1、光線的顏色
在燈光系統(tǒng)面板的最上面一系列參數(shù)控制燈光的顏色變化。光線的顏色主要有兩個(gè)作用。
(1)反映客觀環(huán)境。環(huán)境中光線的顏色大多不是很純，由于發(fā)光物體、反光物體以及濾光物體的作用產(chǎn)生偏色。比如木材燃燒的暖色光線、天空反射的冷色光線以及信號(hào)燈過濾的彩色光線。在布光的時(shí)候一定要仔細(xì)觀察我們所參考的真實(shí)環(huán)境，去設(shè)置燈光的色調(diào)。同時(shí)，環(huán)境中光線的調(diào)子完全可以左右我們創(chuàng)作的畫面的氣氛。比如室外的陽光和天空光要考慮時(shí)間和季節(jié)以及地區(qū)的大因素。而室內(nèi)的主光源要考慮照明燈具的類型。一般室內(nèi)的光線都是微微偏暖的。當(dāng)然為了特殊的氣氛，在特殊的地方（監(jiān)獄、太平間、審訊室、鬼屋、清晨陰冷的小巷）可以運(yùn)用冷色。而廚房、鍋爐房、餐館、喜慶場(chǎng)所一般使用明顯的暖色。
(2)第二個(gè)作用是為了統(tǒng)一材質(zhì)，而這個(gè)作用常常被忽略。我們?cè)谔幚硪话愕墓ぷ鲿r(shí)，往往沒有在材質(zhì)上花費(fèi)太多的精力。對(duì)于成熟的職業(yè)設(shè)計(jì)者，他在材質(zhì)上所投入的工程量往往要多于建模。精美的作品往往要求我們?cè)谝粋�(gè)物體上使用多張圖片形成復(fù)合貼圖，而初學(xué)者往往用一個(gè)材質(zhì)球蒙混多個(gè)物體，甚至材質(zhì)編輯器中缺省的24個(gè)材質(zhì)球都用不完。現(xiàn)實(shí)中我們也確實(shí)遇到材質(zhì)庫不完備的問題。而且，我們的材質(zhì)來源復(fù)雜，尺寸和細(xì)膩程度對(duì)比懸殊。這就造成了最后同一環(huán)境中不同物體反差強(qiáng)烈，讓人難以有真實(shí)的感覺。而當(dāng)我們使用燈光的偏色的時(shí)候，由于給環(huán)境中所有能夠被照射的物體都蒙上了統(tǒng)一的色調(diào)，使它們有共同的偏色，就可以在一定程度上解決材質(zhì)對(duì)比的問題。效果見下面三張圖片：
第一張圖片中幾個(gè)基本幾何物體被賦予反差很大的材質(zhì)，感覺上有些混亂。而第二和第三張圖片中燈光的顏色微微偏黃和紅，使觀察者的主觀感覺好一些。
使用光線顏色的時(shí)候要注意一個(gè)問題，使用有色的光線照明場(chǎng)景將必然地造成畫面的飽和度和亮度的降低。為了保證統(tǒng)一的亮度，在上面第三個(gè)場(chǎng)景中燈光的強(qiáng)度被增強(qiáng)了20%，注意球體高光區(qū)域的亮度變化。
2、光線的衰減
通常意義上，光線的衰減是因?yàn)楣饩�在空氣或者其他介質(zhì)中傳遞的過程中受到雜質(zhì)的干擾，其強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱。這雖然是光線衰減的真正原因，但在實(shí)際應(yīng)用中并不是很看重這一點(diǎn)。因?yàn)橐话愎饩�的穿透能力是很強(qiáng)的，需要很長(zhǎng)的距離才會(huì)有明顯的衰減，除非是空氣極其渾濁。至于其真正的、在應(yīng)用中的意義，請(qǐng)看以下的例子。
