利用V-RAY表现阳光明媚和暴风雨环境【作者Jiří Matys。译者是 Chaos Group】

本文来源于 Chaos Group 官方技术博客

作者是 Jiří Matys

译者是 Chaos Group 

官方技术支持 Hammer Chen

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艺术家Jiří Matys使用V-Ray for 3ds Max将白天的场景转变为戏剧性雷雨交加之夜。本文中他透露了创造玻璃、草地和温室的制作秘辛。

多才多艺的自由艺术家Jiří Matys处理过各式各样的案子，从恐龙头骨到卡通雪人到室内和室外渲染。在最近的案子中，他的任务是创作模块化温室系统的渲染图，但后来这个项目却发展成了有趣的实验，将白天变成黑夜，由阳光明媚变成暴风雨。

在本教程中，Jiří揭示如何创建原始场景，使用Forest Pack添加草地，然后将场景转换到黑夜。这个项目，Jiří使用了V-Ray Next for 3ds Max，他也提供了一些小技巧，说明V-Ray 5 for 3ds Max的新功能如何帮助节省时间并产生写实的渲染图。

© Jiří Matys

关于Jiří Matys

Jiří对图像和3D的兴趣已经超过25年了，最早从Amiga计算机（14MHz！）和LightWave 3D开始。由于在YouTube或其他地方找不到相关教学，Jiří不得不自学一切。他爱上了V-Ray，主要用于建筑可视化，但有时也用于产品可视化、动态图像设计、动画和2D印刷图形。Jiří将他的工作与照顾他和妻子与两个孩子相结合。

Jiří Matys的Artstation
Jiří Matys的nstragram
Jiří Matys的 YouTube

建模

建模的重点是温室。创建温室是很直接的，因为整个建筑是由棱柱和各种类型的接头组成的模块化系统。一切都要根据真实情况进行建模。棱柱基本上只是两端略微锥形的块状物，可塞入关节。接头有很多不同的类型，所以可以从一个模块化系统中创造出各种各样的结构。你可以在图片中看到一些关节。到处都使用了倒角，这样边缘带一点圆角，以创造出漂亮的反射。

棱柱与节点 © Jiří Matys.

因为我复制了棱柱，全都有相同的纹理–这在渲染中会非常明显。因此，我不得不手动移动每个棱柱上的UV，或者使用各种script进行随机化。

使用V-Ray 5的UVWRandomizer

在V-Ray 5中，新增了UVWRandomizer，让创建随机纹理非常简单。为了展示这个功能，我做了一个简单的木头材质，并在木头纹理上使用V-Ray 5新的VRayUVWRandomizer来随机化所有棱柱上纹理的位置。这个功能非常简单易用，速度超快。在下图，你可以看到随机化的设置。

Jiří的UVWRandomizer纹理节点设置

我希望聚碳酸酯塑料温室的 “玻璃”材质能表现很多细节，而模型有足够的多边形来准确反射周围环境和太阳。同时，我知道，整个表面必须要拆UV让纹理准确地映像。我分别做了前后两面，以及倾斜的屋顶。然后，使用Shell和Chamfer修改器对侧面和斜屋顶之间的边缘进行了圆角处理，并在整个玻璃罩的所有边缘上创建小圆角。

原本，我还在平面上创建了较多的多边形，因为我使用了置换(displacement)；但是，在测试过程中，我发现这是没有必要的。最后，我创建了一个带有垫圈的螺丝，沿着温室的屋顶复制这些螺丝。用关节固定住玻璃，你可以从图片中看到。

温室的屋顶 © Jiří Matys

参考数据和材质

为了制作写实的玻璃，参考图非常重要。聚碳酸酯的材质外观非常特殊，因为其细小的沟槽造成了高度反射但不规则的表面。想制作这种材质并不容易。

参考图

为了达到合适的效果，我使用了由三种V-Ray材质组合成的VRayBlend材质。基础材质是最透明和反光的，反光和凹凸处用细线纹理。但最重要的是在Anisotropy Rotation中使用黑白纹理，并将Anisotropy设置为0.7。这样就可以打破太阳原本完美的直线反射。

