前兩周我分享了兩篇高級(jí)材質(zhì)案例文章——《高級(jí)材質(zhì)案例（一）》《高級(jí)材質(zhì)案例（二）》，我認(rèn)為，要想渲染出真實(shí)的效果，都需要從底層了解渲染原理、布光原理、物理規(guī)則、需要用心觀察生活。
在種夢(mèng)群的溝通中，我發(fā)現(xiàn)很多設(shè)計(jì)師總想著尋找捷徑，尋找偷懶的辦法，下載些預(yù)設(shè)、材質(zhì)球用一下，盲目的跟風(fēng)，其實(shí)這樣根本走不遠(yuǎn)。想成為優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師、總監(jiān)級(jí)別的設(shè)計(jì)師，我會(huì)給你以下建議——平面技術(shù)的深刻理解、三維技術(shù)的加入以及品牌思維的滲透，這是最重要的三個(gè)方面，同時(shí)，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考同樣很重要，努力不是裝出來(lái)的，因?yàn)榻Y(jié)果不會(huì)跟你一起演戲。
好了，現(xiàn)在一起來(lái)了解關(guān)于“渲染”的原理。
一、渲染原理介紹
1、渲染原理分析
只要掌握物理規(guī)則，就會(huì)發(fā)現(xiàn)C4D默認(rèn)的渲染器和渲染插件都是類(lèi)似的。根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于光線來(lái)說(shuō)，它只對(duì)物體表面做三件事：吸收、反射、透射（折射：是指光線穿過(guò)物體內(nèi)部的現(xiàn)象）。例如沒(méi)有被反射的光通過(guò)折射進(jìn)入玉石的子表面層，光進(jìn)入這些層之后部分被吸收獲得顏色和散射，再?gòu)挠袷腥肷潼c(diǎn)附近的出射點(diǎn)射出。而這個(gè)過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生次表面散射的效果，俗稱(chēng)3S）。
微觀結(jié)構(gòu)是指用顯微鏡觀察到的物體表面細(xì)節(jié)，所有的微觀結(jié)構(gòu)組成了物體的整體表面。渲染時(shí)計(jì)算機(jī)不會(huì)直接計(jì)算這些微觀結(jié)構(gòu)，而只會(huì)整體呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)（即放大出細(xì)節(jié)，縮小不出細(xì)節(jié)），具體的做法是忽略細(xì)節(jié)，使用一個(gè)參數(shù)來(lái)定義整體的粗糙度，而用戶就只需要使用粗糙度參數(shù)來(lái)定義微觀結(jié)構(gòu)。同理，因?yàn)樗形矬w的表面并非光滑，用戶可以使用凹凸參數(shù)來(lái)模擬真實(shí)的物體表面。
真實(shí)的物體材質(zhì)是具有多種屬性的，它們是相互結(jié)合在一起的。例如塑膠，有些時(shí)候是具有透明屬性，同時(shí)也會(huì)具有3S屬性。而這些屬性構(gòu)成了真實(shí)世界、真實(shí)物體的基礎(chǔ)部分，當(dāng)然三維軟件中都有與之對(duì)應(yīng)的通道。就像煮菜一樣，如果原料（通道）搭配得當(dāng)，煮出來(lái)的菜就會(huì)很美味，同理材質(zhì)就會(huì)很真實(shí)，要是鹽放多了（搭配失調(diào)）材質(zhì)就會(huì)不好看了。
漫反射（漫射）是投射在粗糙表面上的光向各個(gè)方向反射的現(xiàn)象。人眼之所以能看清物體的全貌，主要是靠漫反射光在眼內(nèi)的成像。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是光子反彈進(jìn)入了我們眼睛，因?yàn)槲覀兊难劬σ曞F細(xì)胞可以識(shí)別不同波長(zhǎng)的光線。而不同的波長(zhǎng)就代表著不同的顏色，就等同于在C4D的反射層設(shè)置漫射，而放棄傳統(tǒng)材質(zhì)中的顏色層。（延伸閱讀：《純干貨：色彩入門(mén)寶典》）
