CAD2008 第二十讲 三维渲染与动画-光源.doc

第11章 三维渲染与动画续11．4 光源光源是指提供灯光效果和自然光效果，从而使三维实体更加真实图11-54 光源工具11．4 1光源类型1． 默认光源当场景中没有光源时（阳光和用户光源关闭时着色视口中的光源），将使用光源对场景着色或渲染来回移动模型时，跟随视点一起移动的两个平行光源将照亮所有面，以使其可见2． 标准光源添加光源可为场景提供真实外观光源可增强场景的清晰性可以创建点光源、聚光灯和平行光以达到想要的效果3． 光度控制光源要更精确地控制光源，可以使用光度控制光源照亮模型光度控制光源使用光度（光能量）值，光度值使用户能够按光源在现实中显示的样子更加精确地对其定义4． 阳光与天光阳光与天光是自然照明的主要来源阳光是一种类似平行光的特殊光源用户为模型指定的地理位置以及指定的日期和当日时间定义了阳光的角度在光度控制流程中，还可以启用天空照明（通过天光背景功能），这样会添加由于阳光和大气之间的相互作用而产生的柔和、微薄的光源效果CAD帮助中演示：调整天光特性：在“阳光，模拟”概念中图11-56 阳光与天光效果5． 灯具对象灯具可以通过在包含几何图形的块中嵌入光度控制光源来表示灯具对象将一组光源对象合并到一个灯具中。

图11-57 灯具效果光源的选择取决于场景是模拟自然照明还是人工照明1） 自然光源日光，单一方向的平行光，晴天日光颜色浅黄色，多云呈蓝色，暴风雨天气呈深灰色2） 人工光源由点光源、聚光灯或平行光照明11．4 2光源特性光源特性可以通过“特性”选项板进行调整可以创建“点光源”后→选择“点光源”→“特性”，就可以显示 P381 图11-581． 基本特性· 名称指定分配给光源的名称 · 类型指定光源的类型：点光源、聚光灯、平行光或光域灯光 · 开/关状态控制打开还是关闭光源 · 阴影控制光源是否投影若要显示阴影，必须在应用于当前视口的视觉样式中打开阴影关闭阴影可以提高性能 · 强度因子设定控制亮度的倍数强度与衰减无关 · 过滤颜色设定发射的光源颜色 · 打印轮廓可以打印光线轮廓处于打开状态的图形2． 光度特性光度控制光源可提供其他特性，从而使光源与标准光源不同以下特性均在“光度特性”面板下：· 灯的强度指定光源的固有亮度指定灯的强度、光通量或照度 · 结果强度报告光源的最终亮度灯的强度与强度因子的乘积 · 灯的颜色指定开氏温度或标准温度下光源的固有颜色 “灯的强度”对话框打开步骤：创建聚光灯→选中它右击→特性→单击灯的强度右侧按钮（红框）3． 光域特性类型中选择光域网· 光域文件。

指定描述光源强度分布的数据文件 · 光域网预览通过光照分布数据显示二维剖切 · X 旋转指定关于光学 X 轴的光域旋转偏移 · Y 旋转指定关于光学 Y 轴的光域旋转偏移 · Z 旋转指定关于光学 Z 轴的光域旋转偏移4． 包括目标特性的几何图形“几何图形”面板提供对光源位置的控制如果光源是目标点光源、聚光灯或光域灯光，则可以使用更多的目标点特性通过将“目标”特性设置为“是”或“否”，可以将一般光源更改为具有目标特性的光源，或将具有目标特性的光源更改为一般光源l 位置X/Y/Z坐标：指定光源X、Y、Z坐标位置l 坐标X/Y/Z：指定光源目标位置l 目标：指定光源是否显示确定光源方向的目标夹点5． 衰减（点光源和聚光灯）衰减控制光线如何随着距离的增加而衰减距光源越远，对象显得越暗可以指定无衰减、线性反比或平方反比对于光度控制光源，衰减处于不活动状态控制光源的起点和终点的另一方式是使用界限界限起作用的方式类似于剪裁平面，它控制首先发射光线的位置和光线结束的位置使用界限可以使程序不必在实际上已经看不到光线的位置计算光线级别，从而提高性能6． 渲染着色细节1) 类型 ：指定光源投射的阴影类型· 柔和（阴影贴图）。

