Cinema 4D 灯光技术基础

Cinema 4D 灯光技术基础“灯光”，在学习C4D中比较难掌握，这里转帖，讲述灯光的知识，希望对大家有所帮助。

Cinema 4D 灯光技术基础：探索灯光的奥秘（Exploring Light）第一部分：灯光类型和它们的通用参数对于所有3D舞台上的职业高手来说，Cinema 4D也许是最好的选择，原因之一就是它有非常多的功能强大的灯光类型。

不仅如此，每种灯光都有很多有用的选项。

因为论述灯光是一个很大的命题，所以我将把文章分为三部分。

第一部分讲述灯光类型和它们的通用参数，第二部分的重点是阴影。

最后一部分介绍灯光使用技巧和特效。

首先，我们来看看灯光类型。

它们中的一些灯光也许看起来有些相似（例如Distant,Parallel和par allel Spot），但是，有时它们会有一些细微的差别。

Omni是比较简单的一种灯光，当你点击灯光图标时，Cinema 4D会默认使用这种光源，它向四周所有方向发射光线，就象天花板上悬挂的球形灯具。

[图1]第二个类型是点光源（Spot）。

在现实世界中也很容易看到和它类似的光源，如手电筒等等。

它的光线只向一个方向呈锥形传播。

当然它的断面有可能呈现方形，比如幻灯机和电影放映机等等。

所以这两种灯光的差别就在于传播形状一个是锥形一个是棱锥形。

[图2]第三种灯光类型是无限恒定光源（Distant），所有的光线在特定方向上平行传播（例如，所有光线都沿着Z轴方向传播）。

这种光是无穷大的，除非我们为它定义了光线衰减，否则它没有开始点和终止点。

比如，太阳。

当然，太阳有自己的光线起点，除了这点之外，阳光是很好的例子。

如果你把一个物体放在无限恒定光源（Distant）的后面，该物体一样会被照亮。

[图3]第四种灯光类型是平行光源（Parallel ），它看起来和无限恒定光源（Distant ）类似，但实际上如果把物体放置到平行光源（Parallel ）后面的某个位置，它就不会被照亮。