在C4D R19新加入的PBR材質(zhì)中，已經(jīng)默認(rèn)把顏色層取消勾選，而是把反射中加入一個(gè)漫射，這樣的做法其實(shí)是更加符合真實(shí)的物理規(guī)則。而同理在C4D R18時(shí)，我們同樣可以通過(guò)這樣的做法優(yōu)化我們的工作流程，做出更加符合物理規(guī)則的渲染作品。另外，渲染器在計(jì)算漫反射時(shí)，是計(jì)算光源發(fā)出的光線與面法線之間的夾角，這樣做的好處是加快計(jì)算和渲染速度。當(dāng)然這個(gè)只是針對(duì)漫反射計(jì)算，如果你開(kāi)啟了GI（全局光照），又或者你使用了反射，那計(jì)算機(jī)就需要計(jì)算進(jìn)入眼睛的所有光子。
菲涅耳（Fresnel）是指反射強(qiáng)度會(huì)隨著視線夾角而變化（即中間最弱，四周最強(qiáng)）。在使用時(shí)可使用物理，默認(rèn)折射率為水。三維（軟件）世界與真實(shí)世界的物體分兩種——導(dǎo)體與絕緣體。菲涅耳一般使用預(yù)設(shè)即可，分為導(dǎo)體（導(dǎo)電，比如金屬）和絕緣體（不導(dǎo)電，比如冰塊）。絕緣體支持反射、吸收、透射（折射）而導(dǎo)體只支持反射和吸收（取消顏色層）。例如金屬，它的反射很高，但是如果給金屬表面上了一層顏色，例如是車(chē)漆，那它就屬于絕緣體了，就需要添加漫反射（漫射）了。
真實(shí)世界中100%吸收是不存在的（所以純黑色是不存在的），唯一能夠吸收所有光線的物體只有黑洞。黑洞是現(xiàn)代廣義相對(duì)論中，宇宙空間內(nèi)存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內(nèi)的逃逸（一個(gè)物理概念）速度大于光速。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以光的速度前進(jìn)，也出不來(lái)。從而就會(huì)得到純黑色。輸出能量不能大于輸入能量，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是反射+吸收+折射的能量和不能超過(guò)100%（所以純白色是不存在的），一般設(shè)置黑色和白色的亮度是80%左右，當(dāng)然如果在做一些產(chǎn)品可視化設(shè)計(jì)時(shí)，為了視覺(jué)效果我們可以設(shè)置純黑和純白，這就是在你了解了物理規(guī)則之后，可以嘗試去打破它。
2、燈光原理分析
首先我們需要知道，在三維軟件中，光線是從攝像機(jī)發(fā)出而非燈光，為什么呢？我們知道在真實(shí)世界里，燈光由光源發(fā)射光子。而三維軟件中是由攝像機(jī)發(fā)射光子然后搜索光源。在真實(shí)世界中，我們以太陽(yáng)為例，它會(huì)將光子發(fā)射到世界各地。因此如果是由燈光發(fā)出光子的話，它將需要計(jì)算所有的光子，因?yàn)樗⒉恢滥男┕庾邮侵匾?，?duì)渲染結(jié)果是有作用的，哪些是不重要的。對(duì)于一個(gè)光源來(lái)說(shuō)，實(shí)際上只有很少的光子進(jìn)入了我們眼睛，因此渲染器實(shí)際上做了很多無(wú)用計(jì)算。于是有一些聰明的人用一種逆向思維，使光子從攝像機(jī)發(fā)出，然后去搜索光源，從而減少計(jì)算量，只讓計(jì)算機(jī)計(jì)算進(jìn)入眼睛的光子。
在三維軟件（以C4D為主進(jìn)行講述）中，燈光主要分為三種，即默認(rèn)燈光（三種方式：傳統(tǒng)燈光、發(fā)光材質(zhì)、天空配合HDRI）、燈光預(yù)設(shè)、插件?，F(xiàn)實(shí)中不存在GI（全局光照），GI是用來(lái)模擬真實(shí)的光子傳遞效果的。如果光源足夠的情況下，GI是沒(méi)有開(kāi)啟的必要的。而在真實(shí)世界中，這些都是自然發(fā)生的。
二、實(shí)際案例分析
要事先說(shuō)明的是，我會(huì)告訴你創(chuàng)作的思路，但不會(huì)提供完整的參數(shù)說(shuō)明敬請(qǐng)留意。
通過(guò)對(duì)渲染原理的分析，我們可以使用球體做一個(gè)簡(jiǎn)單的渲染測(cè)試。
1、案例分析（球體）
球體案例最終效果
燈光：天空HDRI+左主燈+右副燈（直接使用發(fā)光材質(zhì)代替燈光）
材質(zhì)分析：取消顏色層，使用反射層中的漫射代替顏色層
渲染：使用物理渲染器（參照《高級(jí)材質(zhì)案例（一）》《高級(jí)材質(zhì)案例（二）》）
加入后期——導(dǎo)出PSD后使用PS（CR）進(jìn)行處理
