The Science Of CG 渲染背后的科学
动画制作知识：制作特效的科技和技术
动画制作知识：制作特效的科技和技术随着科技的迅速发展，动画制作的特效技术也越来越先进。
制作特效的科技和技术主要包括计算机图形学、渲染技术、物理模拟、模型制作、动态解算、动画混合、视觉效果等多个方面。
今天我们将一一为大家介绍这些技术，并且了解它们在动画制作中的应用。
一、计算机图形学计算机图形学是一种将数据处理、计算和编程技术应用于图形和影像处理的科学。
在动画制作中，计算机图形学可以用于生成和展示模型、特效和动画，并且可以对其进行渲染和处理。
计算机图形学主要包括三维建模、纹理映射和光影处理等。
1.三维建模三维建模是将物体或空间用三维网格表示的一种技术。
在动画制作中，三维建模可以用于制作动画中的角色、场景、道具等。
制作三维建模的工具主要有Maya、Blender、ZBrush等。
2.纹理映射纹理映射是一种将图像数据贴在三维模型表面的技术，通过加入材质、贴图等来丰富模型效果。
在动画制作中，纹理映射可以用于制作动画中的角色、场景等。
制作纹理映射的工具主要有Photoshop、Substance Painter等。
3.光影处理光影处理是控制光影变化效果的一种技术。
在动画制作中，光影处理可以用于制作动画中的角色、场景等。
制作光影处理的工具主要有Arnold、V-Ray等。
二、渲染技术渲染技术是将三维模型表现为二维图像的过程，也就是特效制作的核心技术。
渲染技术主要包括光线跟踪、阴影处理、体积渲染、透明度、运动模糊、景深等。
1.光线跟踪光线跟踪是一种计算机生成图像的算法，其模拟光线和光线与物体碰撞后产生反射或折射等行为。
在动画制作中，光线跟踪可以用于制作动画中的光影效果。
制作光线跟踪的工具有Arnold、V-Ray等。
2.阴影处理阴影处理可以用于制作动画中的角色等物体与背景之间形成的阴影。
常用的阴影处理技术有Shadow Map、Ray Tracing Shadow、Voxel Cone Tracing Shadow等。
计算机图形学中的渲染算法研究
计算机图形学中的渲染算法研究计算机图形学是一门研究计算机生成和处理图像的学科。
渲染算法是计算机图形学中的重要组成部分，其主要目标是通过计算机生成真实感、逼真的图像。
本文将针对计算机图形学中的渲染算法进行深入研究，并介绍一些常用的渲染算法。
渲染算法是计算机图形学的一个核心研究领域，它涉及到光照、阴影、材质等多个方面，以及对光线如何在场景中传播、与物体相互作用等问题的模拟和计算。
在计算机图形学中，渲染是将三维场景转化为二维图像的过程，渲染算法的目标是通过模拟光线的传播和与物体的交互过程来生成逼真的图像。
渲染算法的研究领域广泛，其中最常见的一种是光栅化算法。
光栅化算法将三维物体转化为二维图像的过程分为两个阶段：几何处理和光栅化。
在几何处理阶段，渲染算法通过对三维模型的顶点进行变换、投影等操作来计算物体在屏幕上的位置和形状。
在光栅化阶段，渲染算法将三角形等基本几何元素转化为像素，并对每个像素进行光照等处理，最终生成图像。
光线追踪是另一种重要的渲染算法。
与光栅化算法不同，光线追踪算法从相机位置开始，通过追踪光线在场景中的传播和反射等过程，计算出每个像素的颜色。
光线追踪算法能够生成逼真的阴影、折射等效果，但由于计算量较大，其运算速度相对较慢。
除了光栅化算法和光线追踪算法，还有一些其他常用的渲染算法，如辐射传输算法、辐射照度算法等。
这些算法主要用于模拟光线在场景中的传播和相互作用，以生成逼真的图像。
辐射传输算法通过追踪光线的吸收、散射、发射等过程，计算出物体表面的辐射照度，从而实现真实感渲染。
辐射照度算法则通过对光线在场景中传播的散射模型进行建模，计算出物体表面的辐射照度。
为了提高渲染算法的效果和速度，学者们还提出了许多优化方法。
其中一种常见的优化方法是并行计算。
