浅谈渲染终结者Final Render.docx
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浅谈渲染终结者FinalRender
浅谈“渲染终结者”——FinalRender
浅谈“渲染终结者”——FinalRender
一.导语
近年来，由于PC的普及化，很多著名的3D软件制造商开始将以前只能在高端平台运行的3D软件逐渐的移植到PC上来——有些甚至是在PC平台上重新编写的源代码。
maya、XSI的出现，更是在好莱坞的影片中大放光彩；3dsmax也是不甘落后，尽快升级到4.0版本，不久便更新到4.2，最近又发布了4.26_intel的优化补丁。
同时，像Digimation、Cebas这样的大型插件开发厂商也紧随其后，不断的推陈出新。
除了将其原有的插件进行升级之外，还开发出了一些带有“新概念、新技术”的独特插件，尤其是Cebas出品的finalRender和ThinkingParticles更是惹人抢眼，让人叫绝！
有很多功能甚至是maya和XSI所望尘莫及的……这回在此讨论的内容便是其中之一——finalRender。
顾名思义，这是一款3dsmax的“渲染系统”插件（注意：
并不是一般简单的渲染器），中文暂译为“渲染终结者”——听起来有些酷吧.
言归正传，虽然finalRender是一个渲染系统插件，但它却与同类插件有着明显的不同。
finalRender不像MentalRay和Brazil一样，出现在CurrentRenderers展卷栏里，而是分散的在3dsmax里集成组织，使之自然的成为一个整体——这也是其与众不同的地方；但最主要的功能参数还是在finalRender这一新增的材质里。
（见t-1,t-2）
因为finalRender渲染系统的参数较多，学习起来可能有些困难；尤其是对一些没有接触过其它渲染器的朋友来说，有些概念甚至较难理解。
因此，先在这里简单的介绍一下finalRender的新增功能，之后将会有详细的举例，以便大家更好理解。
快速的全局照明GI和焦散caustics
要评价一个渲染器的优劣有很多方面，尤其是全局照明GI和焦散caustics的表现。
这两个功能并不是finalRender独有的；在其之前，移植在3dsmax的mentalray和最近才宣布正式版的brazil都有这两种功能。
比较来说，finalRender的全局照明无论是在最终效果上，还是在渲染速度上都可以说是后两者所无法比拟的；但是，对于焦散效果,我个人认为mentalray还是比较好的——解释一下，在这里说的“焦散”指的是一般类似玻璃材质的焦散，并不包含体积光的焦散；体积光的焦散是finalRender的新特性，mentalray和brazil就目前的版本而言，还没有此功能。
不过，对于一个既有全局照明，又要产生焦散的3D场景来说，finalRender便是最好的选择；因为全局照明所花费的渲染时间要比计算焦散的时间长很多。
最新HDRI（HighDynamicRangeImage:
高动态范围图像）技术：
谈起finalRender的HDRI，可以说是最让我兴奋的一项功能，甚至可以说是神奇！
其实HDRI不能算作是一种新的技术：
自从3dsmaxR1的版本起，就已经内置了允许使用bitmap格式真实贴图的功能，通过调节output展卷栏下的数值来改变贴图的颜色和光亮度——这便是现在finalRender的HDRI雏形（现在的3dsmax版本依然保留此功能，并做了升级）。
利用finalRender的HDRI技术，用户可以选一张hdr格式的图像来作为3D场景中的环境光源照亮物体，这样会使得渲染出来的图像更加自然和*真。
简单点说，HDRI的概念就是表达颜色的真正数值。
最新的Brazil_0_3_55_beta版增加了3S和HDRI的功能；之前brazil的HDRI只是一种全局照明“虚拟”出来的而已，以后会将上图举例作一解释。
如果读者仍是对HDRI的概念不甚理解，请与此查阅相关的http:
//www.debevec.org/~debevec/Research/HDR/;;
http:
//www.debevec.org/~debevec/Probes/;;
独特的次表面光线分散效果（3S）
finalRender是市面上第一个提供加强版次表面光线分散效果（sub-surfacelightscatteringeffects，简称3S）的渲染器，它能让内部的物体在外部的物体上产生真实的阴影效果；尤其是在制作类似人类皮肤、玉器、水果、蜡烛等半透明的效果上，堪称一绝。
实用的illustrator
