[转帖]运用FinalRender渲染室外建筑空间

赖斯辰

运用FinalRender渲染室外建筑空间
　　Archdream
　　Alberto Campo Baeza是一位西班牙建筑师，他设计的一系列质朴的小住宅很容易让人联想到Le Corbusier的别墅，因为两者都
是那样的纯净。第一次看到他设计的Gaspar House，就有在3dsmax里重建它的冲动。这个室外空间虽然简单，但构成它的几个元素，
比如日光、天光、软阴影、纯净的白墙和绿树围成的宁静的小院子，院子里微泛涟漪的小水池和柔弱的小树，这些大部分都处在阴影
和天光的笼罩之下，正是检验一个GI渲染器能力的绝佳场景。
　　本文不打算罗列那些繁琐的操作步骤，也不打算过多涉及Max的内容，而只是简要地列出一些要点。
　　1. 建立场景和设置材质
　　要点：
　　使用一个Free Direct模拟太阳光，打开fRSoftShadows；注意：Radius的缺省值为1，太小了，本场景比较合适的值是50以上；
　　一个omni用来补光。理论上GI渲染器并不需要这类辅助灯光，不过大可不必太死板，可以灵活使用；
　　如何模拟天光？这里我用了一个半球，赋予一个Gradient贴图和100%自发光来达到这个目的；半球要给一个UVW 修改器，选取
Shrink Wrap的方式，记得Alignment要选取Y轴；为了更好地进行控制，这个半球的作用仅仅用来做天光发射器。另建一个Box，赋予
另一个Gradient贴图，这个Box要充满相机角度所看到的背景范围，它仅仅用来模拟天空的样子；
　　所有的材质应全部设置为FR材质，FR材质具有更多更灵活的控制，同时具有更多的功能和更快的渲染速度；
　　很多朋友习惯对那些事实上并不发光的物体给点自发光，对没有GI功能的渲染器有用，而对FR则要避免滥用这种技巧。不仅仅
是因为在FR里有更多其它方法可以达到提高亮度的目的，还因为给了一点自发光的物体相当于变成了一个面积光源（自发光的强度和
物体的其它属性决定它的强弱）！这往往会导致附近的物体的GI不真实。但当有节制和有目的地使用它时，FR的GI将会使它更出色；
　　池水用Noise做凹凸贴图，以产生波纹。同时用了一个复杂的Mix材质作Mask去控制波纹产生的位置和强度；池水的反射部分使
用Falloff来控制反射程度（放在Refl.Level贴图槽），同时用一个Gradient Ramp做Mask来控制Falloff的作用范围；
　　关于建筑玻璃，对于本场景，它仅仅处于从属地位，材质不必太复杂。由于FR目前版本的缺陷，GI很难透过一块有折射的玻璃
而到达玻璃分隔的另一面空间。解决方法有以下几个：
　　· 完美的方法是启用玻璃材质的GI Caustics，代价是更长的渲染时间；
　　· 把玻璃的IOR设为1。这样就关闭了玻璃的折射，当你需要折射效果时就不适用了，但具有反射能力。这种方法的另一个缺陷
是，虽然Max的传统灯光所带来的GI可以穿透玻璃，但是自发光物体模拟的面积光源和环境光（比如HDRI或非黑色的背景颜色）却无
法通过；
　　· 从MSP中把玻璃排除，这样玻璃就不会阻挡GI进入另一面了，任何类型的GI都可以通过；缺陷是玻璃没有反射；
　　· 小把戏首先去掉玻璃的Renderable属性，然后计算GI保存Solution；接着恢复玻璃的Renderable属性，Reuse Solution.；
　　本场景我用的方法是把第2种和第3种方法结合在一起使用。
　　关于地面，为了避免明显和难看的贴图重复，还是用Photoshop自己做一个吧。使用4 x 4甚至8 x 8的铺块，这些铺块不应该用
完整的同一张贴图。好的方法是，找一张较大的贴图，然后从这张贴图上选取不同的局部区域切割下来用作不同的铺块，然后对每一
块铺块稍微单独调整一下它的亮度和饱和度，以及色相，甚至对某些铺块加一点滤镜。总的目的是使最终的贴图看起来自然和随机。
为了使画面有生气，地面给了一点反射。FR的反射计算是非常快的，前提是Glossness=100%（在材质编辑器卷展栏的FinalRender
Parameters里）和没有打开fRTextureAA（在材质编辑器卷展栏Super Sampling里）。一旦Glossness低于100%，同时打开
fRTextureAA，渲染时间将显著地增加。这里为了让大家看到更好的效果，我把地面材质的Glossness设为50%，渲染时间增加了好几
倍！本场景用Glossness比用Blur Reflection的效果要好，尽管后者快得多。当然在其他一些场合，用Blur也很好，大家根据实际情
况选择吧。使用Glossness来获取反射的模糊效果时，要给足够的Samles（在材质编辑器的finalRender Parameters卷展栏，
Reflections参数组里，按1/4的比例调整Min. Smp. 和 Max. Smp.的数值）。我的感觉是GI并非FR的速度瓶颈，带反锯齿的反射/折
射的光线跟踪计算才是。大家可以把Glossness调为100%，试试渲一下，看看快多少。然后把地面的Glossness设回50%，使用一个低
的fRTextureAA值（比如Quality=0.1，Adaptive Threshold=0.6），同时对池水使用同样数值的fRTextureAA，看看渲染时间会慢多