随着计算机硬件的不断发展，利用多核处理器和图形处理器(GPU)的并行计算能力，可以加速渲染算法的计算过程。
此外，还有一些其他的优化方法，如空间分割、加速结构等，都可以提高渲染算法的效率和图像质量。
计算机图形学中的三维视觉效果渲染算法原理与优化
计算机图形学中的三维视觉效果渲染算法原理与优化在计算机图形学中，三维视觉效果渲染是模拟真实世界的光线效果并通过计算机生成渲染图像的过程。
本文将介绍三维视觉效果渲染算法的原理和优化方法。
一、光线追踪算法光线追踪算法是一种基于光的物理模型的渲染算法。
它通过模拟光线从眼睛或者相机发射出去，与场景中物体相交后经过反射、折射等过程来计算最终的颜色值。
光线追踪算法的核心思想是通过反复追踪光线路径来获取场景中每个像素的颜色数值。
光线追踪算法的优点是能够模拟真实世界光线的效果，可以处理全局光照、阴影和反射等效果，并且对于复杂场景的渲染效果较好。
然而，由于其计算量较大，对实时渲染来说不太适用。
二、栅格化算法栅格化算法是另一种常用的三维视觉效果渲染算法。
它将三维场景转化为二维像素点的形式进行处理。
栅格化算法通常包括三个步骤：几何计算、光照计算和像素绘制。
几何计算的目的是将三维模型转化为屏幕上的二维坐标。
通过投影、裁剪和变换等操作，将三维模型中的图元映射到屏幕上的相应位置。
光照计算主要是根据光照模型计算每个像素的颜色值。
常用的光照模型有冯氏模型、Lambert模型和Blinn-Phong模型等，它们通过考虑光照方向、光强度和材质属性等因素来计算像素的颜色。
像素绘制是将计算得到的像素颜色值绘制到屏幕上。
这一步骤通常使用画线算法来实现，比如DDA算法和Bresenham算法。
栅格化算法的优点是计算速度快，适用于实时渲染，可以处理大规模场景。
然而，由于其是基于离散化像素的处理方式，对于光线的折射和反射等效果处理较为困难。
三、渲染算法的优化为了提高渲染算法的效率和实时性，研究人员提出了许多优化方法。
1. 加速结构加速结构是一种用于减少光线追踪算法中不必要计算的技术。
常见的加速结构有包围盒层次(BVH)和kd树等。
通过将场景中的物体划分为不同的空间区域，可以快速确定光线和物体的相交关系，从而减少冗余计算。
2. 阴影优化阴影是三维场景中的重要效果之一，但是计算阴影需要考虑光线的传播和遮挡等复杂因素，导致计算量较大。
计算机图形学中的渲染技术和实现
计算机图形学中的渲染技术和实现计算机图形学是近年来快速发展的一门学科，其在应用中已经得到了广泛的应用，如电影动画、计算机游戏等领域，其中渲染技术就是计算机图形学中至关重要的一个分支。
简言之，渲染技术就是把计算机生成的3D模型转化为真实可信的2D图像的过程。
本文将对计算机图形学中的渲染技术和实现进行深入探讨。
一、图形渲染流程图形渲染流程主要包括三个部分：几何处理、光照计算、和像素着色。
几何处理：这一部分主要负责将计算机模型中的数据转化为能够被渲染器所识别的几何图形（如三角形），包括模型构建、三角形分割、贴图映射、边缘抗锯齿等。
光照计算：这一部分主要负责将模型通过光线模拟技术进行光照计算，包括阴影、反射、折射、漫反射、镜面反射、自发光等。
在这一步中需要对光源、材料、摄像头、纹理等参数进行调整，以获取更加准确的光照效果。
像素着色：这一部分主要负责将计算机模型上所计算的颜色信息映射到屏幕上，即像素着色，可以使用许多颜色空间和方法来完成这一步。
二、渲染算法在计算机图形学中，有许多种不同的渲染算法，以下将简要介绍其中几种：1. 后向追踪光线算法（Ray Tracing）后向追踪光线算法是一种常用的渲染算法，它可以通过光线的反向追踪来生成像素颜色，并具有高质量的光影效果。
在渲染过程中，从图像平面的每个像素出发，向场景中的物体发射光线，通过射线与物体产生的相交来收集颜色和其它物理属性。
