| 标题 | 论菲涅尔反射定律在3ds max和VRay中的应用 |
| 范文 | 摘要：许多读者在制作效果图时，渲染效果总不是很逼真，达不到“照片级”效果，主要原因是材质的设置上不到位，而本文将阐述最优秀、高效的菲涅尔反射的方法设置材质。无论是在3ds max软件本身，还是在VRay中，如果正确使用菲涅尔反射的方法，不但能达到“照片级”的渲染效果，而且条理清晰、方便快捷。 关键词：菲涅尔反射定律 光泽度 折射 1 菲涅尔反射定律 要想制作一个逼真的材质，就必须掌握材质的表达方式。它分为物理属性和物理特性。物理属性包括自发光、透明、光滑、折射、反射、高光。透明与折射相互关系。物理特性包括颜色、纹理、凹凸等。物体的颜色、纹理，可用贴图来表达，那么物体的真实质感是靠什么表达的呢？是靠反射、折射来表达的。 光的反射定律由法国土木工程兼物理学家菲涅耳（1788～1827）提出。他发现了反射/折射与视点角度之间的关系。因此，光的反射又称为菲涅尔反射。如果你站在湖边，低头看脚下的水，你会发现水是透明的，反射不是特别强烈；如果你看远处的湖面，你会发现水并不是透明的，但反射非常强烈。这就是“菲涅尔效应”。在真实世界中，除了镜子、金属之外，其它物质均有不同程度的“菲涅尔效应”。[1] 光从真空射入介质发生折射时，入射角γ的正弦值与折射角β正弦值的比值（sinγ/sinβ）叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”[2]。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。一些常用物质的折射率值，水1.3333、水晶2.0、玻璃1.5-1.7、瓷1.4…… 在调制材质时，水与玻璃都是透明的，但如何区分呢？就是靠折射率的不同。 菲涅尔反射：现实中的物质折射率在1.0-2.4之间的物质都属于菲涅尔反射。 可以将世界上的物质分为三大类。一是只有漫反射、没有反射（粗糙）的物质。制作材质时，不给反射 不给折射。漫反射是指在粗糙物体表面进行反射。[3]二是镜面反射的物质。如镜子、金属。三是菲涅尔反射的物质。90%的世界物质属于此类。 2 菲涅尔反射定律在3ds max中的应用 在3ds max中，渲染器要设置为扫描线渲染器。而在材质编辑器中，要在“standard”中选择“光线跟踪”，这是在制作材质，而有的用户在“贴图”卷展栏中的“反射”、“折射”通道中选择“光线跟踪”，只起到提亮材质的作用，是在贴图上“作文章”。在反射中，黑色代表无反射，白色代表反射最强。制作金属等，要将反射调强些。要想成为Fresnel，必须在反射右侧的对号处双击，这时，就可以在折射率中输入要制作的物体的折射率。而在透明度中，黑色代表不透明，白色代表完全透明。在制作材质时，场景中不能只有一个物体渲染，必须将物体放置于一空间环境中，才能达到反射、折射效果。 针对世界上三大物质，在材质编辑中做如下处理： ①没有反射（粗糙）的物质。例如“布艺沙发”，用“standard”材质制作，不选择“光线跟踪”。例如在漫反射通道中选择“衰减”。 ②镜面反射的物质。例如镜子和金属等。选择“光线跟踪”，并选中“反射”，调整颜色为黑白灰来控制反射的程度，金属可设为灰白，镜子设为白色。 ③菲涅尔反射的物质。这是世界上大部分的物质。选择“光线跟踪”，在反射右侧的对号处双击，成为Fresnel，在折射率中输入要制作的物体的折射率。 3 菲涅尔反射定律在VRay中的应用 当成功安装了vray之后，max之中有三个地方可充分利用vray。一是渲染器中，二是材质中，三是灯光中。但是必须在成功指定vray为渲染器之后，材质编辑器中才会出现多种vray材质。