细谈光线对制作建筑效果图的重要影响

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在制作建筑效果图时，光线对于建筑的重要性是不言而喻的，打灯光是一个从作图法到抽象表现的过程。本文从光线与建筑的关系、灯光的组成、太阳光与自然光的组成及对建筑的影响、人工光的组成及对建筑室内的影响等几个方面来谈对光影的感知和认识。

1. 光线与建筑的关系
　　光线与建筑的关系，是用三维软体表现建筑中最本质的关系层级。光线通过反射、折射以及散射等作用将光线反射到人眼睛的视网膜上，形成图像成像，所以说，光线是表现任何自然世界和虚拟世界最本质的要素。（本章渲染器采用VR的渲染器）

 

　　上图展示的是文艺复兴时期大师米开朗基罗的建筑素描和优秀的三维建筑作品。通过观察，我们假想建筑为一个BOX(立方体)，大概的总结一下光线如何表现建筑的体量和质感：

　　一. 光线将建筑进行了明显的明暗部分的区分，有明显的受光和背光。
　　二. 光线照射建筑上会留下投影，投影关系根据日光的主要变化而变化。
　　三. 光线的色彩变化使建筑的不同受光面呈现不同的色彩差异，一般互补。
　　四. 光线可以使建筑的特殊形体更加具有视觉表现力，也就是摄影师通常表现的经典建筑。
　　五. 光线在表现效果方面，可以根据主题空间的不同来进行特定的光线设定，营造不同的气氛。
　　六. 不要忽视环境光对建筑本身的影响。
　　七. 场景中非主体物的投影关系同样非常重要。如下图所示。

 
非主体环境投影对主体的影响

　　通过上述总结，我们可以把光线表现建筑的要点进行归纳。这些是进行工作之前必须熟悉的基本的光影知识。光线对建筑的影响首先表现在素描关系上，其次是色彩关系的进一步完善。夜间的光线色彩变化更加丰富，冷暖色彩差异明显，如下图所示。

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2.  灯光的组成-自然光与人工光
2.1  自然光

　　自然光包括了日光和天光，这是自然光的基本组成，在VR渲染系统中，自然光还包括了VR阳光。在实际制作过程中，VR阳光通常可以单独使用，很多场景可通过控制VR阳光的相关参数借以辅助VR摄像机白平衡等一系列调整来达到控制场景的目的。如下图所示。

　　在使用VR阳光的场景中，VR灯光一般只具有辅助作用，来调节和改善局部的受光效果。例如EV场景中的小型别墅场景，如下图所示。场景中的太阳光配合VR天光营造了整体的空间气氛，辅助的VR灯光对建筑的右侧区域进行了照明，改善了局部受光效果。

 
　　天光是一个非常庞大的全局照明系统，可单独使用，相信大家在初级渲染的时候经常采用天光配合HDRI环境贴图在制作小场景，对独立使用天光照明系统已经非常熟悉。在VR阳光系统中，天光可通过VR天光配合VR日光，达到更真实、更出色的环境效果。如下图所示。

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2.2  人工光
　　人工光几乎包含了除VR阳光外的所有灯光模式和效果，通过改变灯光模式可以模拟灯光、日光灯、台灯、落地灯、射灯等各种人工光源的效果。

 
VR球形光模拟白炽灯 自由点光源模拟射灯效果

 
VR面光源模拟户外夜景 自由点光源模拟室内的落地灯

 
平行光模拟日光效果 VR面光源模拟补光与环境光

　　本节对自然光和人工光的分类和应用效果做了大概的描述，在这个行业的读者想必都有一定程度的了解。对光的应用技巧关键是思维的拓展，没有做不到，只有想不到，排兵布阵的方法可谓千奇百怪，有的甚至是妙趣横生。在下面的章节中，将继续解剖灯光在建筑中的实际运用。

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3.  太阳光与自然光的组成及对建筑的影响

　　 VR阳光是1.5版本后新增加的灯光模式。VR阳光是基于模拟真实阳光的灯光组成来达到真实的照射效果，下面是VR阳光的渲染参数。VR阳光主要是通过控制浊度和臭氧的参数来实现日光颜色的调节。

 
　　人们通常知道，日光的组成分为赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这7种颜色是组成日光的基本色彩关系。但是为什么VR日光系统中没有呢?答案很简单，因为这些光是人们肉眼可以辨别的“可见光”，这些是不会改变的，他可以直接穿透大气层照射地球表面。问题的关键，太阳光是由可见光线、红外线和紫外线组成。红外线是长波，可以直接达到地球表面。紫外线呢？大家都知道，臭氧吸收紫外线，而且是吸收中波紫外线。中波紫外线在光谱上是排在紫色之外，粗略的理解可以说它是接近紫色的光波效果。通过臭氧浓度可以调节臭氧吸收中波紫外线的程度，这样也直接调节了光达到地面的颜色变化。虽然不会发生颜色质的变化，但是同样可以调节阳光光线的冷暖变化。下图是我在1~0。001这个数值间随机做的抽样测试，大家可以直观的观察日光的颜色变化。这个系统比较复杂，大家有兴趣可以自己调试参数来观察不同的效果，我想这样更加行之有效。