雖然光線受空氣干擾所產(chǎn)生的損耗少一些，但一般的光線都是泛光型的，也就是其光線的散發(fā)是有角度的，是從一個(gè)比較小的范圍向大的區(qū)域發(fā)散的。那么隨著光線不斷向外發(fā)散，其散布面也就會(huì)隨著增加。即便空氣中干擾小得可以忽略，但其單位區(qū)間的能量還是要減少。比如將書放到燈的近處，紙張會(huì)被照得雪白，但是把書拿得很遠(yuǎn)，即便中間沒有什么阻隔也看不清上面的字。這就是因?yàn)闊艄庖呀?jīng)散布到很大的區(qū)域了，分布在紙張上的光的能量就很少了。做下面的例子：隨便建立一個(gè)聚光燈（free spot），然后在光線照射的區(qū)域里放一個(gè)box，再把它向遠(yuǎn)處復(fù)制幾個(gè)，復(fù)制出的正方體也要被照射。然后渲染看效果如左下圖。
注意兩個(gè)box雖然距光源遠(yuǎn)近不同，但其頂面亮度相同，這就是因?yàn)?ds max這一軟件在缺省時(shí)只考慮光線的亮度和物體的材質(zhì)，而不考慮光線由于角度的散布而造成的近明遠(yuǎn)暗的效果。旁邊的墻面也是如此，上下的明暗相同。（注意，場(chǎng)景中還有其他的燈光作為補(bǔ)光）……那么再看右上圖，是開啟了衰減的效果。幾個(gè)box的對(duì)比關(guān)系很明顯，旁邊的墻面也有自上而下的深淺變化。
3ds max中光線的衰減方式有三種。算術(shù)方式或者叫直線方式（Inverse)，光線隨著距離的變遠(yuǎn)而等量減弱，這是最簡(jiǎn)單的計(jì)算方式。幾何方式或者叫曲線方式（Inverse square)，光線隨著距離的變化按平方次減少，這是比較真實(shí)的計(jì)算方式。它們的衰減情況如左下圖。但在實(shí)際應(yīng)用中這兩種方式并不常用，因?yàn)樗鼈兊目刹倏v性并不好。畢竟我們?cè)诓贾脽艄獾臅r(shí)候希望能夠自由地控制光線的變化，調(diào)節(jié)細(xì)微的光影變化。因此對(duì)于我們第三種方式即手工方式比較重要。
我們接觸的光線基本上是發(fā)散性的，光線的發(fā)散的夾角直接造成了兩種照明分布效果。首先是其變化性，就是說類似的物體由于距離同一光源的距離不同，其表面所受的光照情況也必然不同，其明亮程度也必然要有差別。這個(gè)細(xì)節(jié)一定得把握住，這點(diǎn)直接影響畫面的空間感覺。第二是光線的區(qū)域性。就是說，當(dāng)光線傳播的距離增加一倍時(shí)，其強(qiáng)度將減少到原來的四分之一；當(dāng)距離增加到十倍時(shí)，強(qiáng)度減到百分之一。所以，不管多強(qiáng)的光線，它發(fā)散到一定距離時(shí)都會(huì)衰減到很小，直至可以忽略——這正如天上的星星：大多比太陽還要炎熱光明，但由于太遠(yuǎn)而只能看到一點(diǎn)點(diǎn)的明亮。那么生活中一些比較微小的光源，其光線散布的有效區(qū)域就很小了。比如黑暗房間中閃爍的香煙，只能照亮煙鬼的手指和嘴巴，卻不能照亮四壁。雖然四周墻壁也多多少少地受到一些影響，但太微弱了，完全可以忽略。
下面讓我們看看上方中間的圖。燈光衰減的手工設(shè)置有兩部分，分別是漸強(qiáng)和漸弱，直接對(duì)應(yīng)著參數(shù)上的Near和Far，每一種各有開始結(jié)束兩個(gè)點(diǎn)（Star、End）。一般應(yīng)用中漸強(qiáng)是不需要的，因?yàn)樗男Ч枪饩�越來越強(qiáng)，這種現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)中不存在。而漸弱的效果非常重要的。上圖中聚光燈的兩部分衰減都打開了，軟件面板上的四個(gè)值直接產(chǎn)生了四個(gè)線框，將整個(gè)區(qū)域分成了五個(gè)段。