也就是说平行光源（Parallel ）有它自己的光线起点，它不能被设置光线衰减（Falloff ）。

使用平行光源（Parallel ），所有的光线传播都是平行的。

[图4]第五种类型是点平行光源（Parallel Spot ）,和平行光源（Parallel ）很象，它只有光线的起点而没有终点。

区别是它可以设置光线衰减（Falloff ），这一点经常使用。

平行光源（Parallel ）是有光线形状的。

一个平行点光源发射一个圆柱形的光线，比如象（科幻电影中武士的）激光剑。

如果是一个方形点平行光源则发出立方体形状的光线。

[图5]第六种灯光类型是管状光源（Tube Light）,它发出光线的起点不是一个点而是一条线。

它类似于日光灯。

[图6]光线从一个点传出变成从一条线传出会造成电脑计算量变大，速度变慢，Cinema 4D有使用一个技巧。

对于管状光源（Tube Light），实际上可以把一列Omni光源分布排列成一条直线。

[图8][图9]我们得到了一个区域光。

它很象一个Omni光源，但是光线不是从一点发出。

换一种做法[图10][图11]，光源排列成一个矩形区域，产生一个柔和的漫射光。

实际上，这些Om ni光源发出的区域光已经被计算在内，并且它们的光线分布不象是一个矩形，更象是一个圆。

现在我们已经了解了这些灯光类型，下面我们来看看在General 标签中的其它参数。

除了颜色之外，我们可以为每个光源设置亮度，有一点要注意，亮度的值可以超过100%，并且没有上限（程序上称为“无限”）。

亮度值达到1000000（一百万）也是可以的。

我们可以定义灯光的阴影类型（关于阴影的问题我们会在后面论述）。

现在还是保持关闭阴影（None ）。

我们还可以定义光源可见和不可见。

可见光源会使发射的光线直接照射在物体上，也可以产生阴影。

这可以用于模拟行星大气和街灯的发光。

[图12]如果要更精确地模拟光的物理特性，需要使用体积光（Volumetric）。

这类可见光源会在它的光线传播路径上计算障碍物或空洞物体对光线的影响，但是这会大大增加渲染时间。

有一个办法可以加快体积光的计算速度。

[图13]我们在虚拟的三维世界中，既能创造出真实的现实效果，也能创造出现实中不可能出现的效果。

反向体积光（Inverse Volumetric）就是干这个的。

它在普通的体积光源产生阴影的地方产生光线。

反向体积光（Inverse Volumetric）的用途之一就是生成一个光线发射物体。

[图14]所有的可见光源都可以应用噪波（Noise）来产生特殊效果，关于这个的论述详见后面的第三部分（灯光技巧与特效）。

最后，在General面板上有四个钩选框。

Show Illumination,Show Visble Light,Show Clipping（开关编辑显示）和Susequent手动编辑（相关命名属性）。

最好的办法是应用于调节一次它们的相关属性。

此外，关闭它们能减少编辑显示的混乱。

如果只选禁止发光"No Light Radiation"，这是一个对于可见光源来说比较容易忘记使用的功能。

打开它会禁止光源发光，场景中不会出现照明。

但是如果可见光源的选项不是None，则光源还是可见的。

你也许要问，为什么要这么用？想象一下如果你用一个可见光源产生粒子来模拟光线的情况你就明白了。

如果你产生500个粒子，就要有500个光源。

很容易理解，由于每增加一个灯在场景中都会增加渲染时间。

500个灯将会使渲染变的很慢。

我们只需要500个可见光线，而并非500个真正发光的灯。

所以我们只要选禁止发光"No Light Radiation"就可以了。

这500条光线可见，但是那个复杂光源阵列就不会被计算了。

你也许会说“如果我需要看见那些发光的灯怎么办？”不错，但如果是那样通常只在（发射粒子的位置）那放置一个光源就行了。

在Details标签栏下，我们可以为我们的灯光设置更多的参数。

第一个选项只在使用点光源（Spot）时才可用，Inner Angle定义了光源中的强光部分影响的最大范围。

相当于在General面板中设置color 参数和在Detail面板设置亮度（Brightness）参数。

Outer Angle定义了光源中光线衰减部分影响的范围。

光线强度将会在这个范围从强光衰减到0。

如果关闭Inner，那么光线就不会被衰减，光线全强度照射到Outer Angle定义的范围。

形状比例（Aspect Ratio），让我们定义光源“焦点”的形状。

它的值大于1，则垂直的伸展“焦点”形状。

值小于1，则在垂直方向上压扁“焦点”形状。

亮度（Brightness）参数定义灯光的亮度。

也可以在General面板中color参数下面设置亮度（Brightness），但是这个更好一点。

即使亮度被限制在10000%，它也允许使用负值。

负亮度值会使一个发射光源变成一个“吸收”光源。

“吸收”光源也可以产生虚拟的阴影。

这在某些特定效果中极其有用，很可惜，它经常被人们忘记和忽略。

[图15]对比（Contrast）参数允许定义照明区和非照明区的过度。

增加这个值会使过度比较生硬，减小这个值会使过度变的自然（具有较长的过度区）。

[图16]好了，现在我们要介绍一个很重要的参数：衰减（Falloff）。

默认情况下，光线强度的变化只由物体表面光线的入射角度决定。

但是，在真实世界中，光线的衰减还由它的传播路径来决定。

如果你要渲染出照片级的图片，就要使用灯光的衰减（Falloff）。

[图17][图18]最真实的衰减（Falloff）是Inverse Square,它模拟了真实世界中的光衰减情况。

但是，我们既然有了控制虚拟世界的能力，就应该充分利用它，使用其它的一些选项来产生更特殊的效果。

你选择一个你认为更能出效果和更容易控制的选项就行了，只要它能使你完成你的效果。

在Cinema 4D R8版本以前，Falloff运算有一个小Bug，使它怎么也不能模拟好真实世界中的照明情况。

现在，所有的选项都能被准确的计算了。

但是对于以前版本的兼容（用R7之前的版本生成的文件在R7之后的版本中渲染），原来的Bug仍然会出现。

再重复一遍，我们在虚拟世界中可以定义光线衰减的开始和结束位置。

光线保持全强度照明直到I nner所设置的半径，自此，它将在Radius/Decay的距离上逐渐衰减直到消失。

在本部分结束之前，我将介绍另外三个参数，它们将在第三部分（灯光的技巧与特效）中使用。

这三个参数经常被忘记，但是却非常有用。

它们是：环境照明（Ambient Illumination ）、禁用漫射（No Diffuse）禁用镜射（No Specular）。

当环境照明（Ambient Illumination ）选项被启用，光线总是以恒定强度进行照射。

从亮区到暗区之间的物体上没有明暗变化。

[图19]当这个选项被打开，其它两个会自动关闭，它们就不再有关联。

使用这个选项，很容易制作卡通效果，使一个低强度的阵列光源，配合falloff参数，就很容易生成一个很棒的环境照明（Ambient Illumination ），这在后面的章节中会有介绍。

当打开禁用漫射（No Diffuse）选项，会使光线的漫射分配（Diffuse Contribution）关闭。

什么叫漫射分配（Diffuse Contribution）？就是：所有的光线打在一个面上而不是一个点上，看上去物体的更多部分被照亮。

是不是有些复杂？其实很简单。

想象一个苹果被一个灯笼照亮，苹果上最白最亮的点就是你看到的被照射的最亮点。

所有其它的红色部分（如果它是一个红苹果），就是漫射照明（Diffse Illumination）产生的结果。

所以，把No Diffuse打开，就只能看见物体上有个白色亮点，别的什么也看不见（例如苹果上红色的区域）。

那么，这个怎么用呢？假设你有一个玻璃瓶或其它的一些有光泽的物体，你希望在它上面另外的地方反射一些亮点来增强它的光亮特性。

你就得加入另外一个光源，即使你得到这个亮点，物体的其它部分也被照亮。

所以现在启用No Diffuse，你就能只得到你想要亮点。

[图20]禁用镜射（No Specular）正好相反，关闭它就会关闭光线镜射分配。

[图21]现在你已经了解了Specular和Diffuse的含义。

在苹果的例子中，启用No Specular选项，我们将只能看到苹果的红色区域。

如果不需要显示玻璃瓶上的白色亮点...知道该怎么做了吧？重复一遍，还以玻璃瓶做例子。

现在你需要为场景增加一个光源，你就在玻璃瓶上得到了另外一个镜射，而这个镜射是你不想要的。

你把禁用镜射（No Specular）选项打开，就OK了。

这篇文章的第一部分接近尾声了，这一段是一个灯光速成，使我们了解了Cinema 4d中灯光的基本概况。