从左往下依次到右边分别是0。01~1之间的数值变化

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全局光环境中的VR天光

 

 
环境贴图中的天光

 
头盔效果

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VR天光环境贴图

 
VR天光参数

 

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4.  人工光的组成及对建筑室内的影响

　　想要对灯光有比较深入的了解，我建议大家首先对真实环境的光与影进行认真的观察和比较。下面我列举了一些白天和夜间的灯光气氛与效果，所选用的素材多以艺术摄影为主，这样大家可以更直观的加深对不同时段的光影颜色的把握。

 

　　该图是位于荷兰阿姆斯特丹西部的一个城市花园里，为50岁以上的老人建造的100套公寓住宅楼。这是在日光下的建筑。在这里，我可以按照我对这个场景的理解进行灯光设置的假想。

　　首先，用平行光模拟日光照射，颜色设置为暖色，尤其注意颜色的饱和度，不要过份。在平行光的VR阴影参数中控制阴影的UVW偏移模糊。

　　  其次，在平行光发光源和建筑物主体之间用VR面光源或者球形光源进行环境光的照射，因为直射到建筑物的灯光颜色不仅有阳光还有天光冷色对它的影响。用VR灯光一盏或者两盏光来完善环境补光的效果。

　　 再次，用VR灯光来完善建筑主体本身的细节。通过作者对光影的了解进行补光的处理，进一步完善光影对建筑体量的表达。

　　最终，在背景处做个Plane或者圆柱体并赋予背景贴图，贴图可以采用真实的天空图片来处理即可。

　　上面的操作流程看似夸夸其谈，但确实是反映了在对灯光处理上的一个比较理性的思路，以及如何来调整对建筑光影把握的一个手段。其实无论是日光的处理还是夜景的表达，无非是运用相同的VR灯光、平行光、目标或自由点光源等来处理灯光的不同效果。技术只是一种手段，很多学到一定程度的三维爱好者仍然对灯光做出的效果感到迷茫，我认为这是对自然现象或者真实的环境效果了解不够深刻。通过参考实景图片，对我们理清灯光的制作思路是大有裨益的。

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下面是制作过程中比较容易控制的阳光色和天光色参数，仅供大家参考。

 
阳光色

 
天光色

 

　　下面将以浴室为一个小案例，对室内灯光的设置进行比较详细的介绍。

 

 
　　浴室的灯光组成包括了吊顶的灯带、浴霸射灯、天花射灯、墙上壁灯以及走廊空间的顶灯或壁灯。在进行灯光设置前最好在头脑中可以形成你对这个场景灯光的第一认识，凭你的直觉也好、生活经验也好、艺术处理也好，总之首先你要确定场景里的灯光气氛。灯光气氛的要素包括以下几点：

　　一  整个空间的色调，不同功能性的空间有适合其自己的色调，比如说酒吧、高档餐厅、高档卫浴等等，这里的空间气氛各不相同。

　　二  灯光气氛的设定，这个也是根据空间功能性的不同来进行具体划分，以确定场景中灯光是对比强烈还是对比柔和，是冷暖丰富的效果还是柔美平和的蓝调或其它基调。

　　三  根据场景的需要，找到灯光表现的亮点或突破点。主要有两个方面，比如下图所示，冷暖对比的灯光效果是画面最大的亮点，而另一张图柔美的落地灯则成为画面灯光表现的亮点。灯光表现必须人为的营造亮点，这样可以使画面生动活泼。

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接下来看看浴室场景里的灯光设置，这里用VR面光源来模拟吊顶的灯光效果。吊顶灯光可以选择 默认模式，这样灯光面板可以模拟强烈的灯带效果，一举多得。

 

　　浴霸处则采用了自由点光源配合光域网进行射灯的模拟，这里需要注意的是控制射灯的曝光程度，营造金碧辉煌的灯光效果，突出高档卫浴的气氛。

 
      

　　浴霸射灯部分继续添加VR灯光，模式设置为穹顶。穹顶勾选没有衰减命令，将参数值设置较小，进一步照亮整个场景空间。这里需要注意，大家方便可以看到的是很多办公楼里的卫寓空间，往往在一个5~10平米的空间中，场景里就有一盏射灯。但是在真实的环境中这盏射灯可以照亮整个范围的空间，但3维世界中你想达到这么完美的状态几乎是不可能的。所以，我们就要对场景进行补光的处理。换句话说，使光能传递得以很好的延续。

 

　　走廊空间继续添加VR面光源，模拟走廊灯带的效果。颜色可以适当偏冷。这样既可营造气氛，冷色调也可以远处空间更加明显，有空间递进的关系。

 

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5.  总结及作品欣赏
　　通过前面的讲述，我也只是把我对灯光的理解向大家介绍一番，不足之处请多多指正。灯光系统最早应用于照明，在灯光设置的过程中，我还是强烈建议大家对真实自然环境的灯光系统有了解、有研究，尊重自然科学，这样提升的道路和发展的潜力比较大。当然，好的案例和艺术摄影图片对我们的启发也是显而易见的。