首先是從發(fā)光點(diǎn)到第一個(gè)值之間的區(qū)域，這里雖然是在燈光照射有效區(qū)域中，卻不受燈光的影響。
第二個(gè)區(qū)域是漸強(qiáng)區(qū)域，是第一和第二個(gè)參數(shù)之間的區(qū)域，光的強(qiáng)度將由零逐漸增加到最強(qiáng)——物體距離光源越遠(yuǎn)反而越明亮。
完全亮度區(qū)域處在第二個(gè)參數(shù)和第三個(gè)參數(shù)之間，也就是漸強(qiáng)和漸弱區(qū)域之間。此段中的物體受光最強(qiáng)，其值等于我們賦予燈光的亮度（Multiplier）。
第四個(gè)區(qū)域這是漸弱區(qū)域，強(qiáng)度將從最強(qiáng)值減弱到零，這是我們應(yīng)用最多的區(qū)域。
最后是暗區(qū)，雖然處于燈光的照射夾角內(nèi)，但已經(jīng)沒有照明效果了，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為光線發(fā)散到這里已經(jīng)很弱了，不對(duì)物體產(chǎn)生明顯的作用。
3、光線的貼圖
注意右面這張圖片，我在建模和材質(zhì)上都花了一些精力，但對(duì)目前的燈光效果卻不是很滿意，但這至少比沒有燈光的效果強(qiáng)一些。左面的是沒有打燈光的：
注意在這個(gè)圖書館中加上了燈光以后才能真正展現(xiàn)出其空間結(jié)構(gòu)，有了一定的透視感覺，而不是象第一幅圖那樣的平平的。而且通過燈光的投影，能夠體現(xiàn)出物體之間的聯(lián)系�？吹搅宋矬w的變化的明暗對(duì)比，才能感覺一點(diǎn)真實(shí)性。所以，真正的作品或者是工程，不可能不需要燈光的設(shè)置。
但目前，我對(duì)于第一幅圖還不是很滿意。當(dāng)然，這幅圖樣是我為了講解而從新設(shè)置了燈光，注意照明效果同天花板上的燈具類型并不一致。在這一節(jié)中主要介紹光線貼圖的意義和用法。
光線貼圖可以算作光線顏色的一種擴(kuò)展——不僅僅是投射出偏色的光線，而且可以向被照射的物體上投遞圖案。同燈光的偏色設(shè)置一樣，光線貼圖也可以起到統(tǒng)一材質(zhì)的作用。比如上面的圖書館畫面明顯地被分為天花板、書柜和地面三個(gè)層級(jí)，其材質(zhì)也分別為各種各樣的墻壁紙紋、木紋、石材。為了起到統(tǒng)一的作用可以為他們漫上一致的紋路。
做法：使用光線貼圖，借助材質(zhì)編輯器。通過材質(zhì)編輯器設(shè)置好一個(gè)圖案，然后再用燈光的MAP選項(xiàng)去選取。圖案可以使用各種的圖片文件，也可以用材質(zhì)編輯器帶的Noise、Smoke、Water等內(nèi)置貼圖。
這回我們使用Water，隨便找個(gè)材質(zhì)球，在它的漫反射通道中選取Water，然后改變其兩個(gè)色塊分別為淡黃色和灰褐色，并記住此帖圖的名字（比如MAP #2），設(shè)置如左下圖。在燈光設(shè)置中打開Spotlight Parameters面板，在Map：None中點(diǎn)擊，選取剛才的貼圖（如果不好分辨，可以在編輯材質(zhì)的時(shí)候?yàn)樗�(gè)別致的名字）。確認(rèn)之后渲染如右下圖：