在材质编辑器中有多个Vray材质，但核心的、使用频率较高的材质是VrayMtl，即vray标准材质。[4] 在反射中，反射为黑色，则无反射。反射为白色，有反射。也可为灰白色，适用于金属类、合金、不锈钢等。不是菲涅尔物体，反射可调。但如果物体为菲涅尔反射，反射颜色必须调成纯白，有助于菲涅尔物质的渲染效果。折射率要在“折射”中调整。例如：石材的折射率为1.4，然后在漫射中加载石材贴图。 在这里特别要强调的是“反射”中的光泽度。光泽度是物体的表面光滑程度，它决定着反射的强弱，同时，也反映着物体表面真实的模糊反射效应。光泽度为1时，物体绝对光滑，没有高光点，模糊反射关闭。光泽度小于1时，逐渐粗糙，值越小，物体越粗糙，高光面积越大，模糊反射越强。物体表面越光滑，高光面积越小，反射越强，模糊反射越弱。细分，控制着模糊反射的质量、精细程度。设置高光光泽度按钮“L”，则“高光光泽度”显示变实，能够修改。正常情况下，高光会随着光泽度而变化，但如果想单独调整高光，“光泽度”则实现不了，所以可将“高光光泽度”解除锁定，输入数值。此时，“光泽度”只能控制模糊反射，控制不了高光，高光由“高光光泽度”决定。[5] “反射”中的菲涅尔折射率是非常重要的参数。设置菲涅尔物质一般先将“反射”中的菲涅尔反射选中，再改变“折射”中的折射率。但有时在渲染时要达到一个特殊效果，比如地板，菲涅尔反射选中，折射率为1.2，想使地板的表面反射再强些，如果改折射率，那么物体的材料根本属性改变，不再是地板，因此可点击“菲涅尔反射”右侧的“L”键，解除锁定，再改变菲涅尔折射率。“折射“中的“折射率”：既控制着反射，又控制着折射变形。折射率越高，物体表面反射越强。折射率越高，对透明物体的折射变形越强。“反射”中的“菲涅尔折射率”：只控制反射，不控制折射变形[6]。所以说，想进一步修改一个物体的表面反射强弱时，可修改此处。 在折射中，折射代表透明。黑色为不透明，白色为透明。在制作玻璃材质，吸取场景中间的茶壶，“standard”→转为VrayMtl材质→漫反射纯黑，是菲涅尔反射，所以反射纯白，选中菲涅尔反射，折射率1.6，折射颜色纯白（透明）。而有色玻璃的制作过程与玻璃基本相同，但需要在烟雾颜色中设置颜色，如淡绿色，需要强调的是烟雾颜色极其敏感，设置色彩必须很淡，还可以通过烟雾倍增来控制，如改为0.05等。烟雾颜色为229、255、219，烟雾倍增0.3。此时玻璃的阴影很黑、很实，不符合透明物体阴影的客观效果，阴影应该是有些透明、并且带些绿色。解决方法有二步，一是材质中选中“影响阴影”，二是灯光的阴影必须是“Vray阴影”。选择灯光，修改，启用阴影，阴影类型为“Vray阴影”，因为“阴影贴图”不能穿透透明物质，“光线跟踪阴影”对Vray不支持。[7] 参考文献： [1]刘正旭.3dsmax质感传奇[M].北京：中国电力出版社，2005. [2]刘晓敏，高巍.Vray渲染居室效果图灯光设置方法和技巧分析[J].福建电脑，2008. [3]思维数码.逆向式中文版3dsmax9实战学习88例[M].北京希望电子出版社，2007. [4]戴晓波，陈雄豹.3dsmax7渲染的艺术Vray篇[M].北京：中国青年电子出版社. [5]李斌，朱立银.3dsmax/Vray印象室内家装效果图表现技法[M].人民邮电出版社，2007. [6]闫威.3dsmax超级渲染器，焦散之王Vray培训讲座[M].北京：海洋出版社，2005. [7]黄君舟.3dsmax材质与灯光案例精粹[M].北京：红旗出版社，2005. 作者简介： 刘鑫（1971-），男，抚顺市第一中等职业技术专业学校，高级讲师，硕士学位。 