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《廣東石油化工學院學報雜志》2014年第二期

1攝影棚模式的產品渲染

以圖1所示的計算機輔助三維產品設計流程為依據，重點分析渲染過程中的攝影棚搭建和燈光的布置。

1．1模型制作以圖4所示的玩具車為例進行產品渲染的研究。用三維軟件進行建模時，先拍攝該玩具車的正面、左右側面、背面、頂面和底面的照片，并經過圖片整理后作為正交視圖的參照，將極大的提高建模的效率和準確度。

1．2虛擬攝影棚的搭建和攝影機設置以多少長寬比的畫面來展示玩具車模型，模型的位置和方向如何擺放?這個就屬于構圖的問題。將被攝體視為長方體進行擺放，必須表現出三個面的明暗反差，才能體現出被攝體自然的立體感，如圖5a。有兩種方法進行攝影棚和攝影機的設置:方法一，先建立一個半封閉的C型空間作為玩具車拍攝的攝影棚，并將攝影機正對于背景墻，在垂直方向上移動攝影機，最后旋轉玩具車模型，如圖5b所示;方法二，先按照構圖需要調整好攝影機與玩具車模型，再建立C型攝影棚，并將攝影棚的背景墻正對于攝影機。其中，方法一調整攝影機比較費事，但很容易建立攝影棚;方法二容易調節攝影機，但攝影棚不易擺正。還要注意的是，攝影棚平面的轉折處必須光滑過渡，這樣渲染得到背景效果才好。調整好“模型－攝影機－攝影棚”三者的關系后，再進行畫面的縮放與平移，得到如圖5c所示的構圖，左側留白多些，表達出車頭繼續向前的動態趨勢。

1．3燈光設置和測試渲染確定好了構圖以及攝影棚后，就開始進行燈光的布置。在此，先討論在白色(或者淺色)背景下渲染玩具車的布光方式，借鑒于Eberhard［5］中燈光的布置方式為圖3所示的兩側布光。利用渲染器軟件Vray的矩形光，模擬柔光箱的均勻柔和照明，并能得到軟陰影效果。對于其他渲染器，如果不提供矩形光源，也可以利用泛光燈進行燈光陣列進行模擬，陣列中的每個泛光燈取消“不衰減”選項，并設置其燈光的照射范圍。Vray中矩形燈光需要設置的選項是:位置(與玩具車模型的距離)、方位(與攝影機的夾角)、大小尺寸(長與寬)、燈光顏色、燈光強度，并取消“不衰減”選項。所設置的燈光的效果，必須經過多次的調節才可能滿足設計者的要求，所以要進行相應的測試渲染。測試渲染以渲染速度為主，主要分析光影的效果，以小尺寸分辨率輸出(本文采用300*200的像素)，降低渲染參數，并賦予整個場景一個灰色材質(俗稱素模)。從測試渲染的結果反饋，再修正燈光的參數，特別是燈光的強度、燈光的照明亮度和燈光的尺寸及位置。在正交視圖中創建矩形燈光，光照方向垂直于攝影機方向，能保證此矩形燈光從攝影棚的正左側照射，操作簡單可行，如圖6左所示。圖6中部為左側燈直接照射的測試渲染結果，背光面漆黑一片;圖6右部為開啟了全局照明的結果，光線在物體之間反彈而照亮了背光面。只在左側布置一個矩形光，是難以照亮玩具車整體的，所以在右側也設置一個矩形光，如圖7左所示。注意此右側光源的方向也要正對于玩具車，并將其燈光強度設置為左側光源的三分之一，這樣能夠產生主次分明的照射效果。圖7中部為左右兩側燈光直接照射的渲染測試結果;圖7右部為開啟了全局照明的結果。除了利用改變左右兩側光源的強度大小來產生主次分明的照射效果外，還可以通過設置兩側燈光不同的光照顏色來產生冷暖漸變的色彩效果。

1．4材質設置燈光設置完畢，就可以進行材質的設置。玩具車為塑料材質，具有反射效果，并具有較弱的反射模糊。黃色、橙色和藍色三種塑料材質，除了顏色之外的其余參數都一樣。作為車輪的黑色塑料材質，其反射效果比其他塑料材質弱。攝影棚背景布，賦予純白色材質，且沒有反射效果。圖8所示為設置好材質后的渲染效果，左圖中兩個燈都是白色，右圖中右側光源為暖橙色。

