Arnold 渲染技巧

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前言

隨著行業的發展,現在越來越多的崗位要求UI設計師需要具備一定的三維設計能力,因此大多數UI設計師也在不斷更新自己的技法能力學習三維軟體,大家都知道三維軟體最好是用PC電腦,畢竟PC硬體配置是蘋果電腦沒法比的,但是UI設計師公司普遍配置的是蘋果電腦(有條件的公司會在配個PC電腦),目前在蘋果電腦上使用三維設計軟體主要是 C4D 和 Blender,渲染器 C4D 可以選擇 OC、RS、Arnold 前兩個渲染器主要靠 GPU,Arnold 靠 CPU,個人使用後感覺蘋果電腦 CPU 要比 GPU 好用一些,所以還是比較推薦大家用 Arnold 渲染,我也時今年才開始接觸Arnold ,之前做三維都是用 PC 電腦, OC 進行渲染,目前市面上關於 Arnold 渲染的學習資料相對比較少,因此寫這篇文章的目的主要是給目前使用蘋果電腦需要做三維設計的的 UI設計師們一些關於我用 Arnold 渲染器的一些經驗總結,希望對你們有一些幫助。 文章分為兩塊內容,渲染設定和渲染技巧,渲染設定主要是講一些常用的渲染引數設定,渲染技巧主要是講在渲染中的一些知識點和技巧,下面兩張圖是我前段時間用 Arnold 渲染的一些圖,Arnold 渲染的質量還是可以的。

01 渲染設定技巧

1.1 取樣引數

取樣值是 Arnold 渲染中的主要引數,數值的大小會直接影響渲染圖的最終效果,取樣數越多,抗鋸齒質量越好, 渲染時間越長,但是取樣值也是有個零界值,超過這個值只會讓渲染時間變的更長,但是渲染的效果不會因為時長變的更好,所以大家不要盲目以為調高參數就能讓渲染質量更好,也要關注下材質和燈光的問題,關於引數設定建議大家逐漸增加它。

1.1.1 攝像機 Camera

攝像機引數相當於是一個全域性引數的倍增器,攝像機引數調高以後所有的引數都會變高,引數數越高,抗鋸齒質量越好,渲染時間越長,大家在設定攝像機引數時儘量不要給的太高,攝像機引數太高會導致其他引數等比變高,渲染時間也變的很長,通常來說引數為 4 時可以渲染中等質量,引數為 8 時可以渲染高質量,引數為 16 時可以渲染超高質量。

1.1.2 漫射 Diffuse

漫射引數是控制渲染圖中的漫反射取樣值,漫反射取樣值只會影響直接可見的漫反射表面,不會影響其任何東西, 增加漫反射取樣值可以有效降低漫射噪點。

1.1.3 鏡面 Specular

鏡面引數是控制反射取樣值,同理提高鏡面的取樣可以有效降低渲染圖中反射的噪點。

1.1.4 透射 Transmission

透射引數是控制材質透明屬性的取樣值,同理提高透射的取樣可以有效降低渲染圖中透明材質的噪點。這裡和大家說個小技巧,因為透明材質比如玻璃類材質,因為有鏡面和透射兩個屬性,當你無法判斷是哪個屬性導致的噪點時,可以嘗試將透射和鏡面切換為零,就可以判斷是哪個引數導致的噪點。

1.1.5 次表面散射 SSS

當我們使用 SSS材質時,提高次表面散射取樣值可以降低 SSS 材質一定的噪點,要想有效的降低 SSS 材質噪點還需要增加一點鏡面和漫射取樣值,這樣噪點會更少一些。

1.1.6 間接 Volume

間接指的是體積渲染的引數,當我們渲染一些體積效果比如雲、煙霧等時,增加間接取樣值可以提升體積物件的透光性。

1.2 光線深度

光線深度時設定光線反彈的次數,反彈次數越高渲染的時間也會相應的變的更長,下面給大家介紹下各引數的效果。

1.2.1 總數

總數時代表的最大反彈次數,一般來說不會去動這個數值,除非你需要反彈次數超過這個值。

1.2.2 漫射

增加漫射值可以提高渲染常見中光的漫反射次數,以房間為例漫反射次數越多,房間中接受到的光越多,現實世界中可能只有一束陽光照進房間,但是因為光線經過多次反彈,房間其他地方的物體也會受到光的影響。

