三維動畫制作中的高效染料技術

三維動畫制作中的高效染料技術

三維動畫作為計算機圖形學與傳統(tǒng)視覺效果藝術相結合的藝術形式，其豐富的表現(xiàn)手法使生動的圖像充滿活力。三維動畫作為一種合適的工業(yè)生產(chǎn)的屬性，在原創(chuàng)動畫中所占比例較大。逼真是三維動畫美學的重大特征。視覺的感觀是人類接收信息的主要方法,因此視覺效果的刺激效果也最為顯著。在當今的三維動畫生產(chǎn)制作中,分層渲染是很熱門的一個課題,也是一個很傳統(tǒng)的問題,相信很多參與過動畫或影視項目的人都使用過分層渲染來解決最終的渲染問題。因為現(xiàn)在許多動畫創(chuàng)作者制作的動畫越來越復雜,復雜的程度已經(jīng)大大超過了硬件渲染可以承受的程度。當動畫開始渲染的時候,渲染器會先讀入場景的數(shù)據(jù)資料,然后將其放在內(nèi)存里。如果制作的場景十分復雜,需要的內(nèi)存就會成倍地增加,尤其是當內(nèi)存不足的時候系統(tǒng)會使用虛擬內(nèi)存,但是使用虛擬內(nèi)存會大大減慢渲染速度,在渲染動畫的時候這種減速是絕對致命的。分層渲染技術很早就被廣泛使用了,不光我們熟知的三維動畫電影都使用了分層渲染技術,在游戲、建筑動畫以及靜幀真實感圖像也同樣用到了。那么分層渲染能為我們帶來什么呢?答案是效率與質(zhì)量的保證,可以在極高的工作效率情況下保證優(yōu)秀的畫面質(zhì)量。分層渲染的好處是在保證質(zhì)量的同時加快渲染速度。我們知道,在CG動畫生產(chǎn)過程中,要渲染好一部完整的動畫必須要有大量的時間。但在國內(nèi)做動畫,一般制作周期短,客戶又要求極高的質(zhì)量,所以在沒有分層渲染技術之前,往往不能夠及時完成任務。直到分層渲染技術的出現(xiàn)和它的日益成熟和完善,時間和質(zhì)量也終于畫上了等號?！颁秩尽笔侨S動畫中的重要角色。渲染,是指根據(jù)三維動畫中場景的設置、賦予物體的材質(zhì)和貼圖、燈光等,由程序繪出一幅完整的畫面或一段動畫。渲染是三維動畫實現(xiàn)逼真的視覺的重點,也是三維動畫的核心技術之一。三維動畫一般分為前、中、后三個制作階段,前期制作包括劇本策劃與編寫、人設物設、分鏡頭表繪制等;中期制作包括建模、角色的骨胳綁定、動畫設定、貼圖繪制與材質(zhì)設定、布光、渲染等;后期制作則包括鏡頭特效制作、鏡頭合成、鏡頭剪輯、輸出等步驟。在三維動畫的制作過程中,渲染是最為關鍵的、最為費時的步驟之一,它保證了影片最后的畫面視覺質(zhì)量,也是動畫項目制作中承前啟后的重要步驟,是對前面流程的總結,又是后期制作重要的開始。從產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的角度來看,渲染是三維動畫制作過程中最花費時間的步驟之一,越是逼真精致的畫面,渲染時間在整個制作時間中所占的比例越高,對制作的技術要求也越高。隨著人們視覺欣賞要求不斷提高,數(shù)字電影和HDTV標準的普及,特別是畫幅和分辨率的增大,對三維動畫渲染提出了更高的要求,在三維動畫制作過程中渲染所需要的時間越來越多。在三維動畫制作過程中,渲染是整個工作流程中占用時間最多、工作量最大的一道工序。因此,一般使用專業(yè)的圖形工作站來進行最后的渲染工作。但將一個高精度的復雜場景渲染成圖片序列或視頻的時候,在硬件條件沒有提高的前提下,耗費的時間驚人,往往需要數(shù)周甚至數(shù)月的時間,不僅延長了整個動畫項目的時間,而且增加了動畫制作的成本。一、以“層”的圖像表達一般接觸過Adobe公司軟件的人,對于“層”這個概念應該都不會陌生。在電腦數(shù)字動畫生產(chǎn)流程中,不論實拍或是三維軟件制作生成,在合成階段它們都會成為某一“層”的素材。通過對各層素材的處理、合成,才成為最終的影片效果。