2. 光栅化算法光栅化算法是计算机图形学中另一种常见的渲染算法，它通过把三维物体映射到屏幕平面上的二维坐标上来完成渲染。
在渲染过程中，将场景中的多边形三角形化，然后使用并行处理器进行描绘、剪辑、排序和显示。
3. 辐射传递算法（Radiosity）辐射传递算法是一种特殊的渲染技术，它被用来处理光在场景中的传播和衰减。
在渲染过程中，通过计算场景中的光源和场景表面之间的辐射传递，来获得更加真实和自然的光照效果。
三、渲染引擎和工具渲染引擎是一种专门用来渲染3D图形的软件工具，常见的渲染引擎包括Blender、Maya、3ds Max等。
计算机图形学中的渲染算法研究
光栅化渲染算法的优缺点
01
缺点
02
对于复杂场景和高质量渲染需求，光栅化 算法可能无法达到理想的效果。
03
对于透明、反射、折射等特效的处理相对 困难。
04
对于非真实感渲染（NPR）的支持有限。
光栅化渲染算法的应用场景
1 2 3
游戏开发
光栅化渲染算法是实现游戏实时渲染的主要手段 之一，能够处理复杂的场景和角色模型，实现流 畅的游戏体验。
模拟真实相机的工作原理，包括镜头 畸变、景深效果、运动模糊等。
基于物理的材料模型
使用真实的物理参数，如折射率、反 射率、吸收率等，描述物体表面的光 学性质。
基于物理的渲染算法的优缺点
01
04
优点
缺点
02
真实感强：能够生成高度真实的图像，使得计算机生成的 图像与真实世界中的场景难以区分。
03
可预测性：由于基于物理原理，因此渲染结果具有可预测 性，方便艺术家和开发者进行控制和调整。
光照计算等步骤。
光栅化
将二维图形转换为像素 表示，通过扫描线或填
充算法实现。
深度测试
确定每个像素的可见性 ，消除隐藏面。
颜色混合
根据光照、材质等属性 计算每个像素的最终颜
色。
光栅化渲染算法的优缺点
优点 算法成熟稳定，广泛应用于实时渲染领域。
能够处理复杂的几何形状和光照效果。
光栅化渲染算法的优缺点
。
渲染算法的算法优化技术
01
渲染算法的优化策略
针对具体的渲染算法，采用合适的优化策略，如减少计算量、降低内存
占用、提高算法稳定性等，从而提高渲染效率和质量。
02
从技术角度谈CG视觉艺术
从技术角度谈ＣＧ视觉艺术作者：周庆刚来源：《文教资料》2009年第16期摘要：CG已渗透到整个视觉艺术领域，CG对视觉艺术设计最直接的贡献就是新的造型语言及表达方式。
在平面设计中，CG技术可以简化工作流程，并在作品中表现出丰富多样的感觉形式。
CG技术还和其它计算机技术结合发展，派生出“虚拟现实”。
同时，CG技术自身的飞速发展，也拓展出很多以前没有的视觉艺术领域。
关键词：CG视觉艺术VR数字雕绘“CG”为Computer Graphics(计算机图形学)的英文缩写，是随着计算机的诞生而兴起的一门学科，是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示的栅格形式的科学。
简单地说，计算机图形学的主要内容就是研究如何在计算机中表示图形，以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。
在二十世纪五十年代中期，一批计算机专家为了了解电脑的潜力，开始将计算机图形学的知识运用到科学模拟和视觉艺术创作领域。
到了八十年代，随着个人计算机的普及、相关艺术专业软件的开发、专业艺术家与计算机专家之间联系的加强，以交互式为特点的CG艺术开始崭露头角。
时至今日，CG艺术已广泛应用于影视、娱乐、游戏、军事、建筑、网络等各行各业。
进入二十一世纪，CG在技术上已基本进入成熟期。
目前，艺术家已可以利用CG技术来进行数字雕塑、数字绘画、自然笔触模拟、照片级渲染、非真实渲染等，利用CG来完成传统意义上的视觉艺术创作已成为完全可能。
技术上的束缚对于CG艺术家来讲已不再是一个瓶颈。