摘要：许多读者在制作效果图时，渲染效果总不是很逼真，达不到“照片级”效果，主要原因是材质的设置上不到位，而本文将阐述最优秀、高效的菲涅尔反射的方法设置材质。无论是在3ds max软件本身，还是在VRay中，如果正确使用菲涅尔反射的方法，不但能达到“照片级”的渲染效果，而且条理清晰、方便快捷。 关键词：菲涅尔反射定律 光泽度 折射 1 菲涅尔反射定律 要想制作一个逼真的材质，就必须掌握材质的表达方式。它分为物理属性和物理特性。物理属性包括自发光、透明、光滑、折射、反射、高光。透明与折射相互关系。物理特性包括颜色、纹理、凹凸等。物体的颜色、纹理，可用贴图来表达，那么物体的真实质感是靠什么表达的呢？是靠反射、折射来表达的。 光的反射定律由法国土木工程兼物理学家菲涅耳（1788～1827）提出。他发现了反射/折射与视点角度之间的关系。因此，光的反射又称为菲涅尔反射。如果你站在湖边，低头看脚下的水，你会发现水是透明的，反射不是特别强烈；如果你看远处的湖面，你会发现水并不是透明的，但反射非常强烈。这就是“菲涅尔效应”。在真实世界中，除了镜子、金属之外，其它物质均有不同程度的“菲涅尔效应”。[1] 光从真空射入介质发生折射时，入射角γ的正弦值与折射角β正弦值的比值（sinγ/sinβ）叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”[2]。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。一些常用物质的折射率值，水1.3333、水晶2.0、玻璃1.5-1.7、瓷1.4…… 在调制材质时，水与玻璃都是透明的，但如何区分呢？就是靠折射率的不同。 菲涅尔反射：现实中的物质折射率在1.0-2.4之间的物质都属于菲涅尔反射。 可以将世界上的物质分为三大类。一是只有漫反射、没有反射（粗糙）的物质。制作材质时，不给反射 不给折射。漫反射是指在粗糙物体表面进行反射。[3]二是镜面反射的物质。如镜子、金属。三是菲涅尔反射的物质。90%的世界物质属于此类。 2 菲涅尔反射定律在3ds max中的应用 在3ds max中，渲染器要设置为扫描线渲染器。而在材质编辑器中，要在“standard”中选择“光线跟踪”，这是在制作材质，而有的用户在“贴图”卷展栏中的“反射”、“折射”通道中选择“光线跟踪”，只起到提亮材质的作用，是在贴图上“作文章”。在反射中，黑色代表无反射，白色代表反射最强。制作金属等，要将反射调强些。要想成为Fresnel，必须在反射右侧的对号处双击，这时，就可以在折射率中输入要制作的物体的折射率。而在透明度中，黑色代表不透明，白色代表完全透明。在制作材质时，场景中不能只有一个物体渲染，必须将物体放置于一空间环境中，才能达到反射、折射效果。 针对世界上三大物质，在材质编辑中做如下处理： ①没有反射（粗糙）的物质。例如“布艺沙发”，用“standard”材质制作，不选择“光线跟踪”。例如在漫反射通道中选择“衰减”。 ②镜面反射的物质。例如镜子和金属等。选择“光线跟踪”，并选中“反射”，调整颜色为黑白灰来控制反射的程度，金属可设为灰白，镜子设为白色。 ③菲涅尔反射的物质。这是世界上大部分的物质。选择“光线跟踪”，在反射右侧的对号处双击，成为Fresnel，在折射率中输入要制作的物体的折射率。 3 菲涅尔反射定律在VRay中的应用 当成功安装了vray之后，max之中有三个地方可充分利用vray。一是渲染器中，二是材质中，三是灯光中。但是必须在成功指定vray为渲染器之后，材质编辑器中才会出现多种vray材质。