《三维动画设计》课程教学案例（效果图设计制作）1-2、灯光设置

1-2、灯光设置 很多效果图教程对真实物理世界中的光影一带而过，然而对任何希望创作逼 真效果图像的人来说，都要对光在真实物理世界中的形为有很好的理解。要不然 很多初学者盲目地学习软件的操作技术，丢掉了这个很重要的依据，结果连自己 也不知道该如何去表现效果，整个场景的灯光很乱七八糟。不但摄影师和画家都 要对光线有很好的理解，光对任何艺术都是至关重要的元素。没有很好理解光线 是很难的完成写实优秀作品。我们做效果图也一样，充分理解基于真实物理世界 的光影关系是效果图表现的第一步！ 本章重点： 1、认识真实世界中的光影关系。 2、熟练掌握MAX中的灯光调整方法。 3、熟练掌握VRAY中的灯光调整方法。 4、能够根据不同的环境需要，创建具有不同投影效果的 灯光。 .1真实世界中的光影 .1.1真实世界中的光影关系 在这里，我们先通过一个示意图来说明真实物理 世界的光影关系，如图.1所示。这里表示的是大约下 午3点的光影关系，在这里可以看出主要光源是太阳 光，在太阳光通过天空到达地面以及被地面反弹出去 的这一过程中，就形成了天光，而天光也就成了第二 光源

1-2、灯光设置 很多效果图教程对真实物理世界中的光影一带而过，然而对任何希望创作逼 真效果图像的人来说，都要对光在真实物理世界中的形为有很好的理解。要不然， 很多初学者盲目地学习软件的操作技术，丢掉了这个很重要的依据，结果连自己 也不知道该如何去表现效果，整个场景的灯光很乱七八糟。不但摄影师和画家都 要对光线有很好的理解，光对任何艺术都是至关重要的元素。没有很好理解光线 是很难的完成写实优秀作品。我们做效果图也一样，充分理解基于真实物理世界 的光影关系是效果图表现的第一步！ 本章重点： 1、认识真实世界中的光影关系。 2、熟练掌握 MAX 中的灯光调整方法。 3、熟练掌握 VRAY 中的灯光调整方法。 4、能够根据不同的环境需要，创建具有不同投影效果的 灯光。 .1 真实世界中的光影 .1.1 真实世界中的光影关系 在这里，我们先通过一个示意图来说明真实物理 世界的光影关系，如图.1 所示。这里表示的是大约下 午 3 点的光影关系，在这里可以看出主要光源是太阳 光，在太阳光通过天空到达地面以及被地面反弹出去 的这一过程中，就形成了天光，而天光也就成了第二 光源

天光 太阳光 光线反弹 明暗交界 图.1 从图.1中可以看出，太阳光产生的阴影比较实， 而天光产生的阴影比较虚（见球的暗部）。这是因为 太阳光类似于平行光，所以产生的阴影比较实；而天 光从四面八方照射球体，没有方向性，所以产生了虚 而柔和的阴影。 再来看球体的亮部（就是太阳光直接照射的地 方)，它同时受到了阳光和天光的作用，但是由于阳 光的亮度比较大，所以它主要呈现的是阳光的颜色： 而暗部没有被阳光照射，只受到了天光的作用，所以 它呈现出的是天光的蓝色；在球的底部，由于光线照 射到比较绿的草地上，反弹出带绿色的光线，影响到 白色球的表面，形成了辐射现象，而呈现出带有草地 颜色的绿色

图.1 从图.1 中可以看出，太阳光产生的阴影比较实， 而天光产生的阴影比较虚（见球的暗部）。这是因为 太阳光类似于平行光，所以产生的阴影比较实；而天 光从四面八方照射球体，没有方向性，所以产生了虚 而柔和的阴影。 再来看球体的亮部（就是太阳光直接照射的地 方），它同时受到了阳光和天光的作用，但是由于阳 光的亮度比较大，所以它主要呈现的是阳光的颜色； 而暗部没有被阳光照射，只受到了天光的作用，所以 它呈现出的是天光的蓝色；在球的底部，由于光线照 射到比较绿的草地上，反弹出带绿色的光线，影响到 白色球的表面，形成了辐射现象，而呈现出带有草地 颜色的绿色

