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【深度分析】Thea灯光照明和优化设置

如何在Thea Studio中设置照明、创建网格光源,并对照明进行优化,让渲染的速度更快,噪点更低。先来看看Thea如何处理不同类型的灯,以及它们的特点。

Omni Light(泛光灯)

Thea的Omni Light(泛光灯)可以像灯泡一样向所有方向发射光线,在默认设置下,Omni Light(泛光灯)是一个没有大小的点,产生边缘清晰的阴影。我们可以通过启用soft shadows(软阴影)选项来给泛光灯设置一个大小(单位为米),增加泛光灯的半径值来改变光源的大小,因此阴影的边缘变得更加的柔软。

当增加泛光灯的半径后,必须确保泛光灯不与其它几何体相交(比如灯具的模型),因为这会导致渲染图像中出现“爆点”和更多的噪点(笔者注:爆点是指渲染中出现像萤火虫一样的亮点)。因此,当增加泛光灯的半径时,要检查显示的黄色球不与附近的模型相交。如图Figures-1所示。

Figures-1

启用soft shadows(软阴影)选项可以给光源设置半径大小,通过控制阴影的边缘(清晰/模糊),让阴影看起来更加自然。注意不要设置太大的半径,导致与附近的模型相交。默认的半径值0.025M是一个非常好的平均大小。


Spot Light(聚光灯)

Thea的Spot Light(聚光灯)用两个光锥表示光线的发射,我们可以通过修改光锥的角度设置衰减区和聚光区(也称为热点),衰减区的光锥显示为蓝色、聚光区显示为黄色。通过两个小装置向我们展示光锥的位置和照射角度。设置衰减区和聚光区的光锥角度可以定义照明区的边缘(清晰/模糊),如图Figures-2所示。我们还可以通过启用soft shadows(软阴影)选项,给聚光灯设置尺寸大小,产生自然地软阴影。

Figures-2

通过设置衰减区和聚光区可以定义聚光灯的照明边缘(清晰/模糊)和光锥角度,还可以启用soft shadows(软阴影)来控制阴影的边缘。


IES Light(光域网灯)

Thea的IES Light(光域网灯)看起来像一个泛光灯,但是,它需要指定一个描述IES的文件。需要注意的是,把IES灯光放在正确的位置上非常重要。

IES文件提供了灯光的功率数据,所以,我们不需要改变灯光的功率设置。如果知道光源的色温,我们可以通过Thea颜色实验室的颜色选择器指定正确的颜色。IES数据也包含了灯具内的反射杯如何扩散光源的光线,因此,我们不需要在灯具内添加反射材质(反射镜),也不需要用玻璃覆盖光源,IES的数据已经包含了这些光线弯曲效果的理论。最好的方法是使用一个简化版的灯具模型,将IES灯光放在同一位置。

Figures-3

一定要将IES灯光正确的放置在灯具模型的下面,IES的图标显示了灯光的位置和方向。


Projector Light(投影灯)

Thea的Projector Light(投影灯)模拟投影仪将图像或电影投射到屏幕上。它的灯光光锥是矩形的,能通过设置调节它的高度和宽度。使用投影图像时,我们应该根据图像的宽度和高度,给投影灯相同的设置。跟聚光灯类似,Projector Light(投影灯)也有两个小装置表示光锥的位置和方向。如图Figures-4所示。

Figures-4

Thea投影灯用来把图像投射到场景的模型上,可以通过两个小装置设置灯光的位置和方向。注意使用与图像相同的宽高比来设置投影灯的宽度和高度。


Mesh Light(网格灯)

Thea的任何网个对象(指三维几何体)都可以通过材质编辑器里的光源组件转化成灯光。注意,大量的多边形会增加渲染时间,所以要让光源对象保持较低的多边形数量,以获得更快地渲染。

当需要模拟摄影棚的“软箱”照明、日光灯、霓虹灯这些Thea原生灯光不能模拟的类型时,使用网格灯非常有优势,同时,网格灯是可见的,而原生光源本身并不可见。

在使用网格灯时,一定要把场景输出到Thea之前,将连在一起的对象分离,并小心地分配光源材质。这样很容易在不同的网格灯上使用相同的材质,最终在Thea中使用一个光源对象。在下面的例子中,当我们分配一个60瓦的功率,我们实际上会将功率分布在6个光源上,结果得到了6个功率为10瓦的光源。必须确保你的光源输入为独立的对象,然后你可以为每个光源应用同一个正确功率的光源材质。如图Figures-5所示。

Figures-5

左侧的图像给输入的一个对象(6个灯具合并成一个模型)分配了60瓦的光源,每个光源只能将10瓦的功率分布在全部的6个光源上;右侧将60瓦的光源分配给6个单一对象(分离灯具为6个独立模型),每个灯都发出60瓦的功率。


我们应该利用真实世界的灯光功率单位(如瓦、流明、或者其它单位)来设置灯光的强度,在灯泡的生产商网站上或包装盒上,能够找到真实的灯光功率值。


在Thea Studio内插入灯

可以通过点击顶部工具栏的“插入”图标打开下拉菜单,在这里可以决定在哪里插入光源,可以选择“at viewer frame”、“at global frame”或者“at cursor frame”。插图光源最好的方法是使用“at cursor frame”,因为这样能帮助我们在想要插入的地方精确地放置灯光。我们可以选择“at cursor frame”图标将我们插入的灯移动到新的位置,注意光标的位置和旋转也影响着灯光的位置和角度。

Figures-6

使用插入下拉菜单可以在“at viewer frame”、“at global frame”或者“at cursor frame”中插入灯光,如果选择“at cursor frame”,结合选择工具将获得更多的控制。


放置灯光的另一个方法是添加“放置固定器”,在3D建模应用中,在灯光的位置放置小立方体,然后在Thea中,我们选择“固定器”的模型并单击“对齐光标到选择”图标,可以将Thea插入的灯光对齐选择的几何体,灯光会精确地占据“固定器”的位置,之后,我们可以删除“固定器”模型。


Thea 灯光的可见性

Thea的灯光是不可见的点光源,为了让光源可见,我们必须创建低多边形几何体表示光源,并给它添加自发光材质。这个低多边形几何体可以是在灯具内部的简单小平面或者圆盘。我们将勾选自发光材质的“Passive Emitter(被动照明)”选项,让光源从视觉上看起来发亮但实际上并不产生照明作用。

我们可以使用相同的技术来优化网格光源,比如,我们可以给天花灯(典型的筒灯)创建圆盘,再给一个“被动照明”的自发光材质给圆盘,但在圆盘的下面,创建一个小的三角平面,注意不要与圆盘相交,并给三角平面真正的发光材质。

Figures-7

我们可以通过把一个“被动照明”材质给灯具的发光区让Thea的灯光看起来是发亮的,这个方法同样也适合网格光源。网格光源的几何模型要尽可能保持简单,这将有助于减少渲染时间,比较好的网格光源的模型大小应该为2-5厘米。


如果我们要给网格光源添加IES文件,就必须给网格分配一个IOR(折射)为1的薄膜材质来创建透明,这是因为有一些IES文件在光源上能显示黑色区域,用这个方法可以防止在最终图像上出现这种情况。


优化设置

现在,我们已经学会了正确的设置灯光,可以立即开始渲染。不过,还有一些设置可以帮助我们减少图像的噪点和渲染时间。下面这些非强制性的技巧和技术,可以帮助你节省宝贵的渲染时间。


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