在材质编辑器中有多个Vray材质，但核心的、使用频率较高的材质是VrayMtl，即vray标准材质。[4] 在反射中，反射为黑色，则无反射。反射为白色，有反射。也可为灰白色，适用于金属类、合金、不锈钢等。不是菲涅尔物体，反射可调。但如果物体为菲涅尔反射，反射颜色必须调成纯白，有助于菲涅尔物质的渲染效果。折射率要在“折射”中调整。例如：石材的折射率为1.4，然后在漫射中加载石材贴图。 在这里特别要强调的是“反射”中的光泽度。光泽度是物体的表面光滑程度，它决定着反射的强弱，同时，也反映着物体表面真实的模糊反射效应。光泽度为1时，物体绝对光滑，没有高光点，模糊反射关闭。光泽度小于1时，逐渐粗糙，值越小，物体越粗糙，高光面积越大，模糊反射越强。物体表面越光滑，高光面积越小，反射越强，模糊反射越弱。细分，控制着模糊反射的质量、精细程度。设置高光光泽度按钮“L”，则“高光光泽度”显示变实，能够修改。正常情况下，高光会随着光泽度而变化，但如果想单独调整高光，“光泽度”则实现不了，所以可将“高光光泽度”解除锁定，输入数值。此时，“光泽度”只能控制模糊反射，控制不了高光，高光由“高光光泽度”决定。[5] “反射”中的菲涅尔折射率是非常重要的参数。设置菲涅尔物质一般先将“反射”中的菲涅尔反射选中，再改变“折射”中的折射率。但有时在渲染时要达到一个特殊效果，比如地板，菲涅尔反射选中，折射率为1.2，想使地板的表面反射再强些，如果改折射率，那么物体的材料根本属性改变，不再是地板，因此可点击“菲涅尔反射”右侧的“L”键，解除锁定，再改变菲涅尔折射率。“折射“中的“折射率”：既控制着反射，又控制着折射变形。折射率越高，物体表面反射越强。折射率越高，对透明物体的折射变形越强。“反射”中的“菲涅尔折射率”：只控制反射，不控制折射变形[6]。所以说，想进一步修改一个物体的表面反射强弱时，可修改此处。 在折射中，折射代表透明。黑色为不透明，白色为透明。在制作玻璃材质，吸取场景中间的茶壶，“standard”→转为VrayMtl材质→漫反射纯黑，是菲涅尔反射，所以反射纯白，选中菲涅尔反射，折射率1.6，折射颜色纯白（透明）。而有色玻璃的制作过程与玻璃基本相同，但需要在烟雾颜色中设置颜色，如淡绿色，需要强调的是烟雾颜色极其敏感，设置色彩必须很淡，还可以通过烟雾倍增来控制，如改为0.05等。烟雾颜色为229、255、219，烟雾倍增0.3。此时玻璃的阴影很黑、很实，不符合透明物体阴影的客观效果，阴影应该是有些透明、并且带些绿色。解决方法有二步，一是材质中选中“影响阴影”，二是灯光的阴影必须是“Vray阴影”。选择灯光，修改，启用阴影，阴影类型为“Vray阴影”，因为“阴影贴图”不能穿透透明物质，“光线跟踪阴影”对Vray不支持。[7] 参考文献： [1]刘正旭.3dsmax质感传奇[M].北京：中国电力出版社，2005. [2]刘晓敏，高巍.Vray渲染居室效果图灯光设置方法和技巧分析[J].福建电脑，2008. [3]思维数码.逆向式中文版3dsmax9实战学习88例[M].北京希望电子出版社，2007. [4]戴晓波，陈雄豹.3dsmax7渲染的艺术Vray篇[M].北京：中国青年电子出版社. [5]李斌，朱立银.3dsmax/Vray印象室内家装效果图表现技法[M].人民邮电出版社，2007. [6]闫威.3dsmax超级渲染器，焦散之王Vray培训讲座[M].北京：海洋出版社，2005. [7]黄君舟.3dsmax材质与灯光案例精粹[M].北京：红旗出版社，2005. 作者简介： 刘鑫（1971-），男，抚顺市第一中等职业技术专业学校，高级讲师，硕士学位。 