在球体的暗部，还可以看到阴影有着丰富的灰度 变化，这不仅仅是因为天光照射到了暗部，更多的是 由于天光和球体之间存在着光线反弹，球和地面的距 离以及反弹面积影响着最后暗部的阴影变化。如图.2， 在球与卡片之间相互反射的光主要也是蓝色的（尽管 球体与卡片都是白色)因为这是蓝色天光被白色物体 反射。表面靠得近的区域会比表面相对较远的区域接 收到更多的反射光，因此球的底部会比球的中部亮因 为底部与卡片之间距离相对近。 图.2 蓝色天光投射很强烈的颜色会对场景中的所有 物体产生影响。球的投影由于被蓝色天光直接照射同 时球体又拦住了来自太阳的白光，所以球的投影是蓝 色。还有，没有被太阳光直接照射的部分也是蓝色因 为天光照射到这区域。 那在真实物理世界里的阳光的阴影为什么会有 点虚边呢？如图.3所示为真实物理世界中的阳光的 虚边

在球体的暗部，还可以看到阴影有着丰富的灰度 变化，这不仅仅是因为天光照射到了暗部，更多的是 由于天光和球体之间存在着光线反弹，球和地面的距 离以及反弹面积影响着最后暗部的阴影变化。如图.2， 在球与卡片之间相互反射的光主要也是蓝色的（尽管 球体与卡片都是白色）因为这是蓝色天光被白色物体 反射。表面靠得近的区域会比表面相对较远的区域接 收到更多的反射光，因此球的底部会比球的中部亮因 为底部与卡片之间距离相对近。 图.2 蓝色天光投射很强烈的颜色会对场景中的所有 物体产生影响。球的投影由于被蓝色天光直接照射同 时球体又拦住了来自太阳的白光，所以球的投影是蓝 色。还有，没有被太阳光直接照射的部分也是蓝色因 为天光照射到这区域。 那在真实物理世界里的阳光的阴影为什么会有 点虚边呢？如图.3 所示为真实物理世界中的阳光的 虚边

图.3 在真实物理世界中，太阳是个很大的球体，但是 它离地球很远，所以发出的光到达地球后，都近似于 平行光，但是就因为它实际上不是平行光，所以地球 上的物体在阳光的照射下会产生虚边，而这个虚边也 可以近似地计算出来：（太阳的半径/太阳到地球的 距离)×物体在地球上的投影距离≈0.00465×物体在 地球上的投影距离。从这个计算公式可以得出，一个 身高1700mm的人，在太阳照射夹角为45°的时候， 他头部产生的阴影虚边大约应该为11mm。根据这个科 学依据，我们就可以使用VRay的球光来模拟真实物理 世界中的阳光了，控制好VRay球光的半径和它到世界

图.3 在真实物理世界中，太阳是个很大的球体，但是 它离地球很远，所以发出的光到达地球后，都近似于 平行光，但是就因为它实际上不是平行光，所以地球 上的物体在阳光的照射下会产生虚边，而这个虚边也 可以近似地计算出来：（太阳的半径／太阳到地球的 距离）×物体在地球上的投影距离≈0.00465×物体在 地球上的投影距离。从这个计算公式可以得出，一个 身高 1700mm 的人，在太阳照射夹角为 45°的时候， 他头部产生的阴影虚边大约应该为 11mm。根据这个科 学依据，我们就可以使用 VRay 的球光来模拟真实物理 世界中的阳光了，控制好 VRay 球光的半径和它到世界