1.2.3 鏡面

增加鏡面數值可以提升渲染圖中反射的光線反彈次數,如果你的圖中反射材質比較多,建議可以適當提高反射的反彈次數,這樣畫面更真實一些。

1.2.4 透射

增加透射數值可以提高光在透明材質中的折射次數,如果你的渲染圖中有很多透明材質可以適當提高透射引數值。

1.2.5 體積

體積引數一般在渲染體積物件時才會用到,一般預設是 0,當你渲染體積物件雲、煙霧等時可以提高體積引數, 提高光線在體積物件中的散射次數,讓體積物件更通透。

1.2.6 透明深度

透明度引數預設是 10,一般沒去動它,這個引數控制的是多少光線穿過透明物體表面,穿過物體表面的光線過少會變黑。

1.3 ACES工作流

ACES 工作流是色彩編碼系統在電影或電視製作的整個生命週期中管理色彩的行業標準。ACES 確保了一致的色彩體驗,除了創意優勢之外,它擁有極為寬廣的色彩空間, 其範圍不僅包含了目前己知的全部色彩空間,甚至超過了人類視覺所能感知的所有色彩範圍。不僅如此,它也通過定義建立了一個統一且精確的數學空間,為未來的視覺工作做好了充足準備,通俗點來說用 ACES 工作流渲染的圖要好看點,而且用 ACES 工作流渲染圖亮部不會過曝。

1.3.1 渲染設定

要使用 ACES 工作流首先我們要去渲染設定中設定顏色管理,這裡需要用到 ACES 的色彩檔案包,我會分享給大家,可以在文末下載,具體引數設定看下圖,設定的時候記得選1.0.3 版本中的 config。ocio 檔案。

1.3.2 IPR渲染視窗設定

1、開啟色彩空間列表View(顯示)-Toolbar(工具箱)- Show color space list(顯示顏色空間列表)勾選

2、將色彩空間設定為 Output-SRGB

1.3.3 設定貼圖色彩空間

ACES貼圖分為三類,用不同的色彩空間設定

第一類:漫射材質(例如:木頭材質表面的木頭貼圖), 色彩空間設定為Utility-sRGB-Texture

第二類:材質的鏡面、反射、凹凸貼圖,色彩空間設定為 Utility- Raw

第三類:光照貼圖(例如:HDR貼圖)色彩空間設定為 Utility-Linear-SRGB

1.4 色彩校正

ACES 工作流渲染的圖有個缺點是偏暗,因此我們可以在 Post 中新增一個色彩校正進行調整一下,當然你也可以渲染完後在 PS 中進行調整

1.5 輝光效果

Arnold 發光效果好多小夥伴都不知道是怎麼弄的,其實 Arnold 的發光效果是放在 Post 裡的,預設是沒有開啟的,如果你需要發光效果可以去 Post 裡開啟,具體引數根據渲染效果自行設定

1.6 Arnold降噪

大家在渲染的時候可以開啟 Arnold 降噪可以降低最終渲染圖中的噪點,在 Post 裡可以找到 Arnold 降噪,關於引數我一般用的是預設的,大家也可以嘗試下不同引數效果。

1.7 體積光

體積光需要在渲染設定中的環境-大氣裡選擇 atmosphere_volume,選擇後會自動建立一個體積光的材質球,材質球的屬性也比較簡單。

顏色 Density:控制體積光的密度引數越大越實、越小越虛

哀減顏色 Attenuation:數值越高光穿過體積傳播衰減的越多,數值越小光穿過體積衰減的越少,如果數值為 0 光穿過體積不會衰減

1.8 著色覆蓋

著色覆蓋是個非常有趣的功能,你可以設定一個材質球, 賦予給著色覆蓋,然後渲染畫面中的所有模型材質都會變為你賦予的這個材質球材質。

02 材質/標籤

2.1 標準材質球

標準材質球是 Arnold 渲染中用的最多的,大部分物件材質渲染都是用的標準材質球,標準材質球中包含了基礎 Base、鏡面 Specular、透射 Transmission、次表面散射 Subsurface、塗層 Coat、 光澤 Sheen、薄膜 Thin Film、自發光 Emission、幾何體 Geometry、 ID、 高階 Advanced,共十一個功能,最常用的是前面九個,接下來我會給大家介紹下標準材質球常用的一些功能都是幹嘛的。