在CG制作過程中,“層”是一個比較重要的概念,如Photoshop的圖層,其強大的圖層功能,讓圖像的處理變得精彩迷人,如用Photoshop的層制作單幀真實感很強的靜幀圖像?，F(xiàn)今,很多三維軟件也都有了“層”的操作概念。其中MAX也不例外。渲染層,是在渲染動畫的時候制定分層渲染,方便后期合成。在后期合成中,有了層的幫助,更容易調(diào)整圖像,有更多控制力,便于進行顏色校正和添加效果。層最大的優(yōu)點就是所在層里的每個對象都相對獨立,彼此間工作不受干擾。使用戶的后期調(diào)節(jié)變的更加方便靈活,大大提高了工作效率。二、分層渲染的應用分層渲染技術,分層渲染是將場景中的物體的有關信息渲染成各自信息的圖層,如陰影,物體,光線,燈光等,分層渲染出來,然后通過后期處理,完成整個效果。它的主要目的一是減輕機器的壓力和動畫人的壓力;二是渲染出錯的物體,進行補渲;三是方便后期調(diào)整和達到客戶的高要求。正是這種化大為小的分層渲染可以減輕渲染對于機器的壓力,是解決三維動畫項目高精度復雜場景、細致精美的圖面渲染快捷有效途徑。分層渲染的原理,就是將場景中的元素按照一定的方式,分別列于不同的層,然后將其分開渲染。如果做單幀的話,Photoshop就可以處理比渲染整張更好的圖片,如果是做動畫的,在一般情況下你可以用后期軟件更好地處理渲染出來的序列幀圖片,可以使用一系列的后期軟件,比如像AfterEffect,Shake,Combustion等后期軟件處理更好的特效。當然這不是分層渲染最重要的作用,作為一種好的技術來說,為大家解決最棘手的問題和提高工作效率才是最重要的。當我們進行一個復雜而且多變化的工程文件時,當我們渲染一個場景要花上整天時間時,重復的工作會讓你覺得枯燥乏味,讓你有再多的勁也使不出來。正好分層渲染可以把一張復雜的圖片更有細節(jié)的按照你的要求輸出,并且當你改變主意后可以重新渲染而節(jié)約大量的時間。分層渲染可以分別對場景里的所有對象進行相對獨立的渲染。甚至連物體的通道也可以進行獨立的渲染。這也是我們常說的分層分通道渲染。這樣不僅方便了后期的調(diào)節(jié),增大后期的調(diào)節(jié)空間,而且大量的節(jié)省了時間,提高了工作效率。三、維建模軟件的特點目前,國內(nèi)三維動畫企業(yè)在進行動畫渲染時多是基于Vray渲染器進行渲染,本文基于這種渲染器進行分層渲染技術的探討。VRay是由ChaosGroup公司出品,是目前業(yè)內(nèi)最受歡迎的渲染器,尤其在建筑、動漫、工業(yè)設計等領域應用廣泛,是目前專業(yè)公司常用的渲染軟件之一。基于V-Ray內(nèi)核開發(fā)的有VRa、for3dsmax、Maya、Rhino等諸多版本,為不同領域的優(yōu)秀3D建模軟件提供了高質(zhì)量的圖片和動畫渲染。VRay最大的特點是參數(shù)簡潔,調(diào)試快;全局光功能強大,可以真實模擬漫反射效果。通過圖像采樣器,可以對畫面的鋸齒進行消除,間接照明渲染算法精確,效果細膩,同時完美支持HDRI圖像照明技術。VRay方便的操作性、功能齊全、效果逼真,大大地提高了制作效率,讓數(shù)字藝術家們從繁瑣的技術問題中擺脫出來,專心藝術創(chuàng)作。在三維軟件中,所創(chuàng)建的三維對象稱為建模,本身不具備任何表面特性,要讓它產(chǎn)生和現(xiàn)實生活材料完全相同的視覺效果,必須通過賦予材質(zhì)的方式才可以使制作的物體看上去像真實世界中的物體。只有對場景中的物體都賦予合適的材質(zhì),才能使場景中的對象呈現(xiàn)出具有真實質(zhì)感的視覺特性,將這些虛擬的物體變成一種活生生的物品。每一種物體具有各自不同的特性,物體的基本色彩、對光的反射率和吸收率、光的穿透能力、物體內(nèi)部對光的阻礙能力和表面光滑的程度等都會影響物體本身所呈現(xiàn)出的質(zhì)感。