接下來(lái)我們進(jìn)行真實(shí)渲染測(cè)試，分析兩個(gè)照片級(jí)高級(jí)渲染案例。
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2、容器案例分析
容器案例最終效果（開(kāi)啟物理景深，感覺(jué)比較真實(shí)）
天空HDRI+左主燈+右副燈+頂燈（直接使用發(fā)光材質(zhì)代替燈光）
重點(diǎn)材質(zhì)分析：取消顏色層，使用反射層中的漫射代替顏色層
渲染：使用物理渲染器（參照《高級(jí)材質(zhì)案例（一）》《高級(jí)材質(zhì)案例（二）》）
加入后期——導(dǎo)出PSD后使用PS（CR）進(jìn)行處理
3、自行車(chē)案例分析
自行車(chē)案例最終效果
燈光：天空HDRI
重點(diǎn)材質(zhì)分析：取消顏色層，使用反射層中的漫射代替顏色層；地面使用法線層，添加法線生成，模擬真實(shí)的地面效果
渲染：使用物理渲染器（參照《高級(jí)材質(zhì)案例（一）》《高級(jí)材質(zhì)案例（二）》）
加入后期——導(dǎo)出PSD后使用PS（CR）進(jìn)行處理
三、總結(jié)
通過(guò)了解渲染原理、燈光原理，會(huì)發(fā)現(xiàn)其與物理規(guī)則息息相關(guān)，在十幾年前我跟部分投機(jī)取巧的人一樣，覺(jué)得學(xué)習(xí)原理很無(wú)聊，就是找到材質(zhì)球用用改改就行了，后來(lái)慢慢會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣會(huì)讓人不知不覺(jué)產(chǎn)生起一種依賴心理，感覺(jué)沒(méi)有了預(yù)設(shè)就做不出東西了，就好像現(xiàn)在部分設(shè)計(jì)每次遇到新的設(shè)計(jì)需求，第一時(shí)間想到的就找素材一樣的道理，這樣長(zhǎng)期下去是不可能成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師的。
設(shè)計(jì)師雖然是從事設(shè)計(jì)工作，但絕對(duì)不是只會(huì)用PS、AI、C4D等設(shè)計(jì)軟件做出個(gè)設(shè)計(jì)圖就可以的，在很多情況下，設(shè)計(jì)師需要是一個(gè)“通才”的角色，對(duì)世間萬(wàn)物都需要有所了解，這樣才能做出更優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品。成為一個(gè)更優(yōu)秀的人。
最后我再總結(jié)真實(shí)渲染、照片級(jí)高級(jí)渲染中的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
· 燈光——必須熟悉布光原理，即三點(diǎn)布光法；
· 材質(zhì)——制作材質(zhì)時(shí)，必須基于物理規(guī)則、基于以上所說(shuō)的渲染原理；
· 燈光與材質(zhì)——兩者是相互扶持，相互成就的。以《高級(jí)材質(zhì)案例（一）》的“玉石”案例為例，我可以給玉石打上偏綠色的燈光，令玉石的透射更明顯；做冰塊的時(shí)候，我同樣可以給冰塊打上偏青色的燈光，再配合青色的高光，使冰塊更有靈氣。另外，建議在做產(chǎn)品可視化設(shè)計(jì)時(shí)，最好先觀察一下實(shí)物的反射行為，即觀察實(shí)物或搜索相關(guān)圖片等。
· 后期的重要性——作為設(shè)計(jì)師加入合適的排版，整理成作品集，一切以作品（文章）為主，盡一切辦法擴(kuò)充你的設(shè)計(jì)影響力，獲得比他人更多的機(jī)會(huì)。（延伸閱讀：《趁著假期，整理作品拿高薪》）
后記
在社會(huì)上，投機(jī)取巧的人很多，專(zhuān)心把一件事情做好的人很少。因此，如果你以逆向思維來(lái)思考的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你的優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越明顯，因此你的成功概率也會(huì)比別人高。在最美好的時(shí)間，為了過(guò)上心目中最美好的生活，我們就應(yīng)該拼盡全力。種夢(mèng)人加油??！