视觉艺术通常又被称为“美术”、“空间艺术”、“造型艺术”，它是一种广义的范畴，包括传统美术(诸如素描、绘画、版画、雕塑)，传播和设计艺术(诸如电影、电视、图形制作、产品设计)，建筑和环境艺术(诸如城市设计、内部和园林设计)，民间艺术，以及诸如制陶、纤维编织、珠宝等艺术品和木制、纸制与其他材料的艺术制品。
视觉艺术是用一定的物质材料，靼造直观形象的艺术，包括绘画、雕塑、建筑艺术、实用装饰艺术和工艺品等。
计算机中的图形学与渲染技术
计算机中的图形学与渲染技术计算机中的图形学与渲染技术是一门研究如何生成、处理、显示和动态变换二维和三维图像的学科。
这项技术在计算机科学、电子游戏、影视制作、工程设计等领域都有广泛的应用。
本文将探讨计算机图形学与渲染技术的基本原理、常见算法及其应用。
一、图形学的基本原理图形学是通过数学和物理原理来模拟和生成图像的过程。
它主要包括几何学、光线追踪、着色器、纹理映射和动画等方面的内容。
通过这些基本原理，我们可以创建逼真的图像，并将其应用于各种实际场景中。
几何学是图形学的基础，它研究如何描述和处理几何形状。
在二维图形中，我们可以通过点、线和多边形来描述图形；在三维图形中，我们可以使用三维坐标、向量和矩阵等来表示物体的位置、大小和形状。
光线追踪是图形学中的一种重要技术，它模拟了光线在场景中的传播和反射过程。
通过跟踪光线的路径，我们可以计算出像素的颜色和亮度，从而生成逼真的图像。
光线追踪算法包括了反射、折射、阴影和镜面反射等效果，使图像更加真实。
着色器是用来为图像中的每个像素计算颜色的程序。
它可以根据光照和纹理等信息，确定每个像素的颜色值。
常见的着色器有顶点着色器和像素着色器，它们可以实现不同的着色效果，如平面着色、纹理着色和光照着色等。
纹理映射是将图像贴在三维物体表面的过程。
通过给每个面分配纹理坐标，我们可以将预先设计好的纹理图像贴在物体表面，使其外观更加真实。
纹理映射技术可以实现细节丰富的表面效果，如木纹、石纹和金属质感等。
动画技术是图形学中的重要组成部分，它可以为静态图像添加运动和变化。
常见的动画技术包括关键帧动画、插值动画和物理模拟等。
通过这些技术，我们可以创建生动、自然的动画效果，使图像更具吸引力。
二、渲染技术的算法及应用渲染技术是通过对图形进行计算和处理，生成逼真的图像的过程。
它主要包括光栅化和光照模型两个方面。
光栅化是将几何图形转化为像素的过程，而光照模型则是计算像素颜色的方法。
光栅化算法通过将几何图形映射到屏幕上的像素网格，来实现图像的显示和渲染。
图形学中的三维渲染技术研究
图形学中的三维渲染技术研究一、简介三维渲染技术是计算机图形学领域的基础，其主要目的是将三维模型转化为二维图像，使用户能够观察到逼真的三维场景。
它是虚拟现实、多媒体和电影等领域的基石，是现代科技的重要组成部分。
本文将讨论三维渲染技术的主要原理、算法和应用领域。
二、三维数学基础在理解三维渲染技术之前，有必要了解一些基本的三维数学知识。
三维坐标系可以用x，y和z轴来表示，其中z轴垂直于x和y轴。
三维空间中的点可以用三个坐标（x，y，z）表示。
三维平面和空间的几何变换通常使用变换矩阵来表示。
例如，平移（Translation）、旋转（Rotation）和缩放（Scaling）等操作是通过构造仿射变换矩阵来实现的。
三、三维渲染流程三维渲染的过程可以简单地分为以下几步：几何建模->纹理和材质->光照计算->三维变换和投影->图像合成和输出。
以下将详细说明这些步骤。
3.1 几何建模几何建模是三维渲染中最重要的步骤之一。
它包括将三维物体表示成一系列基本几何图形（例如线、面、圆柱和球）的过程。
一般来说，这一步是由计算机辅助设计（CAD）软件完成的，例如SolidWorks和CATIA等。
在建模过程中，还需要考虑各种拓扑和犁边问题，这些问题的解决对于生成逼真的渲染图像非常重要。
3.2 纹理和材质纹理和材质是三维物体表面的属性，它们决定了物体表面的色彩、光滑度、反射率等方面。