要將自然界中的各種物體的特性表現(xiàn)出來,必須通過軟件中的材質(zhì)設置參數(shù)進行合理設置,以達到真實再現(xiàn)或者虛擬的目的。四、燈光模式調(diào)整首先,創(chuàng)建或者打開一個場景,場景模型賦貼圖及材質(zhì)并布好燈光。然后,指定VRay渲染器為當前渲染器,把渲染器選項卡設置成測試階段的參數(shù),關閉默認燈光。開啟GI,調(diào)整最小采樣和最大采樣為-3,-3,同時“二次反射”調(diào)整為燈光緩存模式,降低細分。效果可以后,調(diào)整發(fā)光貼圖模式,最小和最大采樣為-5,-1或-5,-2或更高,同時把燈光緩存的細分值調(diào)高,渲染光子文件。最后,調(diào)動光子文件正式渲染,調(diào)高抗鋸齒級別。設置出圖的尺寸,渲染出大圖。五、層析成像技術的解決方案(一)精神面質(zhì)內(nèi)標,容易分質(zhì)量分物體渲染,最簡單的分法就是以前景、中景、遠景為參考依據(jù)進行分層。二是針對物體的遮擋關系來分層。另外,最常用的分物體渲染是根據(jù)鏡頭中,精細模型與簡化模型來分,一般精細模型單獨一組,如果某一個精細模型面數(shù)太大,則此一個物體單獨一組;簡化的模型一組;遠山或是地平面一組;天空一組。VRay渲染分為沒有反射物體的場景和有反射物體的場景兩種情況。1.空材質(zhì)示例球(1)先把“中景”刪除,渲染出第一層圖片序列文件。(2)還原“中景”。在材質(zhì)編輯窗口中,選擇一個空材質(zhì)示例球,選擇VRayMet/wrapper材質(zhì)。Mattesurface、Shadow、Affectalpha三個參數(shù)打上勾,Alphacontribution的值改為-1.0。然后把材質(zhì)賦予“前景”、“地面”,刪除“遠景”,渲染出第二層圖片序列文件。2.將采集適當?shù)姆椒ㄕ{(diào)整為“前景”、“地面”(1)第一層渲染的方法和第一種沒有反射物體的場景相同。(2)選擇“前景”、“地面”,右鍵打開“VRayProperties”,把Matteobject勾上,然后把Alphacontribution的值改為-1.0。Shadows與Affectalpha打上勾。(二)微織構模擬的元素合成分元素渲染多用于高端廣告及電影中,可以很好地控制影片的質(zhì)感和光影?；赩Ray渲染器分元素渲染十分豐富,但從VRay官方說明中可以看得出,VR渲染器對于部分標準材質(zhì)的些元素是不支持的,如圖2所示。因此,最好把材質(zhì)設置為VRay材質(zhì)。常用的元素有VRayZDepth(Z通道)、AmbientOCC、VRayVelocity(向量,用于后期運動模糊處理)、VRay-Reflection(直接反射結果)、VRayRawReflection(RAW反射的全部強度)、VRayShadows(陰影)、VRay-Specular(高光)、VRay-Reflection(反射)、VRay-Lighting(燈光)、VRay-Globalillumation(全局燈光)等。在AfterEffects后期合成中,圖層合成模式中的“正片疊底”相當于相乘,“線性減淡”相當于相加。元素合成的順序如下。圖層五:VRay-Shadows(陰影),圖層混合模式為:線性減淡。陰影層效為特殊,改完圖層混合方式后,還需要用“曲線”命今進行調(diào)整,直到得到你想要的影子。圖層四:VRay-Specular(高光),圖層混合模式為:線性減淡。圖層三:VRay-Reflection(反射),圖層混合模式為:線性減淡。圖層二:VRay-Lighting(燈光),圖層混合模式為:線性減淡。圖層一:VRay-Globalillumation(全局燈光),圖層混合模式為:正片疊底。(三)單獨對自然元素進行整理分燈光渲染適合對渲染有進一步的提高要求,適合要求精細的大場景類型,同時,再配合單獨