将类型设置为柔和此选择可激活“贴图尺寸”和“柔和度”的其他选项· 锐化（默认）将渲染阴影设置为锐化· 柔和（已采样）设置衰减与距离光源的距离的平方成反比例如，距离聚光灯 2 个单位时，光线强度是聚光灯的四分之一；而距离聚光灯 4 个单位时，光线强度是聚光灯的十六分之一2) 贴图尺寸（仅限于柔和阴影贴图类型）：指定阴影贴图的尺寸3) 柔和度（仅限于柔和阴影贴图类型）：指定使用阴影贴图的阴影的柔和度或模糊度4) 样例（仅限于已采样柔和类型）：指定光源的阴影光线数量5) 可见渲染（仅限于已采样柔和类型）：指定灯光形状是否确实已渲染默认设置为“否”6) 形状（仅限于已采样柔和类型）：指定灯泡的形状如果在“常规”面板下选择“聚光灯”分布类型，则选项为“矩形”（默认）和“圆盘形”如果选择“点”和“光域”类型，则选项为“直线形”、“矩形”、“圆盘形”、“圆柱形”和“球形”（默认）7) 长度（仅限于已采样柔和类型）：指定阴影在长度上的空间尺寸8) 宽度（仅限于已采样柔和类型）：指定阴影在宽度上的空间尺寸9) 半径（仅限于已采样柔和类型）：指定圆盘形、圆柱体或球体的形状选项的空间半径标注11．4 3创建光源用户可以创建点光源、聚光源、平行光源和光域网光源，并可以指定光源形状。

1. 点光源点光源从其所在位置向四周发射光线点光源不以一个对象为目标使用点光源以达到基本的照明效果点光源从其所在位置向四周发射光线点光源不以一个对象为目标使用点光源以达到基本的照明效果（1） 创建点光源ll 视图(V)→  渲染(E)→  光源(L) → 新建点光源(P)l 在命令提示下，输入 pointlight指定源位置 <0,0,0>:输入要更改的选项 [名称(N)/强度因子(I)/状态(S)/光度(P)/阴影(W)/衰减(A)/过滤颜色(C)/退出(X)] <退出>（2） 创建目标点光源步骤1) 在命令提示下，输入 LIGHTINGUNITS 并将其值设置为 0 以使用标准光源 2) 在命令提示下，输入 TARGETPOINT 3) 单击图形以指定光源位置 4) 单击以指定目标点 5) 在命令提示下，输入 n 并输入一个名称此名称将显示在特性窗口 中 6) 通过输入选项，可以继续指定特性，也可以退出并以交互方式设置特性如果使用交互方法，则可以在操作过程中查看更改结果 7) 按两次 ENTER 键退出命令2. 聚光灯聚光灯（例如闪光灯、剧场中的跟踪聚光灯或前灯）分布投射一个聚焦光束。

聚光灯发射定向锥形光可以控制光源的方向和圆锥体的尺寸像点光源一样，聚光灯也可以手动设置为强度随距离衰减但是，聚光灯的强度始终还是根据相对于聚光灯的目标矢量的角度衰减此衰减由聚光灯的聚光角角度和照射角角度控制聚光灯可用于亮显模型中的特定特征和区域自由聚光灯与聚光灯类似聚光灯具有目标特性创建聚光灯的步骤1. 在命令提示下，输入 LIGHTINGUNITS 并将其值设置为 0 以使用标准光源 2. 在命令提示下，输入 spotlight 3. 单击图形以指定光源位置 4. 单击以指定目标 5. 在命令提示下，输入 n 并输入一个名称此名称将显示在特性窗口中 6. 通过输入选项，可以继续指定特性，也可以退出并以交互方式设置特性如果使用交互方法，则可以在操作过程中查看更改结果 7. 按两次 ENTER 键退出命令 3. 平行光平行光仅向一个方向发射统一的平行光光线可以在视口中的任意位置指定 FROM 点和 TO 点，以定义光线的方向使用不同的光线轮廓表示每个聚光灯和点光源在图形中，不会用轮廓表示平行光和阳光，因为它们没有离散的位置并且也不会影响到整个场景平行光的强度并不随着距离的增加而衰减；对于每个照射的面，平行光的亮度都与其在光源处相同。