纹理可以对三维物体表面进行贴图，例如将木材或石材的纹理贴到一个立方体上。
而材质则确定了物体表面的材质质地，例如是否是金属或塑料。
在三维建模软件中，可以自定义各种纹理和材质，也可以根据需求加载外部资源。
3.3 光照计算光照计算是确定场景中物体表面颜色和明暗的过程。
计算机图形学中的光线跟踪算法（Ray Tracing）是一种用于计算光线在场景中的传播路径的技术，它可以模拟光线从光源到物体表面，然后再到相机的路径。
通过计算交点处的颜色和明暗，可以得到渲染图像中所有像素的颜色和明暗程度。
电影特效制作中的CG技术与后期合成方法
电影特效制作中的CG技术与后期合成方法电影特效是电影制作中不可或缺的一部分，它可以为观众呈现出现实世界中无法实现的场景和效果。
而在电影特效中，CG（计算机生成）技术和后期合成方法起到了关键作用。
本文将介绍CG技术与后期合成方法在电影特效制作中的应用。
一、CG技术在电影特效中的应用CG技术（Computer Graphics）是一种通过计算机生成模拟图像的技术，在电影特效制作中有广泛的应用。
它可以实现真实感、想象力丰富的场景和角色，以及逼真的特效。
1. 建模与渲染建模是CG技术中的重要步骤，它通过对场景、角色和物体进行三维建模，制作出电影中所需的各种元素。
建模工作可以通过手工绘制或使用专业的三维建模软件进行。
而渲染则是将建模后的场景和角色投射到二维平面，制作出最终的可视化效果。
2. 粒子系统与流体模拟电影中经常出现火、水、烟雾等特效，这些效果可以通过粒子系统和流体模拟来实现。
粒子系统通过模拟许多微小的粒子，以表现烟雾、火焰等物质的流动和形状变化。
而流体模拟则通过模拟流体的运动和外形，实现逼真的水流、海浪等效果。
3. 人物动画与表情设计在电影中，角色的动画和表情是传递情感和展示故事发展的重要方式。
CG技术可以通过骨骼动画和蒙皮技术实现人物的动作设计，以及通过面部捕捉技术实现真实、生动的面部表情。
二、后期合成方法在电影特效中的应用除了CG技术，后期合成方法也是电影特效制作中的重要环节。
它通过将不同的图像元素合成为一个完整的图像，达到特效的效果。
1. 蓝/绿背景技术蓝/绿背景技术是电影拍摄中常用的一种技术，它通过在拍摄现场设置专门的蓝色或绿色背景，然后在后期将这些背景替换为实际场景或特效。
这种技术可以使角色和特效元素在画面中完美融合。
2. 多层合成技术多层合成技术是指将不同元素（如角色、特效、背景等）分别拍摄或制作，然后通过合成软件将它们逐层叠加，形成最终的效果。
多层合成技术可以实现各种复杂的场景和特效，对于特效的精细调节提供了便利。
电影中的CG特效制作技术研究
电影中的CG特效制作技术研究CG技术在电影中的应用越来越广泛，它不仅仅能够增加影片的视觉效果，更能够扩展电影创作的想象空间。
本文将基于CG技术在电影中的应用，从模型制作、特效设计、渲染处理三个方面进行探讨。
一、模型制作技术CG特效的制作离不开复杂的模型制作，而模型制作可以分为物体建模和角色建模两个部分。
物体建模所需要的软件主要有3D Max、Maya等，而角色建模所采用的软件多数为Zbrush、Topogun等。
物体建模中，制作初期往往是通过造型软件对物体进行基本建模，如简单的几何图形的建立等。
同时，角度、位置、光影等基本元素需要考虑清楚，模型本身不可存在疏漏。
而在角色建模中，通常采用的是像素造型技术，即将贴图打在几何物体之上来实现人物角色创作，而Zbrush的像素雕刻等先进技术能够更好地提升人物角色的质量和音频效果。
二、特效设计技术除了模型制作以外，特效的设计也是CG技术在电影中不可缺少的一部分。
特效在电影中可以分为特技特效和数字特效两类。
特技特效主要是指利用机械装置、炸药、火焰、烟雾、雪花等真实物体完成的特效，而数字特效则是指用计算机虚拟出的特效。