少（要有心里准备哦）。然后关闭fRTextureAA，使用全局的AA（在FinalRender Global对话框的Camera Effects & AntiAliasing卷
展栏里），比如设为 Min. Samples=8， Max. Samples=32，看看效果又怎样。
　　2. 调试场景
　　要点：
　　请首先检查一下Max Scanline的渲染对话框，在MAX Default Scanline A-Buffer卷展栏里，有两项设置我没有使用缺省设置：
　　· Filter：选Catmull-Rom，目的是为了画面更锐利；
　　· Color Range Limiting：选Scale，目的是避免在同一表面上明暗反差太大；
　　大家可以用缺省的设置（Filter是 Area，Color Range Limiting是Clamp）尝试渲染一下，效果是截然不同的。
　　n养成良好习惯，通常调试阶段我采用的方法是：
　　· 关闭反射/折射；
　　· 只使用全局GI参数，设置是：
　　diffuse depth = 4
　　Prepass size = 1/1
　　RH - Rays = 64
　　Balance = 70%
　　Curve Balance = 50%
　　Min. Density = 10
　　Max. Density = 40 - 100
　　Ambient Multiplier = 1
　　首先调整整体的光照强度。假如感觉场景整体较暗，有以下几种方法：
　　· 适当增大Ambient Multiplier（在Global-Illumination Parameters卷展栏里）；
　　这是最直接最见效的参数。控制在2以内；过分增加容易使渲染结果看上去不自然和产生黑斑等渲染缺陷；
　　· 适当增加灯光的强度；
　　同样比较有效。过分增加会使灯光直射的表面和接近灯光的区域变得过亮；
　　· 适当增加Diffuse Depth；
　　控制在12以内。亮度增加的效果比较柔和自然，同时对去掉/抹平那些斑点或不均匀的GI有帮助，使渲染结果比较光滑。大的值
容易使明暗对比变弱；
　　· 适当增加材质的Send/Recv. Multiplier参数的值；
　　比较好的方法。同样不能过分增加，否则不自然。比如一块红地毯靠近墙面，假如Send系数太大，墙面就会像给一盏红色的灯照
亮一样。
　　· 传统的辅助光技术；
　　增加一两盏辅助光，不要太亮。这种补光不一定是标准的Max灯光，也可以是自发光物体。传统的灯光技术并不会过时，有节制
地使用辅助光对GI渲染器是有益的，其它附加的好处是有利于消除渲染缺陷；
　　到目前为止着重调整材质和灯光的大致效果，这时候如果有斑点之类渲染缺陷或者明暗分布过渡不好等等都不要管它，当经过
试渲，感觉材质比较满意，灯光和阴影大体合适了，就打开反射/折射，用Reflection Depth = 2和 Refaction Depth = 6（除非场
景有很多折射物体互相重叠）即可，开始调试反射/折射材质；
　　上一步由于反射/折射的深度数值比较小，很可能会出现些小黑点之类或黑色的锯齿边，不要管它。当反射/折射材质的效果大
体合适了（注意以后调高Reflection Depth的同时也会使反射增强），再次关闭反射和折射，开始调节GI参数。 这个阶段要注意，
不要一开始就调Local GI参数，FR提供这个功能当然很好很灵活，但也有副作用。比较复杂的场景通常有很多材质，假如一开始就陷
入到Local GI参数里去，反而降低效率。而且，我认为，GI计算引擎应该是为全局GI参数优化的，使用过多的局部GI参数对渲染速度
和渲染结果有副作用。建议首先从Global GI参数开始调起，直到找到一套基本满意的Golobal GI参数以后，再来调少数材质的Local
GI。不同的场景，所需要的参数区别很大；不同的渲染策略所需要的参数也有区别。比如，速度至上和效果至上，两者所需的参数区
别很大。从哪开始？我的建议是这样：
　　· 把Prepass size设为1/1；
　　· 先保持Balance = 70%不变(这个参数对速度影响很大)，试着逐步加大Min. / Max. Density，请不要超出1/10这个范围（例
如Min Density =10 Max Density =150）！否则会极大影响速度。增大这对参数虽然同样减慢计算速度，但没有Balance和RH-Ray这
两个参数来得灵敏；
　　· 假如看到渲染结果有些大圆点，通常是Density不够；
　　· 假如看到渲染结果某些表面上面好像蒙上一层Noise贴图一样，斑斑驳驳的，很不光滑，通常是RH-Ray和Balance不够。试试
增加这两个参数的数值，注意尽量不要超过RH-Ray =512和Balance =90%，否则会极大地影响速度。如确实需要更高的设置，务必在
材质编辑器那里进行局部设置。
　　· 当看到渲染结果有黑斑，这就比较复杂，和以上三种参数都有关系。解决办法：
　　1. 提高 Min / Max Density；
　　2. 减少 Min / Max Density；
　　这是另类的办法。本场景的水池壁就是采用Min. / Max. Density = 12 / 18并结合高的Balance值来解决。
　　3. 提高 RH - Ray；
　　4. 提高Diffuse Depth；
　　5. 给Diffuse Depeth指定一个最终色或贴图（在fRaytracer Pa