2.1.1、基礎Base

可以理解為材質的漫反射屬性,基礎屬性的顏色決定了材質的顏色(玻璃和SSS可單獨調整顏色),通常材質漫射貼圖都貼在這裡,基礎裡有個金屬度屬性可以製作金屬質感材質。

2.1.2 鏡面 Specular

可以理解為材質的反射屬性,鏡面屬性的引數影響材質的反射效果,關於鏡面說下幾個難理解的引數,如果你想讓你的圖渲染的更真實,可以在網上找下對應材質的”反射率 IOR“是多少,Arnold 中預設了一些 IOR 引數,各向異性 Anisotropy 和旋轉 Rotation(旋轉可以做拉絲不鏽鋼材質)可以改變材質表面反光的樣子。

2.1.3 透射 Transmission

可以理解為材質的透明度屬性,透射屬性引數影響材質的透明度效果,做玻璃、水等材質時都會用到透射,關於透射我給大家講下幾個不好理解的功能。

深度 Depth:深度數可以控制玻璃的厚薄效果,數值越高玻璃越薄。

散射 Scatter:較厚的模型調整散色顏色會改變內部散射效果。

散射各向異性 Scatter Anisotropy: 該數值為零時光線向四周均勻散射,大於零時散射效果向前偏,小於零時散射向後偏。

色散阿貝 Dispersion Abbe:這個數值可以增加透明材質的色散效果,製作鑽石、寶石等材料時用的到。

透射通道 Transmit Aovs:這個是渲染半透明材質要用到的通道。

介質優先順序 Dielectric Priority:介質是在製作多個透明材質混在一起時使用的,數值越高的介質會覆蓋數值低的介質。

2.1.4 次表面散射 Subsurface

次表面散射就是我們常說的SSS材質,SSS 材質是模擬物體內部的散射效果,關於 SSS材質我給大家講幾個不好理解的引數。

半徑 Radius:半徑值是控制物體內部的透光性,值越高越通透越低則透過物體的光越少。

比例 Scale:控制光線在反射回來之前可能在表面下傳播的距離,比例增大會等比增加半徑值的效果。

型別 Type:型別中有三種類型可以選擇

1、擴散 Diffusion:通過單層,它可以捕獲表面細節和深度散射。

2、隨機遊走 randomwalk:與基於擴散理論的經驗不同,隨機遊走實際上是在表面以下以真正的隨機遊走進行追蹤, 並且不假設幾何形狀是區域性平坦的。

3、隨機遊走 Randomwalk v2:這種方法通過高度透明/光學薄的物體更準確、更深入地散射,從而在物體的精細表面細節和強背光區域周圍產生具有更飽和色彩的 SSS

各向異性 Anisotropy:將光均勻散射到各個方向,正值使散射效果向前偏向光的方向,而負值使散射向後偏向光。

2.1.5 塗層 Coat

塗層引數和鏡面屬性很像,從字面我們可以理解塗層屬性就是給物體表面塗抹了一層具有反射性的透明塗層,比如像汽車油漆的透明塗層,它的屬性和鏡面差不多,多了一個法線的功能。