数字特效的设计包括：发光、爆炸、火焰、破碎物体、粒子特效、水流动、火车视角追踪等广泛内容。
在制作特效前，需要将要实现的效果和效果的运动轨迹设计好，因为这对后续工作的完成的成败有基础性的影响。
针对数字特效的制作，则需要熟悉如Beyond3D、Houdini、AfterEffects、Nuke等工具，能够符合各类视觉特效的预设规范，创造出最终的特效效果。
三、渲染处理技术在完成特效后，渲染处理是制作CG特效不可或缺的一环。
无论是物体、角色、场景，都需要经历模型创作、拍摄、导演选取、后期渲染这四个步骤。
影片渲染鉴别着影片整个质量的优劣，而渲染工具在制作CG特效的过程中所扮演的角色也是非常重要的。
3D Max的渲染优势在于：1、速度快；2、操作简易；3、能够输出高质量，高分辨率的文件；4、多种插件，可满足不同需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
The Science Of CG 渲染背后的科学算图要真实除了灯光, GI参数设置之外, 材质本身也是非常重要的. 成功的渲染图, 这三项因素缺一不可. 材质其实有很多不同的明暗器(shaders) :某些明暗器比较贴近真实世界的光影变化某些则是比较阳春, 在本篇的讨论串中你可以看出材质的重要. 另外RAW格式与光谱算图也有稍做讨论.这篇文章翻译自CGTALK的讨论串, 标题虽是The Science Of CG, 但主要还是围绕着CG算图/材质在讨论, 来自乌克兰的网友mister3d与playmesumch00ns 提供了非常棒的文章与插图, 所以特地选了这篇翻译成中文跟各位网友分享.-----以下翻译自CGTALK讨论串-----标题: The Science Of CG 渲染背后的科学Dtox:我不小心逛到同样标题的讨论串。
但是，为认为在那一帖中讨论的不是很多。
我简直不敢相信，那帖没有真正的深入讨论。
在那帖中有位老兄想讨论CG的物理，希望能够帮助软件操作的观念。
虽然有些人的答复都是有益的，但它并没有给任何人真正讨论方向。
有位提到想知道如何光如何运动，这样一来他就可以根据光的理论来套用在他的软件使用上。
这是我认为每个人都想要知道的。
大多数的答复是“去学一下艺术理论吧” ，或“管他的只要调整参数看起来像, 就对了” 。
虽然这样说有其原因，但我认为还有更中庸的做法。
学习传统艺术能够更了解CG原理是一个基础，但是在理论与实务之间还有其他灰色地带。
尤其是关于打灯照明技术(lighting)。
光线受到物理法则所规范，如果你能更了解这些物理学，调整CG光线时就能得心应手。
如果您是3D动画的老手，当然你会很了解怎样打灯.但是，如果你还是菜鸟的话, 除非你是学物理的或是很有兴趣, 否则你不太可能很了解打灯技巧。
例如，“平方反比定律”并不只适用于光线，如果在CG的世界里面也可以应用在照明技术(lighting)。
反平方定律就是：物体与光线的距离每增加一倍, 光照强度就是原本的四分之一。
比较有经验的艺术家会注意到这点，喔, 谁不知道这的定律呢? 但如果你看看WIP讨论板，你会发现到很多人其实忽略了“平方反比定律”。
我认为(IMO= In My Opinion)，这很重要，如果你是刚接触CG照明，并希望得到真实的算图效果。
我个人很喜欢灯光照明技术，因为我对物理学感兴趣。
讨论照明是很棒的，因为对大多数人照明是很复杂的。
cryptosporidium: 我认为这栏会是非常有趣的帖，我个人喜欢用“物理正确”的方式去做灯光照明。
但是：就我所知，只有极少数人关心物理学。
绝大部分的电影制作让你不得不用艺术的角度来调整光线。
你必须让整个效果看起来好看且有趣。
无论是物理上不正确，而且常常导演要的东西都不是物理精确的效果。
有趣的是, 如果你真的用所谓的物理精确的参数去计算CG照明/材质, 算图时间可能会百万年后才会计算完(reach astronomic values)。