finalRender的illustrator是一个简单的勾线绘边功能，它能直接渲染出物体自身的轮廓线、物体背后的隐藏线以及物体和物体之间的交叉线等……最厉害的是3D场景中的物体都可以使用3dsmax的任何材质而计算出物体的明暗层次，这样便能模拟一种独特的NPR（non-photoreality）二维效果。
当然，如果用户制作的动画追求的是一种平面化的纯二维效果，那么最好是使用其他的工具了——例如：
Digimation出品的illustrate！
就是一个较好的选择。
新型的纹理工具TexturesBaker
finalRender自带了一种纹理工具TexturesBaker，简称为tBaker；它是由特殊的tBakermeterial和utility两部分组成。
在制作游戏的时候，用户常常会使用位图文档来制作3D场景中灯光照明和投射阴影的效果，每张位图是通过物件表面和物体本身建立的，而tBaker就是让用户从标准光源或是finalrender整体灯光照明控制器区建立灯光贴图的模块工具。
使用tBaker便可将任何的投影效果转换为位图文档来表现；透过这种单纯带有光影的位图（其实是将灯光贴图与纹理贴图作了一个乘法运算），不需打光就可以表现整体光线照明的效果。
（如图6所示；图7是利用tBaker工具得到的位图文档）
先进的体积光效（VolumeLights）
finalRender的体积光效有自己独立的光能设定界面（VolumeEnergyGraph），用法类似于3dsmax的TrackView。
用户只需要增加或删除光能控制点来调节曲线的形状即可（如图8所示）。
更有用的是，3dsmax自带的任何3D材质都可以通过finalRender的VolumeLights，而做出各种各样的神奇效果（如图9所示）。
不仅如此，它还具有先进的体积光聚焦（VolumeCausticRendering）功能（如图10所示），使得finalRender的caustics有更加完美的表现。
增加的灯光和阴影类型
finalRender安装好之后，会在灯光创建的面板里增加三种灯光类型：
物体光（fRObjLight）、粒子光（fRPartLight）和柱形光（CylinderLight）；并且在灯光的ShadowParameters展卷栏里增加两种阴影类型：
fR阴影贴图（fRShadowMap）和fR软阴影（fRSoftShadows）。
同时，finalRender提供了让用户使用3dsmax预设的阴影产生器。
这样finalRender将更准确的模拟出真实世界里间接光源（例如：
墙面）的光线反射以及具有一定面积或体积的光源辐射而产生的阴影效果。
增强的贴图抗锯齿功能（TextureAA）
一个较好的渲染器必须要有良好和适当的抗锯齿功能。
finalRender用它自己新增的贴图抗锯齿属性“forwardAdaptive”，来减少贴图的闪烁，使得贴图的边缘有一个平滑的过渡，从而保证即使在最差的环境下也能得到较好的图像品质。
不过用户需要注意的是：
要想使用这个功能，必须要将3dsmax升级到4.2版本，否则无法使用！
其实finalRender的功能远不止如此，比如它也有景深和鱼眼效果，不过和以上的功能比起来，实在是有些不足挂齿。
然而，据官方发布的消息称，finalRender有上百个特色功能。
究竟有没有这么多，那就只好等着您再去发现了……下面将通过几例场景来了解finalRender的具体用法。
（在使用光盘上的场景之前，请将finalRenderMaps里的贴图复制到3dsmax相对应的贴图路径下。
）
finalRender材质的基本应用
打开光盘上的预备场景finalRenderfR1_refraction.max，场景中存在四个球体和两个box物体，它们都已经赋予了简单的Standard材质。
首先来测试一下finalRender材质的折射效果。
打开材质编辑器，将赋予Box02的材质球更改为finalRender材质（如图1.1所示）。
根据以往制作玻璃材质的经验，要把finalRender材质的Ambient和Diffuse都调节为100%的纯黑色——RGB值全是0；然后，再增加一些高光属性值。
打开显示背景开关，降低不透明度参数Opacity到10（如图1.2所示）。
渲染一下透视图，您就可以看到简单的折射效果了——在Box02的边缘处尤为明显（如图1.3所示）。
打开finalRenderParameters展卷栏，可以看到有一些参数是比较熟悉的。
TransparencyFalloff和Wire是Standard材质原有的参数，
Reflections和Refraction便是分别控制反射和折射的参数（有一些参数是相同的），
最上面的Globals参数稍后才会用到
先看看Refraction的参数：
IOR是折射率——真空时，该值取1。
通过右边的灰色按钮，可以放置一个贴图来控制折射率，也就是常说的折射贴图。
