不同的情况。如果你不了解自然,你如何去运用这些算法)
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六、每个反射类型的构成。
每个反射类型基本都有两部分组成:
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第一部分如下图,控制反射光线的各种参数。
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1、衰减 :这个选项是用来控制“颜色通道”和这个图层里的“层颜色”相混合计算。在真实世界,物体的颜色要影响物体表面的反射,这个参数模拟的就是这种影响。如果“颜色通道”不勾选,那么这个选项就没有用。这里边有四种混合算法。平均,最大,最小,金属(以后详细介绍)

2、粗糙度:现实世界,物体表面非常复杂,有很多微小的面构成,有的光滑细腻,发射光线方向变化小,有的粗糙,反射光线混论。这个选项就是控制粗糙程度(实际上是指反射光线方向混乱程度)。粗糙程度还受到后边的“层采样”的直接影响。这里的粗糙度就是老版本的反射中的模糊细化。

下图是官方的粗糙参数渲染图。

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 【如果这个参数=100%,那么就是亚光材质了,反射光线非常混乱,就是LAMBERTIAN材质】

这个参数数值为0--200%

这个参数旁边有三角图标,点击开,可以载入纹理等。(每个控制参数都有)调用的纹理图片自动转化黑白灰图,白色为255,黑色为0,灰色为中间任意值。就是说,这个粗糙度不仅可以整体控制大小,也可以非线性通过纹理进行具体调整不同位置的粗糙程度。(感叹:R16反射效果为什么细腻,控制参数真多!)

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 下图为官方提供图片,你应该能看懂,不用我解释。

(解释一下,1图粗糙为0,纹理没有;2图粗糙为30%,纹理没有;3图,粗糙为0,纹理就是那个贴图。

再细致一点:2图整体变成30%粗糙;3图是纹理控制的粗糙,不是全部粗糙,表面变成花斑一样。)

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3、反射强度:这个反射强度指的是反射光线的强度。取值为0--10000%,这个值越大,物体越像镜子。

纹理:和上边的一样,通过纹理控制不同位置的反射强度,增加细节度。

着色:打开它,颜色通道的颜色就会影响反射通道。

4、镜面高光反射强度:是指物体反射和光源之间的影响程度。R16建议:如果你想渲染照片效果,把它设置为0,让反射强度去调节模拟真实反射效果。因为现实世界里,在物体表面,镜面高光反射无论如何是不会超过对光源的反射的。

 取值为0--10000%,

5、凹凸强度:

看官方提供的下图:这个物体的反射效果,是由三层“反射层”创建的。最底层用的是噪波创建燥点,第二层用凹凸贴图创建划痕,第三层用反射(粗糙=0)创建镜面反射,像刷上一层漆一样。新的反射通道创建多么细致的纹理!
数值范围:0--100%
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而噪点和划痕就是有凹凸强度控制的。因为反射每一层都有单独的此项控制,可以单独调节。
打开旁边的小三角箭头。
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1、第一个纹理注意,它会转换黑白灰贴图,255--0控制不同位置的强度【注意:这个贴图不会凹凸变化,只是控制下面自定义纹理的强度】。 
2、模式:有两种:一种是凹凸贴图,一种是法线贴图(他们的区别以后再补),使物体表面凹凸。
3、强度控制凹凸效果程度。-100--100% ,或者0~100%模式的两种选项,对应着两种取值。
4、MIP衰减:控制图像的羽化值【图像的尖锐和虚化】。
 我的使用感觉是:如果凹凸下面的纹理贴图为空,那么,凹凸强度没用。
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补充知识:
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