我想这也就是为什么这样的主题没有受到重视。
但是，我必须同意，了解物理学可以帮助您的工作。
mister3d: 这是个好问题。
大多数用户是随意地控制参数而不是依循物理法则。
一旦了解算图物理学后，这些观念会跟着你一辈子而且能够套用到任何一种渲染器中。
光迹追踪(retracing)是以物理为基础的（模拟光的行为，但其实不是物理精确的计算），渲染器外挂的使用手册都是这样写的。
所以，其实你需要学的是物理学而不是只是CG照明。
而如果你想学习CG照明还需要你不仅需要学习CG照明, 你还需要学习传统照明。
研究这照明时, 你不能不考虑材质与相机参数。
(Image courtesy of mister3d)有分直接和间接照明的差别。
直接照明是说光线打在物体表面就停住了，因此没有光线反弹。
这绝不会发生在真实世界。
我认为，能量守恒定律可应用到任何反射材质上, 这个反射数值不能超过光源的强度，所以反射光线会比原始光源暗一点，所以光线是以平方反比做衰减。
当光线打到表面可能会发生以下情形:吸收, 反射 ,折射（或是不完全折射）。
反射或折射有可能是漫射性质或是高光性质(specular)。
如果光线在漫射性质的表面反射则会发生混色/出血(color-bleeding)现象。
如果光线在高光性质的表面反射则会发生焦散(caustics)反射的现象。
如果光线穿透折射物质则会发生折射焦散的现象。
如果光线被物质表面吸收并且产生些微漫射折色(diffused refraction), 则会发生次表面散色(subsurface scattering)现象。
而且, 材质必须要有点折色属性才能发生次表面散射现象。
吸收光是漫射折色外加漫射属性，这种现象已皮肤为例就是由水和肉构成，因此会同时有散色与折色的性质..除此之外, 还有焦散散射折射(caustics dispersion of refraction)现象，但相当罕见，钻石就有这种现象。
它看起是彩色的折射光源可能距离非常遥远，这种情况我们就不使用平方反比定律（但照我理解，他还是有衰减现象, 但为了计算方便我们不考虑衰减, 要不然我们就要把光源放在亿万英里远的距离, 就好像太阳跟地球的距离一样。
因此，我们只好省略这类光源的平方衰减性质），除非, 光源不亮也不远----我们就会套用平方反比衰减定律。
这就带出了一个非常重要的观念----场景的单位是很重要的，因为光的衰减和它所在的空间尺度有关。
光线阴影的锐利度受到光源大小所影响。
有一个定律是说: 反射优先于漫射，而折射优先于反射。
这表示，如果您有一个强烈反射材质，例如金属，您几乎看不到他的漫射效果。
因此， 100 ％的反射= 0 ％漫射。
100 ％的折射情况下----还能看到一点反射效果，但是漫射则完全看不到（这时候漫射干脆设定成黑色好了）。
所有物质表面都会反射！全世界反射率最低的物质也有0.045的反射率. 大部分的物质表面具有漫射性的反射，镜面反射则很少见。
为什么某些物质具有镜面反射而某些物质只有漫射性反射？因为任何物质表面都有许多微小的结构面(microfaceted), 这些结构不容易被肉眼观察出来，如果是镜面反射的话其微表面产生的反射射线是往同一个方向, 漫射反射则是为表面产生的反射方向是多方向的。
这世界上有两种个类型的材质：金属和其他材质。
所有材质都会有菲涅尔(Fresnel)反射效果，没错全部的材质都有！所以，你应该每次都套用这样的反射类型。
Fresnel并不是简单的衰减曲线效果：它是一开始是缓曲线, 然后在端点的地方有个陡峭的线段。
而金属有更加突出的反射属性，例如80 \ 100的反射值，这时候您的漫射应该改成黑色因为这时候的反射是优先计算的。
只有金属会有彩色的反射效果，因此，如果您需要制作任何非金属的反射效果, 它的反射就只会是黑白反射而已。