当使用折射贴图时，ＭinIOR（最小折射率）这个参数才起作用。
因为折射贴图是通过自身像素的灰度级来控制折射率的，该值就是定义折射贴图中灰度级最低的像素所表示的折射率。
ＭinSmp（最小采样率）和ＭaxSmp（最大采样率）这两个参数只作用于模糊折射（BlurryRefraction）——当Glossiness小于100的情况，它们的含义是物体上的每个点折射出的光线数目。
ＭinSmp较低的值会使图像产生一些杂点和颗粒，同时会影响渲染速度；
ＭaxSmp主要是为了提高渲染质量，防止错误的发生。
Glossiness则定义了物体表面折射区域的模糊数量。
较大的值，会使得折射效果清晰、锐化；较低的值，会使得折射模糊，渲染也会变得很慢！
和IOR相似，该参数也可以用一张贴图来控制。
明白了这么多的参数，让我们再回到刚才的场景试试吧。
将IOR调至为0.5，观察渲染的结果（如图1.5所示）；再调至为2.5，看看有什么变化（如图1.6所示）。
之后再将IOR恢复为默认值1.5。
接着，再来观察一下Glossiness对渲染结果的影响。
将Glossiness降为50进行渲染——渲染应该是比较慢的了，不过有一些模糊的效果了（如图1.7所示）。
再把ＭinSmp从8减小到1，ＭaxSmp保持为32，渲染透视图观看结果。
这次快了很多吧，而且模糊的比刚才还“明显”，有些像“毛玻璃”的效果了（如图1.8所示）。
这时还可以给这块“毛玻璃”改变一下颜色：
改变Filter的RGB值为R=128，G=151，B=251，渲染透视图（如图1.9所示）。
有些偏绿吧，那是因为Opacity太低的缘故。
将Opacity改为50，同时，选择TransparencyFalloff的In模式（默认模式），把右边的数量值Amt增大到90，观察渲染结果（如图1.10所示）。
现在来了解一下Globals参数有哪些特性。
按下AdvancedControls按钮（按下后会变为黄色），相应的出现了很多参数。
Split（分离）、AdvancedFresnel（高级菲涅尔）和Metallic（金属）是三种不同的Raytrace计算方式。
Split算法符合物理学的反射和折射定律，是一种理想的、简单的算法。
而AdvancedFresnel是一种基于现实的算法。
物理学家Fresnel发现：
现实生活中，很多物体表面并没有一个完美的“反射”，即入射角不等于反射角；同时，反射和折射的光强度是受视角影响的——在视角的边缘处，反射和折射得到了加强，而在视角的正中方向，根本不存在反射和折射！
例如像车漆的反光。
在使用这种方式计算时，一定要配合调整FresnelIOR参数。
FresnelIOR定义了反射和折射的最大角度。
当取值为4时，会与Split方式有相同的“完美”效果。
取值较低时，就会在物体的边缘产生高光。
Metallic计算方式可以理解是更为复杂的、多个轴向的Fresnel算法。
它也有一个特殊的控制选项：
Spectral；这个功能是模拟真实环境中类似玻璃的物品由于反射的折射的原因，会在边缘产生一些五颜六色的光谱效果。
Amount值越大，效果越明显。
Balance是控制光谱颜色渐变中心点的位置。
值为-1时，物体中心点的颜色是DirectAngle的颜色；值为1时，物体中心点的颜色是DirectAngle和GrazingAngle的平均颜色（这仅是个人的一些经验；后面的举例会有解释）。
DirectAngle定义了面向摄像机的物体表面的反射颜色，此值需要Amount调解才能看出效果；
而GrazingAngle则定义了远离摄像机的物体表面的反射颜色。
在DirectAngle和GrazingAngle之间，计算机会自动的进行插值运算。
需要注意的是：
在进行插值运算时，颜色信息是以HSV计算的，而不是RGB！
以上所说的一些参数特性，据我个人的观点，对反射效果较为明显。
以后会有举例；现在继续来了解面板里的其它参数。
确定使Glossiness有效，并将其值恢复为100；勾选BlurReflections/Refractions选项，强度Amount默认值为2（如图1.12所示）。
渲染透视图观看结果（如图1.13所示）。
很明显，这次渲染出的模糊效果跟刚才降低Glossiness产生出的效果有极大的不同，并且渲染速度比较快。
这种模糊只能进行一次计算；如果有二次反射或折射的话，这种模糊就会失效。
到底哪种效果比较好，那就要看您的喜好和场景需要了。
取消Blur选项，勾选Refraction的Absorption（吸收），并将其值增大至100，再次渲染（如图1.14所示）。
这次又有些“茶玻璃”的效果了；
Absorption是模拟反射或折射时，光线被吸收的参数。