這裡的法線指我們可以通過法線貼圖來控制塗層,比如模型上的雨滴效果就可以用這種方式做。

2.1.6 光澤 Sheen

光澤屬性多用於表現纖維、布料、天鵝絨和緞子等表面的光澤效果,引數也比較簡單

2.1.7 薄膜 Thin Film

薄膜屬性是給材質表面一層反光塗層,效果就是大家所說的五彩斑斕的黑,這裡需要注意的是,薄膜效果會受鏡面屬性的“反射率 IOR“影響。

厚度 Thickness(nm):厚度效果會影響鏡面反射、透射和塗層。

反射率 IOR:反射率會影響薄膜表面效果,如果你需要追求更真實的效果可以在網上找對應物體的 IOR 具體數值

2.1.8 自發光 Emission

自發光很好理解,該屬性可以給材質賦予發光效果,如果大家需要讓一個物體物件做為光源,建議大家使用網格燈光,不要用材質自發光。

2.1.9 幾何體 Geometry

該功能主要用於模型的一些改變,接下來給大家說下常用功能。

薄壁 Thin Walled:薄壁功能啟用後會將你的模型物件模擬成一個薄片,比如你做玻璃材質的時候啟用薄壁,你的模型物件會被模擬成一個薄玻璃。

修剪透明度 Cutout Opacity:這個功能類似PS的蒙版, 可以通過黑白貼圖來修剪模型,如果不用貼圖單除錯透明度數值會讓模型產生透明效果。

法線 Normal:法線功能是我們做 PBR貼圖最常用的功能,它並不是像字面意思那樣只能用法線貼圖,後面我會給大家說用法。

2.2 SSS材質

說下關於 SSS材質一些技巧,Arnold 可以在標準材質球可以中編輯透明和次表面散射,因此我們在做 SSS 材質時可以把透射和次表面散射混合在一起,混合引數根據效果自己把握,可以適當的加入一點自發光讓材質更通透一些。

2.3 法線和凹凸貼圖

Arnold 的凹凸和法線貼圖可能相比 OC 渲染要麻煩一點,文末我會給大家分享高質量免費 PBR 材質資源。

1、凹凸貼圖需要在節點編輯器加入 Bump2D 功能,在將黑白貼圖連線到 Bump2D-凹凸貼圖,最後連結到標準材質的法線上。

2、法線貼圖需要在節點編輯器加入 Normal 功能,在將法線貼圖連結到 Normal-輸入,最後連結到標準材質的法線上。

3、同時使用凹凸和法線貼圖,需要將第二步 Normal 功能連結到 Bump2D - 法線 Normal,最後將 Bump2D 連結到標準材質的法線 Normal 上。

2.4 置換貼圖使用

Arnold 置換貼圖需要在節點編輯器中設定,在標準材質球中開啟節點編輯器,加入節點功能“置換 Displacement”把貼圖連結到置換上,在連結到 Arnold Displacemont。

2.5 透明貼圖

在 Arnold 中渲染透明貼圖有兩種方式,都是通過編輯材質球來實現,下面給大家介紹下著兩種方式:

1、 Alpha 貼圖

把透明背景的貼圖,放入標準材質球的 Alpha 中可以製作透明貼圖效果,簡單理解為 PS 中的剪下蒙版

2、修剪透明度貼圖

把黑白貼圖連線到修剪透明度,它是通過圖片的黑白資訊對物體物件進行裁剪,可以簡單理解為 PS 中給圖層加了一個蒙版

2.6 貼圖反相

為啥要單獨把反相這個節點功能拿出來說呢?因為好多朋友用節點的時候都沒找到反相,Arnold 漢化後名字叫”補碼 Complement“

2.7 Arnold標籤

關於 Arnold 標籤主要講幾個實用的功能。

1、不透明 Opaque:渲染玻璃材質時把這個勾去掉,玻璃會更通透一些。

2、細分功能:細分功能可以通過渲染器增加模型的面數,比如:做一些需要高細分的置換貼圖時,可以用細分功能去增加面數,而不用去增加模型面數。

3、置換標籤:預設是 100CM 的高度,如果在你模型場景中不合適可以調整小些。

2.8 材質檢視預覽

Arnold 材質預設是不會在攝像機檢視顯示你貼在哪個模型上的,可以通過節點編輯器中,將材質球連結到阿諾德視口 Arnold Viewport,就可以在攝像機檢視中檢視哪些模型貼了材質。

2.9 漸變控制黑白貼圖

當我們使用一些黑白貼圖時需要對貼圖細節進行一些調整,比如我們使用一張黑白汙垢圖,但是不希望汙垢出現那麼多,那麼我們可以將黑白貼圖連結到漸變節點進行調整,漸變節點還可以改變貼圖的顏色。使用漸變調整黑白貼圖時,漸變節點功能的型別一定要選用”Custom“