摘要：许多读者在制作效果图时，渲染效果总不是很逼真，达不到“照片级”效果，主要原因是材质的设置上不到位，而本文将阐述最优秀、高效的菲涅尔反射的方法设置材质。无论是在3ds max软件本身，还是在VRay中，如果正确使用菲涅尔反射的方法，不但能达到“照片级”的渲染效果，而且条理清晰、方便快捷。 关键词：菲涅尔反射定律 光泽度 折射 1 菲涅尔反射定律 要想制作一个逼真的材质，就必须掌握材质的表达方式。它分为物理属性和物理特性。物理属性包括自发光、透明、光滑、折射、反射、高光。透明与折射相互关系。物理特性包括颜色、纹理、凹凸等。物体的颜色、纹理，可用贴图来表达，那么物体的真实质感是靠什么表达的呢？是靠反射、折射来表达的。 光的反射定律由法国土木工程兼物理学家菲涅耳（1788～1827）提出。他发现了反射/折射与视点角度之间的关系。因此，光的反射又称为菲涅尔反射。如果你站在湖边，低头看脚下的水，你会发现水是透明的，反射不是特别强烈；如果你看远处的湖面，你会发现水并不是透明的，但反射非常强烈。这就是“菲涅尔效应”。在真实世界中，除了镜子、金属之外，其它物质均有不同程度的“菲涅尔效应”。[1] 光从真空射入介质发生折射时，入射角γ的正弦值与折射角β正弦值的比值（sinγ/sinβ）叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”[2]。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。一些常用物质的折射率值，水1.3333、水晶2.0、玻璃1.5-1.7、瓷1.4…… 在调制材质时，水与玻璃都是透明的，但如何区分呢？就是靠折射率的不同。 菲涅尔反射：现实中的物质折射率在1.0-2.4之间的物质都属于菲涅尔反射。 可以将世界上的物质分为三大类。一是只有漫反射、没有反射（粗糙）的物质。制作材质时，不给反射 不给折射。漫反射是指在粗糙物体表面进行反射。[3]二是镜面反射的物质。如镜子、金属。三是菲涅尔反射的物质。90%的世界物质属于此类。 2 菲涅尔反射定律在3ds max中的应用 在3ds max中，渲染器要设置为扫描线渲染器。而在材质编辑器中，要在“standard”中选择“光线跟踪”，这是在制作材质，而有的用户在“贴图”卷展栏中的“反射”、“折射”通道中选择“光线跟踪”，只起到提亮材质的作用，是在贴图上“作文章”。在反射中，黑色代表无反射，白色代表反射最强。制作金属等，要将反射调强些。要想成为Fresnel，必须在反射右侧的对号处双击，这时，就可以在折射率中输入要制作的物体的折射率。而在透明度中，黑色代表不透明，白色代表完全透明。在制作材质时，场景中不能只有一个物体渲染，必须将物体放置于一空间环境中，才能达到反射、折射效果。 针对世界上三大物质，在材质编辑中做如下处理： ①没有反射（粗糙）的物质。例如“布艺沙发”，用“standard”材质制作，不选择“光线跟踪”。例如在漫反射通道中选择“衰减”。 ②镜面反射的物质。例如镜子和金属等。选择“光线跟踪”，并选中“反射”，调整颜色为黑白灰来控制反射的程度，金属可设为灰白，镜子设为白色。 ③菲涅尔反射的物质。这是世界上大部分的物质。选择“光线跟踪”，在反射右侧的对号处双击，成为Fresnel，在折射率中输入要制作的物体的折射率。 3 菲涅尔反射定律在VRay中的应用 当成功安装了vray之后，max之中有三个地方可充分利用vray。一是渲染器中，二是材质中，三是灯光中。但是必须在成功指定vray为渲染器之后，材质编辑器中才会出现多种vray材质。在材质编辑器中有多个Vray材质，但核心的、使用频率较高的材质是VrayMtl，即vray标准材质。