Vray渲染器在产品设计表达中的应用

摘要：计算机数字艺术的迅猛发展给视觉传达设计带来了革命性的变化,计算机图形工作站平台的出现给产品设计提供了一个崭新的创作环境。结合计算机辅助工业设计的现状,论述了Vray渲染器软件的主要特点，并结合操作实例阐述了Vray渲染器在产品设计表达中的具体应用。

关键词：Vray 产品设计 效果图 渲染

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1007-9416(2011)09-0053-02

跨入21世纪以来，计算机数字艺术的迅猛发展给视觉传达设计带来了革命性的变化,计算机图形工作站平台的出现给产品设计提供了一个崭新的创作环境。在工业产品的造型设计表达上，往往要求既能设计具有准确尺寸的产品三维模型，同时又要有精美的渲染效果。Vray等计算机辅助设计渲染插件的介入,使产品造型能够迅速直观的进行三维表现、精确逼真的渲染效果。

1、Vray渲染器的介绍和功能特点

目前世界上出色的渲染器为数不多，如：Chaos Software公司的vray, SplutterFish公司的brazil,Cebas公司的Finalrender,Autodesk公司的Lightscape等。这几款渲染器各有特点，但Vray的灵活性、易用性更见突出，并且Vray还有焦散之王的美誉。V-Ray for 3dmax是3dmax的超级渲染器,是专业渲染引擎公司Chaos Software公司设计完成的拥有Raytracing（光线跟踪）和Global Illumination(全局照明)渲染器，用来代替Max原有的Scanline render（线性扫描渲染器），Vray还包括了其他增强性能的特性，包括真实的3d Motion Blur(三维运动模糊)、Micro Triangle Displacement(级细三角面置换)、Caustic(焦散)、通过Vray材质的调节完成Sub-suface scattering(次表面散射)的sss效果、和Network Distributed Rendering(网络分布式渲染)等等。Vray特点是渲染速度快（比FinalRender的渲染速度快20%），目前很多设计公司使用它来制作产品效果图，就是看中了他速度快效果好的优点。Vray是一种结合了光线跟踪和光能传递的渲染器，其真实的光线计算创建专业的照明效果。可用于工业产品设计、展示设计等多个领域。

2、Vray渲染器在产品设计表达中的应用

在数字化技术的支持下，可对工业产品的视觉传达、形态结构及整体效果进行辅助设计制作，并在计算机中将平面草图稿转化为三维可视化的立体模型。产品设计的三维可视化生成的一般步骤是：首先利用3D MAX软件进行产品结构的设计和建模；而后，利用Vray插件对物体的各个面进行贴图材质制作；第三，对产品造型场景进行Vray灯光的布置；第四，调整效果图的输出视角，渲染输出。最后对输出的效果进行设计评价。Vray渲染器在产品设计表达中的具体应用反映在如下几方面：

2.1 Vray专用材质在产品设计表达中的应用

Vray渲染器已完全融入三维设计软件系统中，Vray渲染器拥有独立材质库，设置起来非常容易。在Vray渲染器中使用Vray专用材质可以获得较好的物理照明效果，更方便物体反射/折射的效果调节。Vray专用材质可对接收和传递光能的强度进行控制。在Vray材质中可以使用不同的纹理贴图、控制反射/折射、增加凹凸和置换贴图、强制直接GI计算、为材质选择不同的BRDF类型等。VRayMtl、VrayLightMtl、VrayMtlWrapper是Vray三种常用的材质。

2.1.1 VRayMtl材质

VRayMtl材质是Vray常用的一种材质类型，它是Vray材质类型中比较重要的一种材质类型，它的突出之处是可以轻松控制物体的模糊反射和折射以及类似蜡烛效果的半透明材质。

2.1.2 VrayLightMtl材质

VrayLightMtl可用于制作类似自发光物体等材质。在“Params”卷展栏中，Color用来控制物体发光的颜色，色样后面的数值用来控制物体发光强度。

2.1.3 VrayMtlWrapper材质

VrayMtlWrapper材质可以嵌套Vray支持的任何一种材质类型，并且可以有效地控制Vray的色溢。“VrayMtlWrapper parameters”参数卷展栏中“Generate GI”参数用于控制物体表面光能传递产生的强度，数值设置得很低，传达给其他物体的颜色会减少，色溢现象也会随之减少。