中的真实阴影。 那为什么天光在白天的大多数时间是蓝色，而在 早晨和黄昏又不一样呢？ 大气本身是无色的，天空的蓝色是大气分子、冰 晶、水滴等和阳光共同创作的景象。太阳发出的白光 是由紫、青、蓝、绿、黄、橙、红光组成的，它们波 长依次增加，当阳光进入大气层时，波长较长的色光 (如红光)透射力强，能透过大气射向地面：而波长 短的紫、蓝、青色光，碰到大气分子、冰晶、水滴等 时，就很容易发生散射现象，被散射了的紫、蓝、青 色光布满天空，就使天空呈现出一片蔚蓝，如图.4所 示的蔚蓝天空。 图.4 而在早晨和黄昏的时候，太阳光穿透大气层到达 观察者所经过的路程要比中午的时候长得多，更多的

中的真实阴影。 那为什么天光在白天的大多数时间是蓝色，而在 早晨和黄昏又不一样呢? 大气本身是无色的，天空的蓝色是大气分子、冰 晶、水滴等和阳光共同创作的景象。太阳发出的白光 是由紫、青、蓝、绿、黄、橙、红光组成的，它们波 长依次增加，当阳光进入大气层时，波长较长的色光 （如红光）透射力强，能透过大气射向地面；而波长 短的紫、蓝、青色光，碰到大气分子、冰晶、水滴等 时，就很容易发生散射现象，被散射了的紫、蓝、青 色光布满天空，就使天空呈现出一片蔚蓝，如图.4 所 示的蔚蓝天空。 图.4 而在早晨和黄昏的时候，太阳光穿透大气层到达 观察者所经过的路程要比中午的时候长得多，更多的

光被散射和反射，所以光线也没有中午的时候明亮。 因为在到达所观察的地方，波长较短的蓝色和紫色的 光几乎已经散射怠尽，只剩下波长较长，穿透力较强 的橙色和红色的光，所以随着太阳慢慢升起，天空的 颜色是从红色变成橙色的，这就是为什么夕阳是红色 的原因。如图.5。 图.5 接下来了解一下光线反弹，当白光照射到物体上 时，物体会吸收一部分光线和反弹一部分光线，吸收 和反弹的多少取决于物体本身的物理属性。当遇到白 色的物体光线就会全部被反弹，当遇到的黑色的物体 光线就会全部被吸收（当然，真实物理世界中是找不 到纯白或者纯黑的物体)，也就是说反弹光线的多少 是由物体表面的亮度决定的。当白光照射到红色的物

光被散射和反射，所以光线也没有中午的时候明亮。 因为在到达所观察的地方，波长较短的蓝色和紫色的 光几乎已经散射怠尽，只剩下波长较长，穿透力较强 的橙色和红色的光，所以随着太阳慢慢升起，天空的 颜色是从红色变成橙色的，这就是为什么夕阳是红色 的原因。如图.5。 图.5 接下来了解一下光线反弹，当白光照射到物体上 时，物体会吸收一部分光线和反弹一部分光线，吸收 和反弹的多少取决于物体本身的物理属性。当遇到白 色的物体光线就会全部被反弹，当遇到的黑色的物体 光线就会全部被吸收（当然，真实物理世界中是找不 到纯白或者纯黑的物体），也就是说反弹光线的多少 是由物体表面的亮度决定的。当白光照射到红色的物

体上时，物体反射的光子就是红色（其他光子都被吸 收了)。当这些光子沿着它的路线照射到其他表面时 将是红光，这种现象叫做辐射，因此相互靠近的物体 颜色会因此受到影响。如图.6所示，笔的黄色部分在 光线的照射下，辐射在书本上。在使用VRay渲染效果 图的时候，我们常会遇到溢色问题，这需要对材质进 行处理。 图.6 .1.2真实世界的光影再现 在我们生活的世界里，主要的光就是来自太阳， 它给大自然带来了丰富美丽的变化，让我们看到了日 出、日落，感受到了冷暖。接下来将详细探讨不同时 刻和天气的光影关系及表现。 1、中午时分

