#犀牛入门教程# Rhino渲染特性

曾经杰出

无论何种渲染器，从内部来看，它们都是一套处理以下特性的算法程序，渲染器的好坏，则取决于对这些特性的算法是否高效，为何有些开源不花钱的渲染器没有流行起来（POV-RAY等），就是因为它们太慢了。
渲染的特性有：（下面没有解释的是要详讲的）
l  浓淡处理
l  纹理映射
l  凹凸映射
l  距离模糊：光通过大气造成的远处景像的模糊。
l  阴影：光被阻挡形成的暗区。
l  阴影柔和：光衍射情况下造成的阴影模糊。
l  反射：光滑面对光的反射。
l  透明：固体允许光穿过。
l  半透明：光线通过固体高度散射。
l  折射：透明和半透明过程中的光线弯曲。
l  间接照明：被反射的光照亮全局，非光源直接照亮。
l  焦散：间接照明的一种形式，光滑物体反射的光线或者通过透明物体生成的聚焦光线在其它物体上形成照亮区域，例如水波纹光。
l  景深：镜头中焦距点前后的物体出现模糊。
l  运动模糊：物体或者相机运动造成的模糊。
l  真实感渲染：营造真实氛围的三维渲染。
l  非真实感渲染：艺术风格渲染场景。

[li]浓淡处理：指物体面相对光源角度和光源距离出现表面颜色（色相、亮度[/li]

等）的差别。

一般的建模软件的着色模式都具备表面浓淡处理的能力，例如我们在

Sketchup

中建立立方体隐去边线可以看出表面由于相对于光源角度不同而有所区分。

但是从理论上讲，太阳光平行照射于各个表面上，它们的亮度应该是等值的。因此浓淡处理只是一种非光线跟踪的照明技术。它根据多边形的表面法线与光源之间的角度、各自的颜色以及光源强度对每个多边形进行浓淡处理。实时渲染本质上就是使用这种技术。例如OpenGL和Directx 。

[li]纹理映射[/li]

：纹理映射就是我们所指的材质贴图。我们应该正确处理贴图与模型细节的关系。有些同学喜欢建立细致入微的模型，例如建筑表面的瓷砖也使用模型方式建立出来。

有人觉得随着硬件的发展，材质贴图的方式变得越来越不需要，而是代之直接建模的方式。事实上，目前的趋势是：正在越来越多的使用更大和更多的纹理图像于模型场景当中。贴图技术日新月异，变化速度远远大于建模技术。

材质包含材料纹理和质感两方面，我们平时所惯常使用的贴图方式就是把材质直接赋予到模型上，这种方式称为投影坐标贴图，这种方式我们可以较好的表现材质的质感，然而在材料纹理特别是物体边界的地方难以达到较好的过渡和融合效果。

投影坐标贴图：这种贴图最标准的就是平面投影贴图，使用平面投影的方式将物体沿X、Y、Z轴直接投影到物体上，继而又发展了圆柱、球体、立方体等方式贴图，但若表面形状与这些形状不一致，那么得到的贴图就会发生变形。当然，这种贴图方式更为困难的是对接缝处的处理，要想产生复杂表面的无缝连接是一件很困难的事，但是很遗憾，Rhino目前只支持这种贴图方式。

复杂纹理和复杂面的贴图现在普遍使用的是另一种贴图技术--UV贴图。

UV贴图：UV贴图是现在影视CG等最前沿领域的最主流贴图方式，这里的UV和我们学到的NURBS曲面的UV稍有不同，它是纹理贴图坐标，这个坐标负责将图片上的点精确对应到3D模型之中。

UV贴图需要将模型进行展开UV，再将图片映射至UV展开图中，我举例说明（图片来自网络）下面是一个人物3D模型，这种模型都是polygon建模方式，其高模少说也得有上万个面，我们还得一个一个面选取贴图么？

在MAYA等一类建模器中我们可以将模型转换为低级模型，把模型的UV展开。就会得到下图：

然后我们再在这张UV展开图上进行材质赋予，当然这种赋予通常也需要2D软件的配合才能达到无缝连接。

[li]凹凸映射：真实感的场景中墙壁是不可能光滑平顺的，凹凸映射就是为了表现材质表面的凹凸扰动而产生的一种贴图技术。[/li]

如图我们使用vray默认材质渲染一个方体：

我们使用棋盘格作为凹凸通道

得到的渲染结果：

目前的凹凸映射有三种主要技术：BMEP技术、法线贴图、置换贴图

BMEP技术：通常译为凹凸贴图，通过一张叫做"高度图"（Height map，通常是一张黑白灰度图）的图像来储存表面每点的高度信息，然后交由一个算法对高度偏差进行处理。

（Height map）

法线贴图：法线贴图控制纹理的是一张叫做normal map的法线图像，它是一种比BMEP更优秀的算法，凹凸贴图每个点只记录一个高度信息，而normal map每个点记录了三个方向的扰动，因此法线贴图所表现的光影感要更加真实。我们看到的normal map也不再是黑白图，而是彩色图。

（normal map）

置换贴图：置换贴图是发展于法线贴图之前的一种技术，但置换贴图所表现的凹凸感更为真实，它是直接将高度信息（也只有一个方向）对应于模型中，在渲染的时候对模型表面进行凹凸变形处理，因此它最后得到的光影感更为真实。但置换贴图的缺点在于，这种直接对模型的处理方式会徒然增加模型上很多面，会使渲染过程变得很慢，因此目前在CG领域用得最为广泛的是法线贴图。

这里是cgenie.com三种贴图方式的案例图片。

没有凹凸通道：

凹凸贴图：

法线贴图：

置换贴图：

可见三种贴图一种比一种表现的凹凸质感更为真实。但是Vray ForRhino和VrayForSketchup只支持凹凸贴图和置换贴图，不支持法线贴图。