第二个V-Ray材质基本相同，只是在Anisotropy Rotation中修改了纹理，使其看起来更加真实。

最后，第三个V-Ray材质模拟旧化效果。这个材质只有部分反射和透明度，我刻意抑制其强度，以获得理想的结果。对于这个材质，我在VRayBlend中使用了dirt纹理作为屏蔽，并使用Falloff贴图作为额外的屏蔽。

利用垂直/平行、世界Z轴和混合曲线的设置，让泥土主要出现在温室的屋顶上，只有部分出现在侧面。由于希望能快速变化和修改，我尝试程序性地创建整个材质，由于3ds Max和V-Ray选项中有许多不同贴图，所以是做得到的。对于夜景，我在材质上添加了一层水滴效果而不是用泥土覆盖。水滴纹理下载自Poliigon网站。

白天的材质节点设置

夜晚的材质节点设置

接下来要替花坛建模。我希望花坛因人们在附近行走和工作而显得破旧不堪，所以决定将花坛的石头边缘弄得破损歪斜。到后来，我甚至用洒落的土壤做了一个缺口。尽管造型简单，但这种细节可增加画面真实度。

洒落的土壤 © Jiří Matys

Forest Pack

我使用Forest Pack在场景周围分布矮草、高草和灌木。草地被分成了几个Forest Pack对象。我希望小径放在有意义的地方–同样，这也提高了真实感。为此，我只在我想让草生长的地方创建Surface对象，我没有在温室的瓦片下和花坛下创建多边形。这还不够，我还在排除模式下画了某些区域，以勾画出希望草的数量较少或根本不需要的地方:围绕着花坛，从温室入口处的几个方向，以及围栏的右边。

将Falloff Density和Scale设置为1公尺左右，在我绘制表面的地方周围创建了一个很好的过渡区。然而，当使用Density和Scale Falloff时，这种过渡也是在底层Surface对象的边缘创建的，所以整个花坛和温室周围的草长得比较少—这不是我要的。幸运的是，Forest Pack提供了一种基于绘制表面或添加的Surface背景来调整Falloff设置的能力。所以只要将绘制区域的Falloff Affect设置为100%，而对于Surface则将Density和Scale的Falloff Affect设置为0%，这样就可以了。

© Jiří Matys

将草丛划分为几个Forest Pack对象，比用单一对象来处理所有的草地要好。如此可有更多控制度，每个Forest Pack对象的分布和设置都是分开的。一个对象可以有较低的草，在另一个对象中草丛可以高一点，雏菊在第三个物件中，落叶在另一个物件中…等等。

您还可以以各种方式改变模型的尺寸与旋转角度，或分别影响其分布。此外，分布(Distribution)当中使用群集(Clusters)的功能可达到此目的—这个功能让您根据几何部分中的ColorID对类似模型设置群集。可以创建某设置为关闭(Disabled)的空模型；但是，这个设置也会可包含在群集(clustering)中，因此在场景分布中产生空缺。根据群集设置，可以有效地创建不包含任何对象的小空间，用这样的技巧就可打破不同Forest Pack对象可能的重复模式。

结果是产生各种各样的草地，看起来非常真实可信，因为某些物体在不同的地方聚集在一起，但同时并没有形成任何重复的模式。

Forest Pack与绘制区域

照明设置

白天的照明非常简单。我用了两盏Dome灯，第一盏灯照亮了场景，但这盏灯设置为隐形，所以你在背景中看不到。这是因为HDRI Haven使用的贴图很好地照亮了场景，但背景中的树木看起来不太合适。而第二盏Dome灯则没有勾选Affect diffuse、Specular和Reflections选项，所以这盏灯不会影响场景，但由于没有勾选Invisible，所以在背景中还可以看到其HDRI的天空贴图。

