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渲染面板材质灯光
课程目标
了解渲染基础
掌握渲染的基本概念，例如光线追踪、材质、灯光和阴影。
学习渲染面板操作
熟悉渲染面板的常用功能和参数设置，并进行实践操作。
掌握材质和灯光应用
学习创建和使用各种材质和灯光，以实现逼真的渲染效果。
什么是渲染？
渲染是指将三维模型转换为二维图像的过程，类似于用相机拍摄照片。它在电影、游戏、动画和设计领域广泛应用，帮助将虚拟世界呈现为可视化的现实。
渲染引擎的发展历程
早期渲染
从简单的线框模型到简单的着色和纹理，这些引擎奠定了现代图形技术的基石。
光栅化渲染
利用三角形网格将三维模型投影到二维平面，并在每个像素上进行颜色计算，开启了真实感图形的时代。
光线追踪
模拟光线在场景中的传播路径，实现了更真实的照明和阴影效果，开启了图形渲染的新纪元。
实时渲染
以更高的效率和更快的速度进行渲染，使实时渲染在游戏和虚拟现实等领域得到广泛应用。
渲染引擎的类型
光线追踪
基于光线追踪原理，模拟光线在场景中的传播路径。
光栅化
将三维模型投影到二维平面上，并根据像素信息进行渲染。
体绘制
基于体数据进行渲染，用于表现烟雾、云层等。
光线追踪渲染
光线追踪是一种基于物理的渲染技术，它模拟光线在场景中的传播路径，从而产生逼真的图像。
光线追踪渲染可以生成更逼真的图像，因为它能够更准确地模拟光线的反射和折射，以及阴影和环境光。
光线追踪工作原理
1
从相机出发
模拟光线从相机出发，穿过场景。
2
物体碰撞
光线与场景中的物体发生碰撞，计算交点。
3
反射与折射
根据材质属性模拟光线的反射和折射。
4
光线追踪
追踪光线直到光线到达光源或达到最大深度。
光线追踪算法
路径追踪
从相机出发随机选取光线，追踪光线与场景的交点，并计算光线与物体表面交互作用。
辐射度
模拟光线在场景中的传播，计算每个物体表面的辐射度，最终得到图像。
光线追踪的优缺点
优点
真实感强，能呈现更逼真的光影效果和材质表现。
渲染效果更接近真实世界，能更准确地模拟光线的传播和物体表面的交互。
缺点
计算量大，渲染时间较长，需要更强大的硬件资源。
需要更多专业的知识和技能才能掌握，学习曲线较高。
照明模型简介
1
环境光
环境光是一种均匀的光源，它来自所有方向，照亮场景中的所有物体。
2
漫反射
漫反射是指光线照射到物体表面后，被物体表面散射到各个方向的光线。
3
镜面反射
镜面反射是指光线照射到物体表面后，以反射角反射出去的光线。
4
折射
折射是指光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
环境光
柔和均匀
环境光模拟来自场景四周的柔和光线，使物体整体更明亮。
漫反射光
环境光通常是漫反射光，使物体表面均匀反射光线。
色调变化
环境光可设定颜色，影响物体整体色调。
漫反射
光线照射到物体表面，一部分光线被吸收，另一部分光线被反射出去。
漫反射光线以随机方向反射，导致物体表面看起来比较柔和。
漫反射光线的颜色取决于物体的材质和光源的颜色。
镜面反射
光滑表面
光线从光滑表面反射，例如金属或玻璃。
反射角度
入射角等于反射角，光线以特定方向反射。
光泽度
镜面反射的强度取决于表面的光泽度。
折射
光的弯曲
当光线从一种介质传播到另一种介质时，由于光速的变化，光线会发生弯曲，这就是折射现象。
透明度
折射会使光线穿过透明物体，例如水、玻璃和塑料。
视觉效果
在渲染中，折射可以模拟物体表面，如水面的波纹或玻璃的透明效果。
菲涅尔效应
水滴反射
在水滴表面，部分光线被反射，部分光线被折射。反射光的比例取决于入射角，这就是菲涅尔效应。
玻璃表面
当光线从空气照射到玻璃表面时，一部分光线被反射，一部分光线被折射。反射光的比例也会随入射角变化。
材质属性
材质属性是什么？
材质属性是指描述物体表面的物理特性，比如颜色、光泽度、粗糙度等。这些属性决定了物体如何反射和吸收光线，最终影响物体在渲染中的外观。
材质属性的作用
材质属性可以帮助我们更真实地模拟现实世界中的物体。通过调节不同的材质属性，我们可以创建出各种各样的材质，比如金属、塑料、木材、玻璃等等。
材质属性分类
基础属性
颜色、金属度、粗糙度、透明度、光泽度等
贴图属性
法线贴图、遮蔽贴图、凹凸贴图、发光贴图等
特殊属性
各向异性、体积材质、毛发、布料等
金属度和粗糙度
金属度
决定物体表面是否具有金属特性，影响光线反射的强度和颜色。
粗糙度
决定物体表面是否光滑或粗糙，影响光线的散射程度，从而影响物体表面的光泽度。
法线贴图
法线贴图可以使表面看起来更详细，例如添加凹凸不平的纹理，例如砖块、石头和皮革。
法线贴图包含每个像素的法线方向信息，告诉渲染器光线如何与表面交互，从而产生逼真的阴影和高光效果。
遮蔽贴图
遮蔽贴图，也称为AO贴图（AmbientOcclusion），是一
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