比較一下，感覺上是否好一些？
光線貼圖光線貼圖另外一個(gè)實(shí)際的效果是為場(chǎng)景增加細(xì)節(jié)。我們的場(chǎng)景是我們通過各種方式用簡(jiǎn)單物體“堆積”起來的，其細(xì)膩程度同場(chǎng)景中消耗的點(diǎn)、線、面的數(shù)量成正比，同我們消耗的時(shí)間和精力成正比。而真實(shí)環(huán)境中的物體其細(xì)節(jié)是非常豐富的。比如，讓我們放下手里的工作去觀察身后那面普通的墻面，墻面不僅僅是簡(jiǎn)單的“BOX”加重復(fù)的貼圖。在真實(shí)的墻面上可能會(huì)有一些凹凸在燈光照射下顯示陰影變化，會(huì)掛著一些灰塵，會(huì)有曾經(jīng)張貼過畫卷的痕跡，會(huì)有不慎濺上美酒的印記，會(huì)有釘子眼兒和拍死的蚊子蒼蠅。這些效果用建模的方法不可能實(shí)現(xiàn)，完全用材質(zhì)去添加也不現(xiàn)實(shí)。如果使用光線貼圖的方式將很方便快捷地實(shí)現(xiàn)這一效果�？聪旅鎯蓮垐D：
4、光線投影
投影的特性是非常重要的。產(chǎn)生投影的原因是物體遮擋住了光線的傳遞而使其他物體受到不均勻的照射。在我們實(shí)踐過程中，幾乎所有的主光源都要有投影的性質(zhì)。投影的第一個(gè)作用是使我們做出來的物體之間有聯(lián)系在一起的感覺，見下面兩張圖，右邊的是有投影設(shè)置的。
看看左邊這張圖吧，飛毯上各色水壺之間是否有分離的感覺，感覺是幾個(gè)物體在平面軟件中拼接起來的；而右邊的幾個(gè)物體之間的關(guān)系卻很明顯。二個(gè)場(chǎng)景之間唯一的區(qū)別就是增加的投影。
投影有兩種，在使用的時(shí)候?qū)⑼队伴_關(guān)打開才能生效，見下面的圖。
上邊的分別是MAX3的投影設(shè)置，小的圈是使用投影的開關(guān)，是帖圖投影（Shadow Map）和追蹤投影(Ray-Traced Shadow)的選擇菜單。如果是MAX2.5版本，那么投影類型的選擇直接在面板上選擇。下面看看兩種投影方式的含義。
帖圖投影是一種模擬的投影，可以通過Map、Size、Smp等幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制（見右上圖下半部分）。其理論是從光線的發(fā)射點(diǎn)發(fā)射出一定數(shù)量的光線，通過計(jì)算每條光線的走向來計(jì)算物體間的位置和關(guān)系，來確定投影的形狀和位置。所以，發(fā)射出的光線的數(shù)量將直接決定著最后的影子質(zhì)量。下面四張圖的投影數(shù)量（Size，直接的意思的投影的尺寸）分別為30、100、300、1000。
比較上邊的影子的區(qū)別。應(yīng)用中，這一數(shù)量一般在100到1000之間設(shè)置，依據(jù)是照射范圍內(nèi)物體的復(fù)雜程度。在MAX 2.5中這一值如果大于2000就容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。此外，Smp參數(shù)是影子的模糊。影子的模糊程度同光線的類型有直接的關(guān)系，這一參數(shù)也可以稱為光線的軟硬。就是說，光線越強(qiáng)硬越明亮，影子的邊緣就越分明，比如太陽。光線越昏暗，發(fā)光體的尺寸越大影子就越模糊，比如炭火�？醋笙聢D：
