焦散、HDRI及GI（间接照明）解析

在前边介绍的内容中基本接触了平时产品渲染常用的材质，作为应对一般产品设计展示表现是足够了，以下三个部分内容主要是从细节上对最终渲染作进一步提升，并且都会对渲染时间有很大的影响，在练习中还是多去掌握之前的基础材质及标准场景等，等到熟练后再了解这部分内容也不迟。下面先介绍焦散功能。其实一提到焦散就会自然联想到玻璃，因为这是玻璃类产品在光的照射下产生的一种现象，即光在穿透不同厚度和形状的玻璃时方向会发生偏离，最终照射在桌面上的阴影中会出现或强或弱的光斑效果。图5-74所示的是一个玻璃圆球在没有打开“焦散”选项所投射的正常阴影效果。

图5-74 未开焦散选项玻璃渲染效果

进入“渲染设置”命令，在弹出的菜单中单击“间接照明分项”菜单，把最后一项焦散的折叠菜单打开，选择“开”选项，如图5-75红框内所示，这样就完成了焦散的设定，保持默认值不变进行渲染即可。在渲染完的图像中可以观察到，玻璃圆球的阴影中出现了一些明亮的光点，如图5-76所示。其实这就是因为打开“焦散”选项后软件会自动计算光的通过及照射效果，最终模拟现实中玻璃的焦散效果。

图5-75 焦散菜单栏设定

图5-76 默认值焦散效果

“焦散”在默认状态下虽然有了效果，但是看起来太花乱，接下来再次调节“焦散”菜单内的参数，以使效果更逼真。焦散中主要有两个参数，一个是最大光子，默认值为60，由于光子数量太少，因此阴影中的光斑点太大，这个数值越高则最终光点效果更细腻，一般需要从10000起始来进行调节，图5-77a所示就是在10000数量下的效果。另外一个参数是搜索距离，默认值为5，该值主要决定桌面一定距离范围内光子照射后的数量，搜索距离过大则桌面光斑点单位面积留存很少，因此在调节该参数的时候要谨慎一些，可以按5个单位逐步增加，如图5-77b所示为搜索距离为20时的效果，在调节产品效果的时候主要调节这两个参数，直至符合视觉要求即可。

图5-77 调整光子数和搜索距离后效果

a）光子数为10000的焦散效果 b）搜索距离为20的焦散效果

下面再接着介绍VRayHDRI这个模式，HDRI拥有比普通RGB格式图像（仅8bit的亮度范围）更大的亮度范围。标准的RGB图像最大亮度值是255/255/255，如果用这样的图像结合光能传递照明一个场景的话，即使是最亮的白色也不足以提供足够的照明来模拟真实世界中的情况，渲染结果看上去会平淡而缺乏对比，原因是这种图像文件将现实中的大范围的照明信息仅用一个8bit的RGB图像描述。但如果使用HDRI的话，则相当于将太阳光的亮度值（比如6000%）加到光能传递计算以及反射的渲染中，得到的渲染结果是非常真实和漂亮的。图5-78所示为软件中未加入HDRI时的效果，产品主体中间的黑色区域实际就是反射的周围环境颜色（默认值为黑色）。

图5-78 无HDRI渲染效果

从渲染下拉菜单中选择“环境”选项，进入子菜单，如图5-79所示，在“环境贴图”内单击下方的“无”，接下来进入“材质贴图”浏览器，在浏览器内部找到VRayHDRI类型贴图并单击“确定”按钮，如图5-80所示。这样就为环境中加入了HDRI贴图，但是光加入贴图还不行，还需要能够调节VRayHDRI的相关参数，所以还要执行很关键的一步，在环境菜单内单击刚加入的HDRI贴图，按住鼠标左键不放，移动鼠标指针到事先打开的材质编辑器内任何一个空白的材质球上，然后松开鼠标键即可，在弹出的“复制”菜单内保持默认的“实例”选项，如图5-81所示，可以看到材质编辑器内的材质球转换成了HDRI贴图参数模式。

图5-79 环境菜单设置

a）进入环境选项 b）环境渲染选项(www.xing528.com)

图5-80 贴图VRayHDRI类型

图5-81 环境贴图复制进材质编辑器样球

首先在刚刚复制的材质球参数内单击HDR贴图右侧的浏览按钮，进入HDR贴图图像选择，如图5-82所示，可以到网上下载HDR贴图存到硬盘中备用，如果后期熟练后还可以使用HDR软件制作属于自己的HDR贴图。这里先选择一张家居厨房的HDR贴图，渲染后就能够看到原本黑色的环境现在已经反射出HDR贴图，看起来更加漂亮而且具有生活的真实感。在HDR贴图参数中比较常用的有“全局倍增”和“贴图类型”，如图5-83所示。“全局倍增”可以使HDR贴图的自身亮度提高或降低（效果类似灯光倍增调节功能）。“贴图类型”指的是模拟包绕产品、桌面的环境模式，可以根据不同产品形态来设定合适的类型，直到出现最佳的渲染效果。图5-84b所示为在“全局倍增”值为1.5、贴图类型为球面环境下所渲染的效果，通过与图5-84a对比会发现，反射效果还是有了很大的改变。另外，VRayHDRI主要是针对场景环境的设置，因此只要是场景中的金属或玻璃等材质都会产生影响效果，这与模拟把产品放在真实环境中相比具有相同的模式效果。

图5-82 HDRI贴图文件选择

图5-83 HDRI贴图参数设定

图5-84 默认值及其他设置类型对比

a）全局倍增值为1的渲染效果 b）全局倍增值为1.5的渲染效果

“GI间接照明”的设定也是和“焦散”一样，首先进入渲染菜单内的“间接照明”选项，将间接照明GI折叠菜单打开，勾选里面的“开”选项，如图5-85所示，这样就打开了场景中的GI间接照明。还是采用之前的玻璃材质场景，进行渲染对比后就会看到GI的“开”与“关”的效果差别。实际上“GI间接照明”是模拟灯光照射到物体上反射到桌面上，然后再从桌面反射回物体，这样更符合真实世界中灯光与物体的照射关系，并且最终的渲染效果在细节上也更细腻真实。总体看来，GI的“开”与“关”在最终的图像场景明亮度上会有一定差别，如图5-86所示。打开“GI间接照明”后场景会变亮，这是因为灯光的反复叠加计算造成的，因此可以在打开“GI间接照明”之前将场景中的灯光倍增器数值降低一些，这样最终的渲染效果才能更好、更真实。

图5-85 GI间接照明菜单设定

图5-86 GI间接照明效果对比

a）关闭“GI间接照明”的效果 b）打开“GI间接照明”的效果