2.2 Vray灯光系统在产品设计表达中的应用

虚拟场景“照明”，重点在打亮环境，让摄影机可以拍到清晰的物体。光线在画面环境中扮演一个重要角色，包含了艺术性及画面的语言。但是，灯光可不是“打亮就好”，不但要打亮，而且要亮出意义来。画面效果的拍摄，灯光是重要的因素，摄影机再差都没关系，但是灯光一定要好，有好的灯光，整个画面拍出来才会有空间和通透感。在操作中可将灯光分解为灯和光，灯在虚拟场景中是一个特殊的对象，而光就是效果问题，决定画面效果层次的重要因素。可见光根据波长的不同会体现出不同的颜色，颜色根据波长从长到短可以分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种颜色，而红、绿、蓝所占的波段是最长的，也就是平时所说的光的三原色（三基色）。在三维空间中采用渲染引擎来渲染图像时，使用的GI运算（全局照明），它包括直接照明与间接照明。直接照明就是灯光发射光线直接打到物体上对物体产生的照明；当光线照射到物体上进行反射又照亮了空间中其他物体而产生的照明叫做间接照明，直接照明与间接照明加起来就叫全局照明。通过光子理论可以控制一个物体是否产生折射、反射及吸收等效果，即光线打到物体上反弹的方向决定了物体是镜面反射或漫反射。Vray中如果想表现好的材质效果或颜色效果时，一定要和灯光配合，因为光和颜色是叠加的。如在制作产品效果图时，控制好色温就可以控制好产品效果图的冷暖色调。

3、Vray渲染器的操作技巧及具体应用

3.1 设定渲染测试参数技巧

3.1.1 VRAY测试阶段参数设置

(1)全局开关面板：关闭3D默认的灯光，关闭“反射/折射”和“光滑效果”；(2)图像采样器：“固定比率”，值为1；(3)关闭“抗锯齿过滤器”；(4)发光贴图：预设[非常低]，模型细分30，插补采样10；(5)灯光缓冲：细分100；(6)RQMC采样器：适应数量0.95，噪波阈值：0.5，最小采样值8，全局细分倍增器：0.1；(7)灯光和材质的细分值都降低5—8。

3.1.2 出图阶段设置

(1)全局开关面板：打开“反射/折射”和“光滑效果”；(2)图像采样器：“自适应准蒙特卡洛”；(3)打开“抗锯齿过滤器”，选择“Mitchell-Netravali”；(4)发光贴图：预设[中]，模型细分50，插补采样30；(5)灯光缓冲：细分1200；(6)RQMC采样器：适应数量0.8，噪波阈值：0.005，最小采样15，全局细分倍增器：2；(7)灯光和材质的细分值可增加20—50。

3.2 灯光技巧

布光时，从天光开始，然后逐步增加灯光，每次增加一种灯光，进行测试渲染，直到场景中的灯光调整满意为止。大体顺序为：天光-阳光-人工装饰灯-补光；如环境明暗不理想，可适当调整天光强度或提高曝光方式中的暗部亮度；加入其他装饰灯或辅助光源。

3.3 Vray渲染器打造照片级产品效果图

在3ds max中建立好汽车产品模型，使用Vray材质，设置一个Shellac材质给车体，选择Base and Shellac材质，使用VRayMtl，并设置Shellac Color Blend为100；至于车身颜色，进入Car Color，并使用以下设置，车身颜色为深灰色，设置Diffuse为深灰色；对于挡风玻璃的材质，应用VRayMtl给挡风玻璃；对于轮胎的材质，设置VRayMtl的BRDF为Ward，BRDF参量确定聚焦和光滑反射的种类；添加一个Matte/Shadow材质， 它可以捕获VRayLight和HDRI的阴影。打开Material Editor“材质编辑器”，点击Get Material，从列表中选择Matte/Shadow，并将其应用，使用Matte/Shadow材质的默认设置；按F10键打开渲染设置窗口，在V-Ray Menu菜单中，进入Global switches标签，并取消选中Default lights。在Image sampler中，选择Adaptive subdivison，然后选择Mitchell-Netravali作为反锯齿过滤器。在环境选项卡，选中Reflection/refraction environment override。在Color Mapping里，选择Exponential的类型，勾选Sub-pixel mapping，并修改Clamp output为1.0。设置好后，进行渲染，如不满意，可适当地调整参数值，直到满意为止。如果对初测的数据感觉非常满意，可以在“V- Ray：系统”卷展栏中单击“预置”按钮进行保存，最后渲染出图。见图1。

4、结语

Vray渲染器技术是用计算机描述外界事物的一种可视化技术，主要目的就是将产品表达得更加真实。它有着优秀的全局光照系统，在灯光传递表现方面有着无与伦比的强大优势。就制作效果而言，更逼真，更细腻，它的效果可以和世界上任何一款优秀渲染器相媲美。在产品设计的表达中有着广泛的应用，对于产品的设计表达也起着不可忽视的作用。只有掌握了Vray渲染器的特点和用途，具备娴熟的操作技能与技巧，才能渲染出优秀的作品出来。

参考文献

[1]李杰光.3ds Max&VRay 室内渲染火星课堂[M].人民邮电出版社,2009.

[2]任工昌.基于Rhino 3D的工业产品造型设计[J].包装工程.2008.1.

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