内容发布更新时间 : 2024/5/18 22:39:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

三维动画中灯光与渲染的探索与实现

摘要

随着科技的动画产业的近几年的飞速发展，新兴的动画产业三维动画的地位无论是在国内外都是不可动摇的。在我国的三维动画产业正以突飞猛进速度向前发展的同时，不得不提到在制作影片的过程中灯光与渲染的布局直接关系到了这些沁入大量心血作品的成败。

在一部三维动画的制作中，只依靠精致的模型和剧本的编排是不可能构成一部吸引观众眼球的作品的。要想达到完美的动画效果，场景的基调和气氛是不可或缺的。这些是可以通过灯光技巧的运用达到一定较为完美的程度。由于软件只是没有真实的自然灯光，在动画中看似真实的自然灯光实际上也是有很多软件自带的简单灯光根据明暗关系相互依赖形成的[1]。本文在灯光方面通过对三维动画中角色与场景灯光的布局，遵循的常规设置等的探讨结合作品中的实现来体现灯光技术的应用。例如在灯光的布局总是要遵循自然环境的明暗关系。体现场景的明暗分布结合真实场景。我们不可能随意摆放几盏灯光就可以达到某种效果的，其中的技巧十分深奥。

同时前后期渲染工作的加入可以提高动画作品的质量，本文也就渲染的前后期工作进行研究和设计。前期动画渲染工作主要对动画单帧图片进行渲染，考虑到后期制作的简便性，前期渲染往往采用分成渲染技术。而后期渲染技术主要是在后期的合成软件中单帧图片的分层图层进行调节例如AE, Vegas, Premiere等。最后渲染输出视频。这样的视频就是所谓的毛片。

关键词：三维动画，渲染，灯光

I

The Exploration and Implementation of The 3D

Animation about Lighting and Rendering

Abstract

Along with the development of science and technology of the animation industry in recent years, the status of the emerging animation industry the three dimensional animation, wherever at home or abroad, is unshakable. At the same time, we have to mention that the layout of the light to render directly related to the success or failure of the works, during the production of the film.

In a three dimensional animation production, it is impossible that attracting audiences’ eyes only depended on the model or episode. So, only include the atmosphere and mood can the production get the perfect. And the light could be helpful. But the light in the soft is not the real natural light. In order to get the real effect, using the various lights is necessary. Through discussing the layout of the light, parametric setting and the presentation of production, we can get concrete realization. For instance, it is have to comply with the regular of the natural light and pay attention to the incorporation with light and shade. Wherever, we cannot expect getting the effect by putting several lights.

Meanwhile, the render give a positive influence on the final presentation of production. Studying and designing the rendering in all the progress is another main point in this paper. Early rendering is focus on the picture, considering the convenience of the after effect, it usually renders separate. The later render is finish in the video editor soft, such as AE, Vegas and Premiere, which can compound all the pictures and render the video which is called sample.

Key words: three-dimensional animation, Render, Light

II

目 录

第1章 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1 三维动画的概念 .............................................................................................................. 1 1.2 灯光与渲染技术的背景 .................................................................................................. 1 1.3 研究的意义和目的 .......................................................................................................... 1 1.4 论文组织 .......................................................................................................................... 2 第2章 用于三维动画中灯光的技术 ........................................................................................... 3

2.1 三维软件中灯光种类的简介 .......................................................................................... 3 2.2 灯光布局的研究 .............................................................................................................. 4 2.3 渲染器的探究 .................................................................................................................. 4 2.4 渲染速率提高的途径探究 .............................................................................................. 5

2.4.1 V-Ray渲染器参数设计 .......................................................................................... 5 2.4.2 模型与灯光对渲染速率的研究 ........................................................................... 6 2.4.3 网络渲染的设计对渲染速率的提高 ................................................................... 6 2.5 分层渲染 .......................................................................................................................... 7 第3章 三维动画灯光与渲染的技术表现 ................................................................................... 8

3.1 三维动画灯光场景与角色灯光的表现 .......................................................................... 8 3.2 三维动画渲染手法的表现 .............................................................................................. 8

3.2.1 V-Ray对场景表现 .................................................................................................. 8 3.2.2 后期场景渲染的表现 ......................................................................................... 10 3.3 三维动画灯光与渲染在表现手法上的优劣势 ............................................................ 10 第4章 作品中灯光与渲染的体现 ............................................................................................. 11

4.1 作品制作流程中灯光与渲染的应用 ............................................................................ 11 4.2 作品中灯光与渲染面临的问题 .................................................................................... 11 4.3 作品中灯光布局的实现 ................................................................................................ 11 4.4 作品中渲染技术的应用 ................................................................................................ 15

4.4.1 作品前期渲染 ..................................................................................................... 15 4.4.2 网络渲染的应用 ................................................................................................. 18 4.4.3后期渲染在作品中的表现 .................................................................................. 19

结论 ............................................................................................................................................... 24 参考文献 ....................................................................................................................................... 25 谢辞 ............................................................................................................................................... 26 附录一 作品《交流》的剧本 ..................................................................................................... 27

III

三维动画中灯光与渲染的探究与实现

第1章 绪论

1.1 三维动画的概念

三维动画又称3D动画它是计算机科学，计算机图形学与传统视听传媒艺术形态结合的艺术形式，通过使用多样的表现手法，营造了较为真实的画面效果。一个简单的三维动画流程就是通过在计算机中建立一个虚拟的世界，再根据需要建立模型场景等等，然后按照要求设定特定的运动轨迹，摄像机镜头的摆放，最后贴上材质，打上适当的灯光，进行渲染即可。可以这么说，三维动画就是艺术与技术机密结合后得到的产物。由于三维动画比平面动画更加直观，更能使得观赏者享受到一种身临其境的感觉因此现如今在原创动画片中占据了相当大的比重，近几年来，国产的优秀动画片也才开始用了此技术[2]。

1.2 灯光与渲染技术的背景

动画制作精力了从逐帧制制作到计算机二维制作一直到当前的三维动画制作。而三维场景中为了达到最终想要得到的真实效果就是需要建立不同的灯光。灯光，目的是最大限度地模拟自然界的光线类型和人工光线类型。在三维软件中自带灯光基本只有六种，目标聚光灯，目标平行光，自由聚光灯，自由平行光，泛光灯，天光。但在实际应用中为了能够达到好的效果，需要自行设定灯光。渲染是指根据场景的设置，灯光，材质等等由程序绘制出一幅效果图或者动画。

1.3 研究的意义和目的

在三维动画的飞速发展中，为了使得作品能够脱颖而出，人们不单单追求剧本的独特性以及模型的精致性，越来越多的人们开始审视画面的质量的逼真性。灯光和渲染此时就成为了整部动画作品制作中不可或缺的一个重要部分了。

在制作过程中，若能够合理的灯光布局，结合自然环境中明暗关系，同时准确地根据剧本的风格灵活地使用灯光，即可奠定作品的气氛。这样有着精湛的灯光布局，这样子的作品使得观众身临其境。整部作品的灵魂就可以得到充分地体现。灯光可以认为是三维动画的灵魂，它不仅能够创造特定的环境气氛，而且它能够把这种气氛赋予感染力的在荧屏上表现出来，产生完全不一样的场景感觉。灯光的照明总体控制着场景换面的效果，从而可以突出主题，渲染气氛。灯光，物体和动画相结合可以产生很好的三维效果，灯光有助于表达特定的情感，能吸引观众的眼球到特定的位置，对整个动画有非常重要的作用。

与此同时，三维动画的渲染也比一般二维动画有着更强的表现力，三维动画渲染结合

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