這張圖是在上面三張圖中第四張的基礎(chǔ)上將Smp值增加到15時(shí)的效果。也許感覺它同第三張效果相同，其實(shí)二者有本質(zhì)區(qū)別：第三張是由于光線粗淺的計(jì)算而造成的模糊影子，而左上圖是在已經(jīng)進(jìn)行了精確計(jì)算的基礎(chǔ)上再將影子模糊。
此外，還有光線追蹤的投影方式。這種投影是真實(shí)地計(jì)算場(chǎng)景中光照范圍內(nèi)每一個(gè)物體的每一個(gè)面同光源的關(guān)系所產(chǎn)生的投影，就是說這是一種非常真實(shí)的投影方式，效果如右上圖。但這種算法所消耗的時(shí)間將成倍數(shù)地增加（在復(fù)雜場(chǎng)景中渲染所需時(shí)間比模擬的投影多上百倍），而且前面我們所使用的Size值和Smp值對(duì)于它沒有作用。這種方式并不推薦，因?yàn)楣饩�追蹤的計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)，而且光照效果很“平”，光影變化不柔和。只有在應(yīng)用一些透明材質(zhì)效果的時(shí)候才不得不使用這種方式。
5、主光。
主光是指在大環(huán)境中起到主要照明作用的光線。對(duì)于我們的布光工作來說是最重要的，也是在操作時(shí)需要首先確定的。這里有幾個(gè)要點(diǎn)需要領(lǐng)悟。
首先，主光并不一定代表環(huán)境中亮度最強(qiáng)的光線。比如在陰暗的牢房中從窗子漏洞中透過來的一絲陽光（看看下面那張凄慘的圖片），雖然這絲陽光是整個(gè)畫面中最明亮的，對(duì)畫面的構(gòu)圖和深層次內(nèi)涵都致關(guān)重要（你說看不出什么內(nèi)涵？），甚至可以成為畫面的焦點(diǎn)。但從照明的角度來說，它對(duì)場(chǎng)景中大多的物體并不起多大的作用。起作用的，是牢房中凄涼的油燈在光滑的四壁和潮濕的地面之間微弱的漫反射光線。雖然這光線很微弱，但畫面中幾乎所有的物體（也是牢房中所有的物體）都依靠它才顯現(xiàn)出來。同樣，閉上你深邃的眼睛構(gòu)想一間深夜的書房，案上灑著金光的臺(tái)燈也不能成為主光源。雖然它的亮度是最高的，但真正照亮整個(gè)房間的卻是你身后并不引人注目的昏暗的壁燈。從這個(gè)角度來講，確定主光的方式是看場(chǎng)景中哪一種光線是最不能缺少的，少了哪種光線將導(dǎo)致畫面整體的明暗和色調(diào)變化。
其次，主光并不一定是唯一的，這包含兩個(gè)層次的含義。比如在一個(gè)大的教室中懸掛了很多的燈管（而且被點(diǎn)亮），那么它們合在一起才組成了主光源，本分一些的做法是在每一個(gè)燈管的位置放置一個(gè)燈光——這一點(diǎn)非常好理解�；蛘�，在一個(gè)有著非常好的采光條件的室內(nèi)環(huán)境中，窗外明媚的陽光和室內(nèi)輝煌的燈光都可能對(duì)室內(nèi)環(huán)境中大多的物體的照明情況產(chǎn)生決定性的作用，那么毋庸置疑，他們都是主光。另外，我們對(duì)光線的劃分是人為地歸納客觀環(huán)境，有些環(huán)境是不好強(qiáng)制的。一般意義上的主光影響了場(chǎng)景中幾乎所有的物體，但還存在著一些的光線，它們或者對(duì)整體場(chǎng)景的影響雖然少一些但也不可或缺；或者雖然不能影響到畫面中每一個(gè)物體但在畫面的某個(gè)區(qū)域內(nèi)卻是起決定作用（比如剛剛提到的可憐的小臺(tái)燈）。他們雖然亮度或者是照明區(qū)域有限，但其重要作用是不可否定的。那么這些光可以成為補(bǔ)充的主光和局部的主光，或者理解為次一級(jí)的主光。