体上时，物体反射的光子就是红色（其他光子都被吸 收了）。当这些光子沿着它的路线照射到其他表面时 将是红光，这种现象叫做辐射，因此相互靠近的物体 颜色会因此受到影响。如图.6 所示，笔的黄色部分在 光线的照射下，辐射在书本上。在使用 VRay 渲染效果 图的时候，我们常会遇到溢色问题，这需要对材质进 行处理。 图.6 .1.2 真实世界的光影再现 在我们生活的世界里，主要的光就是来自太阳， 它给大自然带来了丰富美丽的变化，让我们看到了日 出、日落，感受到了冷暖。接下来将详细探讨不同时 刻和天气的光影关系及表现。 1、中午时分

在一天中正午时分，这时的太阳光直射是最强 的，对比也是最大的，阴影也比较黑，相比其他时刻， 中午的阴影的层次变化也要少一点。 在强烈的光照下，物体的饱和度看起来会比其他 时刻低一些，而阴影细节变化却不丰富。在真实的基 础上来表现更优秀的效果图，所以选择中年时刻来表 现效果图并不是不可以，但是相比其他时刻来说，表 现力度和画面的层次要弱一些。 从图.7中可以看出，这是个中午时刻的画面， 画面的对比很强烈，暗部阴影比较黑，而变化层次相 对较少

在一天中正午时分，这时的太阳光直射是最强 的，对比也是最大的，阴影也比较黑，相比其他时刻， 中午的阴影的层次变化也要少一点。 在强烈的光照下，物体的饱和度看起来会比其他 时刻低一些，而阴影细节变化却不丰富。在真实的基 础上来表现更优秀的效果图，所以选择中年时刻来表 现效果图并不是不可以，但是相比其他时刻来说，表 现力度和画面的层次要弱一些。 从图.7 中可以看出，这是个中午时刻的画面， 画面的对比很强烈，暗部阴影比较黑，而变化层次相 对较少

图.7 2、下午时分 在下午这段时间里（大约是14：30~17：30）， 阳光的颜色会慢慢变得暖和一点，而照射的对比度也 慢慢地降低，同时饱和度慢慢地增加，天光产生的阴

图.7 2、下午时分 在下午这段时间里（大约是 14：30～17：30）， 阳光的颜色会慢慢变得暖和一点，而照射的对比度也 慢慢地降低，同时饱和度慢慢地增加，天光产生的阴

影也随着太阳高度的下降而变得更加丰富。 大体来说，下午的阳光会慢慢地变暖，而暖的色 彩和比较柔和的阴影会让我们的眼睛观察起来感到更 舒服，特别是在日落前大约1个小时的时间里，这样 的现象更加明显，很多摄影师都会抓住这段黄金时刻 去拍摄美丽的风景。 色彩的饱和度在这个时刻变得比较高，高光的暖 调和暗部的冷调，给我们带来了丰富视觉感受。选择 这个时刻作为效果图的表现时刻，比起中午的时刻要 好很多，因为此时不管是色彩还是阴影的细节都要强 于中午。如图.8。 图.8 3、黄昏时分 黄昏在一天中是非常特别的，经常给人们带来美

影也随着太阳高度的下降而变得更加丰富。 大体来说，下午的阳光会慢慢地变暖，而暖的色 彩和比较柔和的阴影会让我们的眼睛观察起来感到更 舒服，特别是在日落前大约 1 个小时的时间里，这样 的现象更加明显，很多摄影师都会抓住这段黄金时刻 去拍摄美丽的风景。 色彩的饱和度在这个时刻变得比较高，高光的暖 调和暗部的冷调，给我们带来了丰富视觉感受。选择 这个时刻作为效果图的表现时刻，比起中午的时刻要 好很多，因为此时不管是色彩还是阴影的细节都要强 于中午。如图.8 。 图.8 3、黄昏时分 黄昏在一天中是非常特别的，经常给人们带来美