值越大，光线吸收的越多，“玻璃”也就越暗。
与现实相反——当取负值时，“玻璃”会变得明亮。
接下来四个控制范围的参数与3dsmax内置的灯光参数相似：
NearStart和NearEnd是控制折射增强的范围；
FarStart和FarEnd是控制折射减弱的范围。
Decay（衰减）有三个选项：
None（无衰减）、Inverse（一次衰减）和InverseSquare（二次衰减）。
当不使用范围参数时，折射或反射的Decay（衰减）点是起始于物体表面的；当勾选NearStart和NearEnd时，Decay（衰减）点是从NearEnd开始计算的。
而Decay（衰减）的结束点是由FarEnd来决定的。
如果没有勾选FarStart、FarEnd选项，则Decay（衰减）的结束点是在无穷远处。
说了这么多，也许有些糊涂了。
简单的小结一下：
四个范围参数是控制Decay（衰减）起始点和结束点的位置；Decay（衰减）的三个选项是定义衰减按照哪一个公式进行计算。
Translucency（半透明）这个选项主要是解决半透明物体投射阴影和背面的光照问题。
如果场景里有计算半透明物体的折射或反射时，一定要打开该选项；否则有可能将半透明物体渲染成黑影。
勾选Translucency（半透明），渲染透视图观察结果（如图1.15所示）。
这次渲染出来的“玻璃”有些发白，因为在计算折射时，不仅计算了从前面穿过“玻璃”到达后面的光线，同时，也计算了从后面穿过“玻璃”到达前面的光线；这就使得“玻璃”前面的光线数增多，所以“玻璃”看上去就有些发白了。
下面的InternalReflection（内部反射）选项就比较好理解了。
因为实际的“玻璃”是有厚度的，许多光线在穿过“玻璃”之前，要在“玻璃”的内部发生很多次的反射——这个就是让您考虑是否计算内部反射的选项。
使用这个选项时还应注意一点：
因为折射率的原因，有些光线在进入“玻璃”之后只能发生反射，而不会折射，所以这样的光线会在玻璃的内部不停的反射传播——这也是玻璃纤维的制作原理。
在finalRender的世界里，对于这种情况来说，计算机是不会无休止的计算下去的。
这就需要一个参数来定义反射的最大次数，即反射的最大深度ReflectionDepth。
同理，折射也是需要一个这样的参数的——RefractionDepth。
finalRender的ReflectionDepth和RefractionDepth是出现在fRGlobals（全局参数）单独的窗口里的（如图1.16所示）。
理解这个参数的最好方法是把RefractionDepth从0调节到4（默认值为9），并且逐次观看渲染结果。
关于其它的全局参数以后会谈到
接着是RefractMaterial-ID选项。
勾选此项，记录材质的ID号，可用于发光特效或VideoPost里。
而ReflectMaterial-ID（反射材质ID）选项也是这种功能。
ReflectionMaps的Dimming选项会使反射贴图的变得暗淡；3dsmax的Standard材质也有这个选项（如图1.17所示）。
Anisotropy（各向异性）有两种算法：
AligntoObjectUV和AligntoObjectUV。
前者是以物体本身来计算的，后者是以相机的视角来计算的。
Anisotropy这种效果只能用于模糊反射，而一般的反射和折射不能进行计算。
Anisotropy参数是各向异性的强度，取值范围是0~100；
Orientation参数是控制各向异性的反射方向，取值范围是0~180。
BlurryRefl/RefrMethod（模糊反射/折射算法）是影响渲染速度的一个选项，默认是Fast；
当选择Accurate时，渲染会减慢。
一般用默认值即可。
如果场景里有两个或两个以上的物体需要模糊反射或模糊折射的计算，那么选择此项可以得到较为准确的渲染结果。
RelaxedHighlights是一个较有意思的选项，它可将高光单独提取出来而形成一个“alpha层”，这样做的好处是可以控制高光受到Diffuse颜色影响的强弱。
下面的Amount参数就是控制其强弱的。
当Amount=100时，物体的高光会完全不受Diffuse颜色的影响。
HDRI的CoverAngle（覆盖范围角度）是只影响HDRI反射的；增大这个值，会使HDRI的反射变得模糊。
Shader-Multiplier里有两个倍增参数：
一个是放大材质的Self-Illumination（自发光）强度，
另一个是提高Diffuse漫反射的亮度。
实际生活中有这样一个现象：
带有颜色的光源如果亮度太强，那么发出的光感觉像是白光，因为此时人眼已经分辨不出光源的颜色了——但从光源发出的光线仍然是带有颜色信息的。