1．5最終渲染經過燈光和材質的多次調節，測試結果達到預想的效果，就可以進行最終的渲染。首先，根據實際打印要求將渲染設置中的輸出尺寸調大(在此為2400*1600像素);將圖像采樣器中的最小、最大范圍值提高到1和4，這樣能夠獲得細膩的畫面，陰影過渡也很真實;再將全局照明發光貼圖中的最小、最大比率設置為－1和1，模型細分提高到100，燈光緩存中的細分值提高到1500，采樣大小設置為0．005;最后，將每盞燈光的細分值提高到20，將材質中有反射模糊的細分值也提高到20。

1．6Photoshop后期處理一張圖沒有經過后期工作的話，是不能說完成任務的。利用萬能的Photoshop，可以對渲染完的圖片進行亮度/對比度、色彩平衡、色階等等諸多方面的調整，還可以進行添加文字等操作。再按照不同材質渲染出相應的色彩通道圖，在Photoshop利用這些色彩通道圖就可以對玩具車的各個部分進行單獨調整。

2黑色背景的燈光設置

以上所討論的在白色(淺色)背景下進行產品渲染的布燈方式適用于大多數場合，渲染得到的干凈清爽畫面能很好的表現出產品的造型、材質和細節等。但是，黑色的畫面卻能產生突出、穩重、高貴的效果。接下來將以叉車為例，討論在黑色(深色)背景下，如何借鑒玄的理論來運用襯托光。叉車車身和支架以黑色為主，又由于是深色背景，攝影師通常都會希望通過類似于一定的“光環效果”來烘托產品，同時能夠將輪廓勾勒出來，這里所需要的就是一盞背景燈將車子的背景墻打亮(注意不是背光燈，背光燈是從背后打到物體上，但所起到的作用有些相似)。在物體的背部放置一盞矩形燈，如圖9左圖所示，專門照亮叉車后面的背景墻。這盞燈的亮度不能太強，照射的范圍也不能太大(與背景墻的距離)，效果如圖9中圖所示，將叉車的上半部從黑色背景中勾勒出來即可。接下來可以在頂部放置一盞大面積的矩形燈作為頂部照明，渲染效果如圖9右圖所示。因為背景為全黑色，在地面上的陰影是看不到的，為了表現出立體感，在叉車下放置一個平面，賦予模糊反射材質，就能夠產生叉車的倒影，效果很好。除了頂部照明效果之外，在布置了背燈之后，可以通過左右側放置矩形燈光進行照明。如圖10所示，第1幅圖是在突出背景之后放置了左側燈，第2幅圖是左右兩側都放置了燈光(右邊強度較弱)，第3幅圖增加了頂部照明(強度更弱)，第4幅圖是為了突出立體感而增加了模糊反射的地板。這三盞燈，都要排除對背景墻和地面的照明，才能保持畫面的純黑色。最后，進行Photoshop后期處理，可添加文字說明等。

3實景匹配

除了渲染出畫面干凈整潔的產品效果圖之外，還常常需要將渲染的產品放置在實際照片中去，這就是實景匹配。實景匹配要處理好兩個方面，一個是透視匹配，另外一個是光影匹配，這樣才能夠“以假亂真”。如圖11所示，左圖為拍攝所得照片，準備將叉車“停放”在地坪上，在3D軟件中，將此照片作為背景圖，根據照片中的面包車實際尺寸7005*2040*2645mm建立一個輔助長方體，利用軟件的透視匹配工具，將此長方體和照片中的面包車進行透視匹配，匹配正確后將自動創建一個攝影機。如圖15中圖所示，將兩量叉車放置在和輔助長方體同一個水平面上，依照面包車位置進行擺放，并利用平行光模擬太陽光進行渲染。如圖15右圖所示，將此兩輛叉車靠近攝影機進行渲染，結構更加清晰。這種方法，用于透視匹配的輔助長方體是關鍵因素之一;再根據照片中的陰影來判斷太陽照射的高度和方位，從而獲得真實的陰影，是真實匹配的關鍵因素之二。同樣，以一塊“無光/投影”材質的地面來接收叉車的陰影。

4結束語

基于攝影棚模式的產品渲染，首先創建虛擬攝影棚環境，調整好攝影機和產品位置，再以兩側矩形燈光照明結合頂部反光板照明，并賦予材質和調節較少的渲染設置參數，就能夠渲染出精彩產品效果圖。對于黑色背景的渲染，以一盞背景燈將產品從黑色環境中烘托出來，再添加左右側和頂部光照，并增加模糊反射的地板。最后還介紹了實體匹配的方法，以達到身臨其境的效果。在白背景下拍攝白色物體，雖然能使整體變亮，但可能會出現立體感喪失、背景和被攝體混為一體的情況。采用兩側打光，其中一側的為輔光，采用非白色系，或者強度低于主光的白色，這樣能夠表現出被攝體的立體感。

作者：雷鴻源單位：廣東石油化工學院機電工程學院