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摘 要

第一章 光影渲染是动画渲染的重要元素 1

1.1 光影渲染影响着三维动画最终的画面效果 1

1.2 光影技术在动画制作流程中的定位 2

第二章 光影动态渲染的实现 3

2.1 光影动态渲染制作的前期设计 3

2.1.1 模型与动态设计满足渲染要求 3

2.1.2 光影效果符合现实世界的光影关系 3

2.2 光影效果的影响因素 3

2.2.1 动画场景设计与光影关系 4

2.2.2 动画表现风格与光影关系 4

2.2.3 动画时间氛围与光影关系 5

2.3 水体中光影效果渲染技术 6

2.3.1 水体中复杂的光影效果 6

2.3.2 材质属性的适应与调整 7

第三章《急救》短片光影动态渲染的应用 8

3.1 光影动态渲染制作的前期设计 8

3.2《急救》短片中光影渲染的影响因素 8

3.2.1《急救》短片中场景设计与光影关系 8

3.2.2《急救》短片中动画表现风格与光影关系 9

3.2.3《急救》短片中时间氛围与光影关系 10

3.3 水体中光影渲染技术的应用 10

3.3.1 水体中复杂光影效果的实现 11

3.3.2 材质属性的适应与调整 12

第四章 复杂光影效果的实际应用与总结 13

参考文献 14

致 谢 15

第一章 光影渲染是动画渲染的重要元素

随着计算机技术和动画艺术的高速发展，三维动画已经渗透到我们生活的方方面面。无论是在大荧幕上还是掌上移动设备上，三维动画的身影无处不在，它与我们的生活密不可分。而光影渲染技术是三维动画渲染中重要的组成元素，它影响了整部动画作品的画面效果。光影使三维动画展示出夸张，奇特和绚丽的画面，让我们印象深刻。比如在《泰坦尼克号》电影中大部分的场景在那个年代在现实角度是很难实现的，而通过三维动画渲染可以将壮观的“泰坦尼克号”邮轮展现在观众面前。如(图1.1）

图1.1《泰坦尼克号》

1.1 光影渲染影响着三维动画最终的画面效果

在绘画艺术发展的历史中，光影影响着画面构图、造型设计、颜色表现等，光影几乎影响着最终的画面效果。^[1] 随着科学技术的进步，光影艺术表现也得到多样性的发展。光影渲染主要是通过调整光线在画面中的明暗度、照射的大小及节奏、颜色等，渲染出三维的画面效果，使三维动画中的场景具有立体感；并且有烘托画面氛围、营造场景空间、表现人物性格等诸多作用。

光影渲染对画面氛围的营造有着关键作用。在比较温情的剧情下，光线的颜色较为温暖，阴影部分会显得虚化，使得整个场景的画面是柔和并且温馨的；而当在紧张刺激的环境下，灯光颜色与位置变换的迅速，色调大多会偏冷，同时阴影也会显得深沉，营造出恐惧和紧张感。这样根据故事情节发展的需要，设计出合适的光影效果，可以使观众从心理上被故事情节感染。

在光影渲染的制作中，可以调整画面的光影颜色的比例，来突出此时角色的内心活动和性格特点。例如动画电影《海底总动员》中，使用了大量的颜色冲突来表现海底的各种场景，这样不仅起到了美化和丰富画面的效果，同样使海底的危险性得到凸显。如(图1.2）当尼莫与小伙伴不听爸爸的劝告，执意要离开大堡礁去公海，画面瞬间切换到大面积的蓝色海水上，其中尼莫小小的橘红色的身躯尤为突出，形成强烈的颜色对比，使观众的心为之一紧，表现了尼莫的此时勇往直前的冒险精神和此去的危险性。

图1.2《海底总动员》

光影渲染也是加强空间纵深感的重要手段，光影的明暗对比使场景的空间感得到提升，丰富了画面前景、中景、远景，使画面的前后距离得以拉开，增强了空间层次感。在不同的动画情节中，合适的光影设计能够制作出更贴切剧情的画面效果，将观众带入剧情发展中。

1.2 光影技术在动画制作流程中的定位

三维动画软件Maya中内置了强大的光影渲染系统，在Maya使用中，制作人员通过调试灯光的各种属性来控制场景中的光影效果。制作一部三维动画需要前期、中期和后期合成三个步骤。光影渲染属于中期的最后环节，也是影响最终画面效果的重要环节。

在动画的中期制作阶段，需要通过创建灯光来完成物体的照明，场景气氛的烘托，甚至于表现角色情绪以及推动故事情节发展。在一部动画中，光影不仅仅担任着照明以及烘托物体体积感的作用。它作为动画影片的构成元素之一，与角色、场景、音乐等一样都是举足轻重的，是动画影片中不可或缺的一部分。在一些动画影片中，常常会利用光影拉开对比以及空间感。例如影片《僵尸新娘》中，地上世界的整体色调是灰暗的，饱和度偏低的，而地下世界却是彩色的，饱和度偏高，以蓝绿色调为基础增加地下世界的神秘感。如(图1.3）这与人们传统观念上形成了反差,进一步强化了影片的主题，表现了地上世界人类的冷漠与自私，引起观者的深思。

图1.3 《僵尸新娘》

第二章 光影动态渲染的实现

2.1光影动态渲染制作的前期设计

2.1.1 模型与动态设计满足渲染要求

动画顾名思义就是会动的画，画面与运动缺一不可。如(图2.1）早在两千多年前汉朝发明的皮影戏中，就已经在演绎着“动画”。它的表演方式是纯粹运用光线照到小人身上产生阴影，来来达到观赏的效果。皮影戏中的角色小人是平面的，只需要考虑到它的平面造型和颜色，并且表演的场景也有一定的限制。不同于皮影，三维动画对于模型的造型设计和角色的动态设计有较高的要求。在制作中，角色的模型制造尤其重要，模型在制作过程中布线要精确，特别是在手与面部等细节较多的位置。好的布线和造型设计在之后的角色动态表现和光影渲染中会有不错的画面表现。当光线照射在角色的面部，面部布线的准确和细腻程度尤其重要，制作精良的模型会对整部动画的渲染效果有质的提高。

图2.1 皮影戏幕后

而在动态设计上，角色的动态表现应满足渲染要求。例如当角色伸出手，去拿一张纸时，手臂伸出的动作要符合动画运动规律。在手掌和手指接触到纸张时，光线照射在纸上的阴影会打在手掌心上，这就需要将纸与手的动态关系调整得满足渲染要求，角色与物体之间的关系就显得自然。

2.1.2 光影效果符合现实世界的光影关系

现实世界中的光源主要是来自太阳，太阳的光是趋向于平行的，作为主要光源。其他的还会有各种物体之间的反射与折射，这样错综复杂的光影效果构成了我们眼中五彩斑斓的世界。在三维动画中的光源有很多种，最常用的有平行光，平行光可以很好地模拟出真实的太阳光，经常会作为主光源使用，在场景中负责“太阳”的角色。

在环境复杂的情况下会需要添加一些辅助的光源，例如在角色的面部特写时，可以使用聚光灯来增加面部的亮度；或者在场景环境较为复杂时，会添加环境光作为轮廓光来增强物体的边缘轮廓，起到增强物体立体感的作用。还有一些其他作用的灯光，如在制作路灯等自发光的物体时，可以使用点光源作为路灯的灯泡；在制作窗户外光线的效果是，可以使用区域光。这就像是在复制粘贴，利用三维软件Maya中的灯光将现实世界的灯光复制到三维动画中。

2.2 光影效果的影响因素

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