Self-Illum这个参数就是模拟这种现象的，而Standard材质的Self-Illumination却不会因为亮度过强而呈现“白色”。
Diffuse增强参数以前只是Standard材质的Oren-Nayar-Blinn类型里特有的（如图1.18所示），
现在却被finalRender“发扬光大”了。
同上述的现象相似——当一个物体接受到很亮的光照时，这时自身Diffuse的颜色也会因看不清楚而感觉像是偏白色的。
在使用这个参数时需要注意的是：
尽管Diffuse数值可以调得很大，但是其投射的阴影仍能表现出Diffuse的颜色，同时还会影响finalRender的GI（全局照明）效果。
AdvancedControls参数先说到这里；由于时间的关系，以下将要练习的场景文件是finalRender的自带范例（有些场景的参数作了较大的调整）。
尽管比较简单，但对理解上述的参数还是很有帮助的。
打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_translucent.max，直接渲染透视图，所得的结果如图1.19所示。
选择第二个带有树叶贴图的finalRender材质球，选择AdvancedControls参数里的Translucency这个选项，其余参数保持不变，再次渲染透视图，得到如图1.20的结果。
打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_spectral.max，分别调节spectral选项里的Balance=1、0、-1，渲染摄像机视图，结果如图1.21、1.22、1.23所示。
为了在渲染之前，预先能估计以下渲染结果，我在这里给大家提供一个小经验：
参考图1.24，上、下两小图分别显示了DirectAngle和GrazingAngle的颜色。
Balance=-1，球的中心点的颜色是DirectAngle的蓝色；Balance=1，球的中心点的颜色是绿色——即DirectAngle和GrazingAngle的平均颜色（图1.24红线表示的Hue颜色），而球体边缘的颜色才是GrazingAngle的黄色。
增大或减小Amount的值，比较渲染结果。
需要再次强调的是：
这个选项要起作用，只能是在AdvancedFresnel和Metallic的计算方式下！
打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_RelaxedHighlights.max，直接渲染顶视图，结果如图1.25所示；勾选RelaxedHighlights的Enable选项，此时的Amount=100，再次渲染顶视图，结果如图1.26所示。
这两幅图的区别还是较为明显的：
赋予finalRender材质的球体在两次渲染前后左边的高光颜色不同；而右边的蓝色高光似乎没有什么变化。
由此可见，这个选项对白色光源造成的高光有很好的控制性能；而对带有颜色的光源效果不佳——这种情况只好通过光源的颜色和亮度去调节了。
打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_Shader-Multiplier.max，直接渲染顶视图，结果如图1.27所示；调节AdvancedControls里Shader-Multiplier的Self-Illum=10，渲染顶视图，结果如图1.28所示。
将其恢复为默认值1，调节Diffuse=2，得到的顶视图渲染结果如图1.29所示。
打开光盘配套的预备场景finalRenderfR1_reflection.max，直接渲染相机视图，结果如图1.30所示；将TransparencyFalloff的Amt调到90，渲染结果如图1.31所示。
再将TransparencyFalloff的Amt恢复为0，勾选NearStart左边的选项，渲染结果如图1.32所示。
取消NearStart左边的选项，勾选FarStart左边的选项，渲染结果如图1.33所示。
同时勾选这两项，渲染结果如图1.34所示。
保持前两项的勾选，选择Decay的Inverse，渲染结果如图1.35所示。
选择Decay的InverseSquare，渲染结果如图1.36所示。
最后您可以重新打开该场景，调节Refl.Level参数，来观察对渲染结果的影响。
这次的finalRender漫游先停到这里，以后会继续介绍finalRender的高级特性功能。
如果您对上述finalRender的参数有不同的见解或更为合理的解释，请E-mail给我：
dragonge@。
谢谢！
浅谈“渲染终结者”——Fi
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