[4] 在反射中，反射为黑色，则无反射。反射为白色，有反射。也可为灰白色，适用于金属类、合金、不锈钢等。不是菲涅尔物体，反射可调。但如果物体为菲涅尔反射，反射颜色必须调成纯白，有助于菲涅尔物质的渲染效果。折射率要在“折射”中调整。例如：石材的折射率为1.4，然后在漫射中加载石材贴图。 在这里特别要强调的是“反射”中的光泽度。光泽度是物体的表面光滑程度，它决定着反射的强弱，同时，也反映着物体表面真实的模糊反射效应。光泽度为1时，物体绝对光滑，没有高光点，模糊反射关闭。光泽度小于1时，逐渐粗糙，值越小，物体越粗糙，高光面积越大，模糊反射越强。物体表面越光滑，高光面积越小，反射越强，模糊反射越弱。细分，控制着模糊反射的质量、精细程度。设置高光光泽度按钮“L”，则“高光光泽度”显示变实，能够修改。正常情况下，高光会随着光泽度而变化，但如果想单独调整高光，“光泽度”则实现不了，所以可将“高光光泽度”解除锁定，输入数值。此时，“光泽度”只能控制模糊反射，控制不了高光，高光由“高光光泽度”决定。[5] “反射”中的菲涅尔折射率是非常重要的参数。设置菲涅尔物质一般先将“反射”中的菲涅尔反射选中，再改变“折射”中的折射率。但有时在渲染时要达到一个特殊效果，比如地板，菲涅尔反射选中，折射率为1.2，想使地板的表面反射再强些，如果改折射率，那么物体的材料根本属性改变，不再是地板，因此可点击“菲涅尔反射”右侧的“L”键，解除锁定，再改变菲涅尔折射率。“折射“中的“折射率”：既控制着反射，又控制着折射变形。折射率越高，物体表面反射越强。折射率越高，对透明物体的折射变形越强。“反射”中的“菲涅尔折射率”：只控制反射，不控制折射变形[6]。所以说，想进一步修改一个物体的表面反射强弱时，可修改此处。 在折射中，折射代表透明。黑色为不透明，白色为透明。在制作玻璃材质，吸取场景中间的茶壶，“standard”→转为VrayMtl材质→漫反射纯黑，是菲涅尔反射，所以反射纯白，选中菲涅尔反射，折射率1.6，折射颜色纯白（透明）。而有色玻璃的制作过程与玻璃基本相同，但需要在烟雾颜色中设置颜色，如淡绿色，需要强调的是烟雾颜色极其敏感，设置色彩必须很淡，还可以通过烟雾倍增来控制，如改为0.05等。烟雾颜色为229、255、219，烟雾倍增0.3。此时玻璃的阴影很黑、很实，不符合透明物体阴影的客观效果，阴影应该是有些透明、并且带些绿色。解决方法有二步，一是材质中选中“影响阴影”，二是灯光的阴影必须是“Vray阴影”。选择灯光，修改，启用阴影，阴影类型为“Vray阴影”，因为“阴影贴图”不能穿透透明物质，“光线跟踪阴影”对Vray不支持。[7] 参考文献： [1]刘正旭.3dsmax质感传奇[M].北京：中国电力出版社，2005. [2]刘晓敏，高巍.Vray渲染居室效果图灯光设置方法和技巧分析[J].福建电脑，2008. [3]思维数码.逆向式中文版3dsmax9实战学习88例[M].北京希望电子出版社，2007. [4]戴晓波，陈雄豹.3dsmax7渲染的艺术Vray篇[M].北京：中国青年电子出版社. [5]李斌，朱立银.3dsmax/Vray印象室内家装效果图表现技法[M].人民邮电出版社，2007. [6]闫威.3dsmax超级渲染器，焦散之王Vray培训讲座[M].北京：海洋出版社，2005. [7]黄君舟.3dsmax材质与灯光案例精粹[M].北京：红旗出版社，2005. 作者简介： 刘鑫（1971-），男，抚顺市第一中等职业技术专业学校，高级讲师，硕士学位。 |
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