浅析三维软件的布光方法

安国锋

摘要：文章通过分析三维软件3DMAX的灯光种类、灯光创建过程、布光技巧、自然光的表现方法等，探讨了灯光在虚拟各种现实环境中的运用，以及灯光设计运用的相关原则，强调了布光方法在三维动画设计领域中的重要地位。

关键词：虚拟现实；灯光种类；布光方法；布光原则

一、引言

随着计算机应用的普及和发展，人们对用计算机设计的三维动画的理解和认识已经越来越深刻了。三维动画就是在计算机屏幕的二维平面上虚拟一个自然的现实物体的三维运动空间。因此，需要设计者通过光影技术体现空间感和美学因素的和谐统一，满足人们对三维空间的视觉需要。就人类的视觉而言，没有光就没有一切。良好的灯光效果，合理布局灯光就成为三维动画成败的一个重要方面。通过灯光照明来形成光影效果是形成空间感以及动画观赏者对场景中物体的大小、形状、质地和色彩的感知的必要手段。因此，合理布局灯光是三维动画设计的一部分。在3DMAX软件系统中有默认的散射光照明，而这种灯光不会满足制作者的需求，用重新布局灯光以来达到设计者所需要的效果。下面根据笔者制作的实践过程，浅谈一下动画制作的灯光设计，来和大家共同探讨。

二、灯光设计的重要作用

在3DMax软件中，如果没有人为的设置灯光，则只有两盏默认的点光源在起作用，不能产生与自然界一样的光影效果，也没有光的反射和折射，尤其是不设置光源的室内渲染出来的结果将是一片漆黑。其他的三维软件如Maya、Softimage也是如此。正如我们知道的三维动画就是在二维平面上虚拟一个自然的现实物体的三维运动空间一样，也需要动画的设计者利用軟件自带的“假”灯光来虚拟自然界的光影效果及光的反射和折射。根据动画场景特定的地点、日期、时间给出正确的光照信息来模拟自然光。设计者按照真实世界的光照信息去放置虚拟灯光到动画场景中。这种灯光的设置过程简称为“布光”。即如何用3DMAX中超现实的灯光去模拟自然光复杂的变化。灯光有助于表达一种感情，或引导众人的目光到特定的位置。可以为场景提供更大的深度，展现丰富的层次。

三、3DMAX中灯光的类型

在3DMAX中有六种灯光：Ambient（环境光）、Omni（散射光）、TargetDirect（目标定向光）、FreeDirect（自由定向光）、TargetSpot（目标聚光灯）、FreeSpot（自由聚光灯）、Sunlight（太阳光）。

第一，环境光（Ambient）是对场景中所有物体部位均匀照明的灯光。

第二，散射光（Omni）是点光源的一种，也常称它“泛光灯”，它光线照射均匀，常用于场景中的一般照明。

第三，定向光（DirectionalLight）是指向太阳那样的从无限远处照射出来的光源。

第四，聚光灯（SpotLight）是从某一点发出的光束，离光源越远光束会变得越宽，它有一个照射中心，在一定的范围内衰减。聚光灯有两种，即TargetSpot（目标聚光灯）和FreeSpot（自由聚光灯）。

第五，太阳光（Sunlight）是一个用来模拟地球上某地某时真实太阳光的外挂程序，用来模拟太阳光，并产生真实的阴影效果。

四、三维动画中布光应遵循的一般原则

第一，用光要有依据。用光的依据主要来源于生活。人们对光的感性认识，来源于现实生活中的灯光、阳光等。在三维动画制作中，应根据场景中可能出现的光的方向、位置及性质等因素去设计布光方案。

第二，要保持影调统一。在相同条件下，三维动画主体运动的完整段落，要注意保持这一段落中每幅画面的影调统一。不同场景的动画影调也要保持一致，并要努力实现事先对影调的总体设计，避免出现与总影调不统一的现象。

第三，要创造出纵深透视感。在布光时要达到突出重点，树立品牌，要细心布设光线，如：远淡近浓，远亮近暗等，用来创造突破两维空间，达到三维空间的目的。

第四，注意投影。三维动画是虚拟现实中的三维空间，当用聚光灯时会产生投影，如果主题需要就表现出主体的投影，否则，布光时应避免不合理的投影，来保证时空关系的正确和统一。

第五，把握不同场景的用光。一般对不同场景的布光要求是：全景布光要交待环境，时间和现场情况；中景布光要在全景布光确定的主光投影方向及背景光线不变的情况下，通过对光线的调整，以突出表现主体的动作；近景面光的主光方向仍不能变，可以通过适当调整辅助光来充分表现主体；特写布光要充分表现主体的特点，细腻地表现其局部质感。

第六，灯光的色彩问题。在现实生活中，如果三元色（红、绿、蓝）的灯交织打在一起，则出现白色。

五、三维动画中灯光设计的步骤

第一，确定摄影机的机位及机位运动的路线。

第二，确定主光的光位，对于主摄体做大致造型。主光用于照亮场景和被摄物体主体的光源，在三维软件中通常用聚光灯来替代。

第三，设置辅助光来弥补主光不足之处，进而完善主体造型。辅助光又称“副光”，用于消除或减弱被摄主体在主光照射下产生的生硬粗糙阴影的光源，在三维软件中可以用聚光灯或泛光灯（即点光源）来充当，一般多是无阴影的软光，如泛光灯等产生散射光。

第四，逆光（又称轮廓光）：用于为被照明的物体产生明亮边缘的光源。

第五，根据场景不同，使用环境光、修饰光。环境光的主要作用是照明主体对象所处的环境特点，并通过主体形成某种映衬与和环境光线所构成的背景光调对比，来突出主体的效果。修饰光是指修饰主体某一细部的光线，如眼神光、背景光等。在三维场景中并非都需要，根据实际情况添加即可。

六、三维动画布光过程中的注意事项

第一，场景尺寸：确认的场景要有正确的尺寸，和一致的单位。

第二，灯光：使用Photometric lights。确保灯的亮度在正确的范围内。

第三，材质反射度：保证场景中材质的reflectance value与现实中相统一。

第四，在3DMAX场景中黑色是基色，要注意留黑，这样会使灯光的设置有调节的空间，可以产生大量的光影变化。

第五，在布光上，要做到每盏灯都有不同的效果，对那些效果不明显的灯光删除。

第六，灯光要精。灯光要有层次性感，要明暗分布，达到灯光预期效果。

七、结束语

在三维画制作中，搞好灯光设计真不容易，只有认真研究，敢于实践，才能达到好的预期效果。灯光的设置方法会根据个人习惯和场景要求有很大的差别，这也是灯光布置难于掌握的一个重要原因。总之，只要勤研究、多研究、多实践、敢实践，掌握布光的精髓那只是时间问题了。

参考文献：

1.苗家鸿.3DSMAX实用教程[M].机械工业出版社，2005.

2.王璞.3DSMAX7.0入门与提高[M].音像电子出版社，2005.

3.前程文化.3dsmax6三维动画[M].浦东电子版社，2007.

（作者单位：辽宁省农业经济学校）