V-Ray和摄影机设置

为了拍摄这个场景，我使用了3ds Max的物理摄影机。对于温室内的画面，我使用了鱼眼效果。这在V-Ray中的设置非常简单，但为了达到如此精确的效果，有必要改变几个参数。在摄影机中，我将焦距设置为35 mm，在V-Ray设置中，我将摄影机的类型改为鱼眼，取消鱼眼的自动吻合(auto-fit)选项，将鱼眼距离设置为1.1，鱼眼曲线为0.83。

在V-Ray 5中，你还可以利用VRayPhysicalCamera新增的EV参数，在不影响图像亮度的情况下改变参数。当然，要注意真实摄影机的特性，确认EV数值在合理范围内；不过，这个参数可以节省设置时间。

我并没有改变多少V-Ray的基本设置。我使用了BF+LC，关于LC的类型，我采用Hash map，以达到最好的质量。V-Ray 5中没有LC其他类型。我通过渐进式图像采样器(progressive image sampler)渲染图像，噪声阈值(Noise Threshold)设置为0.004。

夜景与tyFlow

我喜欢白天的场景，由于受到启发我也做了夜晚的版本。我照亮了温室的室内，看起来非常好，但是缺少了周围环境的照明。与其使用月光，我想找寻某种强烈冷光，与温室的暖色调形成强烈对比。因此决定采用雷雨交加的环境。

关于雨滴，我利用tyFlow创建。tyFlow速度非常快，而且与V-Ray CPU配合得很好。你可以在截图中看到流程真的很简单。每一帧中创建30万个粒子，在选中的物体的位置为-100，稍微斜着放置以覆盖场景的主要空间。在第0帧中，整个场景直至地面都被雨水覆盖。同时，我将地面和温室设定为碰撞对象，这些对象在接触后就会删除粒子，所以内部没有雨滴。

我还想在下雨的同时添加雾气，所以我使用了VRayEnvironmentFog和一个单独的Atmospheric Render Element。我让雾气完全没有纹理，因为在如此复杂的场景中处理纹理会花费很长时间。后来我在Photoshop中编辑雾气，让雾只在合理的地方出现。

tyFlow

夜景照明

我用几盏灯照亮了夜景。温室里和所有的蜡烛上都有一个球灯。但主要是三盏灯，如图所示。一号灯光用来模拟闪电在草地上的反射，这盏灯不允许有漫射成分，只有反射。灯的方向参数设置为0.95，以闪光灯的位置对准镜头前的草地。得益于这个设置，草地被蓝色反光照亮，但只是对低角度，光线不会影响画面左侧的草地。

二号灯光照亮体积雾气，三号灯很巨大，照亮雨滴。在Debug Shading的帮助下，实时IPR的使用帮了大忙；当我单独选择一盏灯，VFB就会向你展示只有这一盏灯的照明效果，然后就可以快速地进行实时设置。

在V-Ray 5中，我验证了Light Mix的优点，整体的灯光设置更加简单快捷，Light Mix的效果非常好。在Light Mix中设置完灯光后，你可以直接将整个设置转移到灯光上，或者转移到图层上，省去了许多工作。

夜间照明

上图中的白色矩形带有闪电贴图。在场景中，这个物体不可见于镜头，因为在后期制作中，我可得到更高质量的闪电纹理，可以更好地将其融入到3D场景中。不过，闪电纹理的光芒在雨滴和温室中会有部分反射，因此在3D空间中的纹理也很重要。

后期制作

后期制作很有趣。从V-Ray中，我使用标准的Beauty pass和Atmospheric pass来处理雾气。在V-Ray VFB中，我用Highlight Burn抑制了亮点，并使用了3DCollective系列的LUT。在V-Ray 5中，一切都更简单了，尤其是对Filmic色调映像和图层选项的控制更多，经过测试证明了真的很好用。

在Photoshop中，我还使用了Camera Raw滤镜，用曲线、层次、锐化、色调和饱和度，还有LUT完成了细节润饰。你可以以下视频中看到后期制作的过程。