可以用平行光统一照亮对象或背景创建平行光的步骤：1. 在命令提示下，输入 LIGHTINGUNITS 并将其值设置为 0 以使用标准光源 2. 依次单击视图(V)菜单 →渲染(E) → 光源(L) → 新建平行光(D) 在命令提示下，输入 DISTANTLIGHT 3. 单击图形以指定光源位置 4. 单击以指定方向 5. 在命令提示下，输入 n 并输入一个名称此名称将显示在特性窗口中 通过输入选项，可以继续指定特性，也可以退出并以交互方式设置特性如果使用交互方法，则可以在操作过程中查看更改结果 6. 按两次 ENTER 键退出命令平行光不显示为光线轮廓P389图11-70和图11-714. 光域网光光度控制光域网光表示现实中的分布光度控制光域网光是光源的光强度分布的三维表示光度控制光域网光可用于表示各向异性（非统一）光源分布，此分布来源于现实中的光源制造商提供的数据与聚光灯和点光源相比，这样提供了更加精确的渲染光源表示 使用光度控制数据的 IES LM-63-1991 标准文件格式将定向光源分布信息以 IES 格式存储在光度控制数据文件中用户可以在光源的“特性”选项板中的“光域网”面板下，加载不同制造商提供的光度数据文件。

光源图标表示所选择的光域网通过在命令提示下输入命令 WEBLIGHT 和 FREEWEB 可以将使用光域网的光源添加到图形中光域灯光能够以一个对象为目标，而自由光域灯光不可以使用制造商的 IES 文件创建光域网分布的步骤1. 在命令提示下，输入 LIGHTINGUNITS 并将其值设置为 1（国际单位）或 2（美制单位）以使用光度控制光源 2. 在命令行中输入 PROPERTIES 以激活“特性”选项板 3. 从“光源”面板选择“聚光灯”并将其插入到图形中 4. 选择光源特性”选项板中显示了聚光灯的特性 5. 在“常规”面板下，将光源类型从“聚光灯”更改为“光域网” 6. 在“光域网”面板下，选择空白文本框显示“浏览”按钮 7. 选择“浏览”按钮以选择 IES 文件 从 IES 文件中更改光源以使之具有光域网设置的光域网分布光线轮廓大小设置步骤：工具→选项→草图→光线轮廓设置光域网分布的测角图可直观表示电源照度如何随着垂直角度而变化但是，水平角度已固定，并且除非分布是轴对称的，否则可能需要多个测角图以描述完整分布P391 图11-75 测角图光域网是灯光分布的三维表示它将测角图扩展到三维，以便同时检查照度对垂直角度和水平角度的依赖性。

光域网的中心表示光源对象的中心任何给定方向中的照度与光域网和光度中心之间的距离成比例，沿离开中心的特定方向的直线进行测量光域网分布主要分两种：等向分布的样例、椭球形分布的样例等向分布 椭球形分布5. 阳光与天光（1） 阳光太阳是模拟太阳光源效果的光源，可以用于显示结构投射的阴影如何影响周围区域阳光与天光是 AutoCAD 中自然照明的主要来源但是，阳光的光线是平行的且为淡黄色，而大气投射的光线来自所有方向且颜色为明显的蓝色系统变量 LIGHTINGUNITS 设置为光度时，将提供更多阳光特性流程为光度控制流程（系统变量 LIGHTINGUNITS 设置为 1 或 2）时，阳光特性具有更多可用的特性并且使用物理上更加精确的。