Cinema 4D打造逼真水晶材質

何流

摘 要：Cinema 4D是德國Maxon Computer研發的3D繪圖軟件，以極高的運算速度和強大的渲染插件著稱，Cinema 4D在目前的三維制作中應用廣泛，在廣告、電影、工業設計等方面都有出色的表現。如今，Cinema 4D在國內已成為主流3D繪圖軟件，它在設置透明貼圖和折射效果的過程中，比以往的三維軟件要簡潔許多，利用Cinema 4D打造逼真水晶的質感，工作效率能夠得到有效提高。本文通過水晶制作這一案例，逐步講解如何運用Cinema 4D塑造出真實的水晶模型和材質。

關鍵詞：Cinema 4D;水晶制作;繪圖軟件;3D

中圖分類號：F224-39? 文獻標識碼：A???? 文章編號：1672-8122（2019）08-0103-02

在三維后期制作中，透明材質如何制作一直是一個很吸引人的話題，比如水、玻璃、鉆石等。不同的透明物體對反射和折射率有著完全不一樣的要求，物體的流動性也為材質的打造帶來新的難度。而水晶的質感，不但要營造出表面不平的外表，還要重點營造嶙峋的外殼帶來的復雜的反射和折射，將難度又提高了一層。

Cinema 4D 目前在廣告、電影、工業設計等方面都有廣泛的應用，例如影片《阿凡達》有花鴉三維影動研究室中國工作人員使用Cinema 4D制作了部分場景，在這樣的大片中看到Cinema 4D的表現是很優秀的。它正成為許多一流藝術家和電影公司的首選，Cinema 4D已經走向成熟。下文筆者將通過一個水晶材質案例，逐步講解如何塑造出真實的水晶模型和材質。

一、建 模

首先，打開Cinema 4D，在界面中選擇立方體，長按后在跳出來的多個可選擇形狀里選擇膠囊（capsule），在膠囊設置中，將旋轉分段減少到6，封頂分段減少到1。因為水晶一般來說都是很有棱角的造型，不會出現特別圓潤的情況。高度分段也需要減少到3，為下一步制作表面凹凸感做準備。

半徑減少到30cm，水晶通常比較細長，建模的時候需要考慮到現實中的造型，才能讓模型創作出來更加令人信服。

點擊膠囊旁邊的PHONG TAG，刪掉，模型表面立刻從比較光滑的造型變成了棱角鮮明的造型，越來越接近想要的效果。

再需要制作水晶的凹凸表面了，這一步較為繁瑣。需要先將之間的膠囊選擇，按住“C”鍵轉換成可編輯對象，再選擇面模式（Polygon Mode），然后使用切刀工具（Knife），同時，在切刀工具的設置里，把限制到所選（Restrict to Selection）和僅可見（Visible Only）這兩個選項關掉，這一步非常重要，只有關掉了它們，才能在切刀切割的過程中，六個面全都被照顧到。

把這兩個選項去掉之后，就可以在畫面上用切刀工具盡情地畫出不同的線條，制造出表面破碎的效果，這一步可能畫花許多根線條，還要換角度觀看畫的效果，如果有不滿意的地方，需要及時補充線條，直到效果達到自己滿意為止。

切割工作全部完成后，物體的表面看起來還是平的，并沒有任何凹凸效果，此時需要為之前做出來的全部細碎的面添加上效果器來達到效果。

進入頁面頂端的運動圖形（Mograph），效果器（Effector），選擇隨機效果器（Random），并將隨機效果器在圖層欄中放入水晶模型下方。在隨機效果器中的變形器（Deformer）里面選擇多邊形（Polygon），效果立刻非常明顯，所有的面都扭曲得十分夸張。

圖2 完成水晶模型的最終建模效果但是太夸張了也不是本身要追求的效果，這時需要把效果器（Effector）的強度（Strength）降低，降低后造型變成了非常好看的有一定棱角但是不夸張的水晶。

不過這時候在畫面上可以發現，有一部分面由于太細，感覺被積壓的太過，所以堆在了一起，像是皺褶一樣，很影響感官，需要進行一些調整。

進入隨機效果器變形器（Deformer）里面選擇面模式（surface），全選之后點擊右鍵，選擇優化（Optimize），同時進入隨機效果器里面的參數，把位置的XYZ從50CM調到一個非常小的數值，比如3CM左右。這時模型上的表面又有些平滑了，可適當提高強度參數的大小。一個真實的水晶模型就建立完畢了。

二、材 質

打開Cinema 4D繪圖軟件，新建一個材質球，勾選透明（Transparency），將折射率（Refraction）設置為2，這樣折射的光線會更加細膩好看。折射率是當光由空氣中透入寶石晶體，并產生折射現象，其入射角正弦與折射角正弦之比值。

再將反射勾選上，將紋理加載上菲涅爾（Fresnel），簡單地講，就是視線垂直于表面時，反射較弱，而當視線非垂直表面時，夾角越小，反射越明顯。如果你看向一個圓球，那圓球中心的反射較弱，靠近邊緣較強，這就是“菲涅爾效應”。加入菲涅爾反射效應，可以使玻璃、瓷器、水面等物體的反射顯得更真實。

至此，材質就建立完畢了。

三、渲 染

首先為整個場景添加一個灰猩猩HDRI STUDIO插件，選擇里面的地板，之后場景中會自動添加上過渡均勻的白色背景。渲染之后，發現又出現了一些問題，畫面上出現了參差不齊的白色條紋，顯得水晶很假，像是紙紋一樣。

為了改變這種情況，需要在渲染設置里添加全局光照（Global Illumination）和環境吸收（Ambient Occlusion）。全局光照是將物體作為自發光光源，自發光對象效果相對逼真（比如陰影處），而且操作簡單，但做實景融合的話不能用自發光對象。

在全局光照設置下有三個參數：

1.準蒙特卡洛（Quasi-Monte Carlo）：蒙特卡洛在數學中是一種隨機算法的總稱，在渲染時，計算機會對區域中每個像素點進行采樣（暴力算法）。

優點：最精確

缺點：慢、容易出現噪點

2.輻照緩存（Irradiate cache）。

優點：緩存可以被渲染下一幀時利用，在做動畫時加快渲染速度，QMC則相反，其需要重新渲染。

缺點：部分精確度可能會損失

3.輻射貼圖：可以解決使用QMC過慢的情況，但會產生很大的緩存文件。

4.光線映射：加快速度，是解決光線過暗很有效的一種方案。

5.Gamma：擴大數值可以產生通透感。

在這里選用渲染較快的輻照緩存（IR CACHE）。

環境吸收則是為了增強細節，增加三維渲染的真實感，并且還能增加全局光照的渲染質量，兩者是相輔相成的。

添加完畢之后，還可以復制出多個不同的水晶，在三維空間里進行不同的排列，然后再進行渲染。就得到了如圖3所示的最終效果。

四、小 結

Cinema 4D在創建透明材質上，效率高而且簡單易上手，只要掌握好材質的特性，多加運用參數設置和貼圖，多觀察自然真實的物品，仔細思考在三維軟件中，利用什么樣的貼圖來表現這些細節，做到優化，如何用材質的屬性和參數去模擬表現它，就能創造出符合現實的材質貼圖。日積月累，對于各種材質的運用才會更加爐火純青。

[責任編輯：艾涓]