再次，主光并不一定是“光源”。雖然大多數(shù)情況中主光是從一個(gè)比較強(qiáng)的光源發(fā)射出來的，但在一些昏暗的地方（光源的強(qiáng)度不夠強(qiáng)），物體之間的光線反射可能成為主光。比如上面透光牢房，陽光由于是一種平行光，并不能照亮多大的區(qū)域，而油燈的點(diǎn)光源也難以將光線傳播很遠(yuǎn)。我們之所以能夠看到環(huán)境中大體的輪廓完全是依照室內(nèi)的反射光線。這些反射光線雖然很弱，但由于不斷的傳播多次照射，也起到了照明的決定作用。當(dāng)然，象這樣反射光比直射光強(qiáng)的例子是有限的。
6、反光
反光是光線在物體物體表面發(fā)射產(chǎn)生的效果，是光滑表面的特性。但在我們進(jìn)行燈光設(shè)置時(shí)要考慮的是所有的重要物體和特定細(xì)節(jié)的反光效果。反光的設(shè)置是在主光設(shè)置后進(jìn)行的，同時(shí)它也由主光的強(qiáng)度、角度和色澤等特性影響。影響反光設(shè)置的還有物體本身的光滑程度和材質(zhì)。下面將那張監(jiān)獄的場(chǎng)景重新設(shè)置，為它打上吊燈效果——雖然并不把吊燈建模出來。下面兩張圖分別是側(cè)面的結(jié)構(gòu)圖和效果圖。用點(diǎn)光源體現(xiàn)吊燈的照明效果，其位置要同燈具一致。注意光線衰減的設(shè)置體現(xiàn)在效果圖上就是房間的下半部分和角落里稍微暗一些。
現(xiàn)在步入正題，開始設(shè)置房間中各個(gè)物體的反光。首先觀察上面的圖，看看哪些物體的反光強(qiáng)一些。首先是四面墻壁，它們受到燈光的直接照射，應(yīng)該產(chǎn)生大量的反光。地面是潮濕的，甚至有大量的積水，那么地面也必然有明顯的反光現(xiàn)象。地面與吊燈的距離雖然比四壁遠(yuǎn)一些，但是反光系數(shù)大一些，所以它的反光強(qiáng)度不比四壁弱。另外，我的床位覆蓋著潔凈的床單，反光率也不小。床的反光雖然對(duì)整個(gè)室內(nèi)沒太大的影響，但對(duì)于床旁邊的一小筷墻面還是有影響的。以上共歸納了六個(gè)反光，由于它們都是表面粗糙的物體的反射，所以可以使用聚光燈來模擬散亂的光線。結(jié)構(gòu)和效果可以看下面兩圖。需要注意的是，反光由于其雜亂，基本上不會(huì)產(chǎn)生陰影。由于某種原因不用投影，所以可被放置在反光物體的后面。既不怕物體遮擋，而且還能比較好地照射遠(yuǎn)處的物體。
7、補(bǔ)光
首先看上面那張圖右邊的木頭架子。在整個(gè)充滿反射光線的房間里，它不應(yīng)該如此渾黃Ｋ拇磣鄣慕峁估詮庀叩姆瓷�，但却矡又X頤怯萌砑茨Ｄ�。因为灾q媸檔幕肪持�，它有十几个瞥C嫘枰寫恚懇桓銎矯娑忌柚靡桓齙乒饈遣幌質(zhì)檔�。由又q飧黽蘢釉諢嬪喜⒉徽賈饕恢�，那么晤U薔涂梢雜靡渙礁齙乒飫醇蚵緣嗇Ｄ饉氖芄廡Ч�。注意，现灾o嵌孕》段誚脅脊�，所覇T匭朧褂霉庀叩乃ゼ�。链撯，簇�(cái)痰牟嗝婧圖蘢擁牟嗝娑際腔璋檔�，因为臍ぐ脫]械乒庵苯誘丈淥恰Ｕ媸檔幕肪持杏Ω糜幸歡ǖ牡孛娣垂夂蛻閬蠡餉嫻那獎(jiǎng)詵垂�，那么晤U強(qiáng)梢栽偌右桓銎叫泄馕遣掛壞愕乒�。注意，震}焙蛞褂謎彰魑鍰宓難≡