03 燈光/渲染

3.1 漸變燈光

如果想讓燈光有更多的細節變化,可以嘗試給燈光加一個漸變貼圖,可以控制漸變貼圖控制燈光照射到物體上的效果,同時可以使照射在物體上的燈光過度更柔和。

3.2 HDR 天空

給大家介紹兩個 HDR 天空中的兩個比較常用的兩個功能

1、Arnold 預設 HDR 是對攝像機可見的,如果我們要對單一物件渲染一張透明背景的圖,又不想讓 HDR 顯示出來可以在 Arnold 天空中把攝像機引數設定為 0,同理如果不希望 HDR 對模型物件產生漫射、反射等效果也可以在這裡調整。

2、Arnold 的 HDR 不像 OC 可以直接在 HDR 引數面板進行調整,在 Arnold 中我們需要到座標裡進行調整 HDR 的位置。

3.3 目標燈光

Arnold 中沒有 OC 的目標燈光,可以給 Arnold 燈光加一個目標標籤(右鍵燈光- 動畫標籤-目標),讓燈光照射方向跟隨物件。

3.4 巧用燈光做焦散

Arnold 渲染器的焦散效果並沒有 GPU 渲染器 RS 和 OC 的效果那麼好,但是不代表不能做,可以採用聚光燈-燈光過濾的方式給一個焦散的貼圖,文章最後我會給大家分享一套高清焦散貼圖

3.5 巧用燈光“可見“屬性

有時候我們需要對渲染物件某一屬性進行單獨調整,比如需要加強高光亮度,如果我們此時去提高燈光強度會讓高光、漫反射、透射等屬性都增加,如果只想調整高光可以在燈光屬性面板可見中單獨調節高光屬性,同理想提高其他屬性也可以單獨調整。

3.6 著色除錯模式

這個功能其實挺好用的,你可以通過右鍵點選調色模式渲染各種型別的圖,比如:白模、線框圖、法線圖、物件圖等,物件圖可以方便我們在後期修圖的時候對單個物件進行調整。

3.7 降噪處理

這裡再次給大家提到降噪,如果只是單純提高取樣值並不能完全解決噪點問題,因為我們的燈光、HDR、體積等也是有采樣值的,大多數情況燈光采樣 3-4 就夠了,光源越大陰影越柔和需要的取樣就會高一些,所以我們在降低噪點時不要只看渲染設定的取樣值引數,有時候可能受其他因素影響

3.8 景深

給攝像機加入 Arnold 標籤,勾選景深,選擇“大小”給大小一個合適的數值,可以自己嘗試,按住 Control+option 點選 IPR 渲染視窗中的渲染主體物件注意:有些攝像機投射方式是沒法使用景深的,比如等角檢視,平行檢視等。

3.9 渲染錯誤處理

有時我們可能會遇到貼圖丟失導致渲染錯誤無法渲染,但是因為材質太多不知道是哪個出了問題,可以到渲染設定中找到“錯誤處理“功能,將出錯時中止的勾去掉就可以繼續渲染了,出錯的紋理和顏色會有顏色在渲染圖中標示出來。

寫在最後

隨著行業的發展目前很多U設計師都在學習三維設計,三維設計軟體和渲染器也有非常多的種類各有千秋,目前來看最適合做三維設計的硬體裝置依然是 PC 電腦更好,但是做為UI設計師我們可能更多的在是蘋果電腦上工作(有條件的會單獨配個 PC),因此如何在蘋果電腦較差的硬體條件上更好的完成三維設計是一個挑戰,以目前個人使用情況來看 Arnold 渲染器在蘋果電腦上算是一個不錯的選擇,感興趣的朋友可以嘗試一下。 本篇文章給大家大致介紹了一下 Arnold 渲染器的基礎知識和一些使用技巧,Arnold 渲染器做為一款強大的渲染器還有很多功能值得我們去探索。

參考文獻和資料素材

Arnold for Cinema 4D 使用者指南: https://docs.arnoldrenderer.com/display/A5AFCUG

ACES色彩檔案:https://pan.baidu.com/s/1jpfdzjNcOBcSyNYjVkQtIA 提取碼: bpkz

高質量PBR材質:https://polyhaven.com/textures

高清焦散貼圖:https://pan.baidu.com/s/1MwCL7gLjQH9rdZJ5G6AfuA 提取碼: bbug

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