还有一个数值: 反射折射率与折射反射率，这两个数值一定会相同。
你可以在表中查到这些数值。
的这些数值会控制物体反射/折射的效果, 同样的数值在金属则是会稍微亮一点。
playmesumch00ns:景深发生原因，是因为透镜的聚焦光线来自于一个圆锥的顶点投射到底片盒(film back)。
这个圆锥的长度与物体到项机的距离, 和镜头在相机中的位置有关。
如果底片没有恰好摆在这个圆锥的顶点位置，则圆椎与底片会形成一个圆形的交错（the circle of confusion）。
这就是为何当3D的点投射到底片时会变成圆形而且影像会变的模糊。
您对物体反射的解释有点不清楚。
希望我以下解释会更清楚。
有两种类型的材质：导电材质（金属）和非导电物质(dielectrics)（其他非金属材质）。
当光子打到物体表面时，有三种情况可能会发生：吸收，反射或穿透。
1 ）吸收。
光能转化为热能，然后就消失了。
当然这不是真的消失，但在渲染时我们只关心光线而不管热能。
实际应用时, 表示任何材质都不该有100 ％的反射属性, 如果你想制作真实的材质效果。
2 ）反射。
光子从表面反弹。
实际的光子反弹方向是受到物体表面的细微几何结构(microgeometry)影响。
非常光滑的表面会产生完全相同的反射方向 (就像镜子一般)，如果是非常粗糙表面会产生散射光, 往各个方向反弹（但是不是真的往四面八方反弹）。
我们把平滑表面所产生的反射称为高光反射(specular reflections), 从粗糙表面产生的反射称为“漫反射”(diffusereflections) ，介于两者之间的反射称为“光滑反射”(glossyreflections) 。
非导电材质的反射总是与光源颜色相同，所以他们所产生的反射是“白色”的，而导导电物质则会让反射的光线带有颜色。
导电物质会反射出怎样颜色的反射光线是根据材质的化学结构与入射角度有关。
例如光子撞击到黄金表面, 比较浅的入射角所产生的黄颜色会比直接打到黄金表面的光线颜色来的不明显。
3 ）穿透光(Transmission)。
光线穿透到物质里面就是“折射” ，它使光线的运动方向改变。
确切的光线折射方向是根据材质的折射率，以及光线的入射角。
表面的细微构造可能会导致光线往多个方向分散运动，就好像漫反射或光泽反射(glossy)那样。
这种效应造成光线穿透毛玻璃(frosted glass)产生雾雾的效果。
只有非导电的物质(dielectrics)可以被光线穿透。
光线的穿透或是反射是根据他的入射角与物体的直射率。
我们利用菲涅尔方程式作为解释这个现象的模型。
基本上光线直接垂直打到物质表面会穿透过去，但是低的掠射角就会大部分产生反射。
上述事件只会有其中之一会发生在光子/物体表面的互动，但我们数学模型可能会导致难以想象的数值，因此, 在处理光线反应数学模型时, 我们会控制不同比例的光子做不同的反应。
因此，金属可能反射50 ％的光子，并吸收剩下的50 ％，对于玻璃来说，90 ％的光子穿透，5 ％反射，并吸收其余的光子。
这个反射规则称为规则反映了被称为能量守恒：你反射的光子不该大于入设的光子数目。
这种条件对大部分的渲染器是很麻烦的。
常见的做法是采用相加层式的BRDFs （光照模型），在明暗器(shader)里面含有漫射与高光反射的选项。
你必须确保漫射与高光反射的总和不能大于1 ，这样才能符合物理规则。
当然，这不是材质真正运作的方式真正的材料的方式行事，但是这种做法让数学式更容易处理。
据我所知，只有maxwell 与fryrender渲染器具有这样的参数。
当光线穿透到物质当中时, 就会发生次表面散射(Subsurface scattering)现象，光子会在内部弹跳。
光线在内部相互作用会造成一些能量被吸收，通常是不同波长的光线，因此，当光线最终弹出去时, 颜色会比较暗而且会带有某些颜色。