Cinema 4D打造逼真水晶材質(zhì)

何流

摘 要：Cinema 4D是德國Maxon Computer研發(fā)的3D繪圖軟件，以極高的運(yùn)算速度和強(qiáng)大的渲染插件著稱，Cinema 4D在目前的三維制作中應(yīng)用廣泛，在廣告、電影、工業(yè)設(shè)計等方面都有出色的表現(xiàn)。如今，Cinema 4D在國內(nèi)已成為主流3D繪圖軟件，它在設(shè)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(zhì)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(yùn)用Cinema 4D塑造出真實的水晶模型和材質(zhì)。

關(guān)鍵詞：Cinema 4D;水晶制作;繪圖軟件;3D

中圖分類號：F224-39? 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)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(zhì)的打造帶來新的難度。而水晶的質(zhì)感，不但要營造出表面不平的外表，還要重點(diǎn)營造嶙峋的外殼帶來的復(fù)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(yè)設(shè)計等方面都有廣泛的應(yīng)用，例如影片《阿凡達(dá)》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(xiàn)是很優(yōu)秀的。它正成為許多一流藝術(shù)家和電影公司的首選，Cinema 4D已經(jīng)走向成熟。下文筆者將通過一個水晶材質(zhì)案例，逐步講解如何塑造出真實的水晶模型和材質(zhì)。

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(shè)置中，將旋轉(zhuǎn)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(xiàn)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(zhǔn)備。

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

點(diǎn)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(zhuǎn)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(shè)置里，把限制到所選（Restrict to Selection）和僅可見（Visible Only）這兩個選項關(guān)掉，這一步非常重要，只有關(guān)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(bǔ)充線條，直到效果達(dá)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(xì)碎的面添加上效果器來達(dá)到效果。

進(jìn)入頁面頂端的運(yùn)動圖形（Mograph），效果器（Effector），選擇隨機(jī)效果器（Random），并將隨機(jī)效果器在圖層欄中放入水晶模型下方。在隨機(jī)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(qiáng)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(fā)現(xiàn)，有一部分面由于太細(xì)，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(jìn)行一些調(diào)整。

進(jìn)入隨機(jī)效果器變形器（Deformer）里面選擇面模式（surface），全選之后點(diǎn)擊右鍵，選擇優(yōu)化（Optimize），同時進(jìn)入隨機(jī)效果器里面的參數(shù)，把位置的XYZ從50CM調(diào)到一個非常小的數(shù)值，比如3CM左右。這時模型上的表面又有些平滑了，可適當(dāng)提高強(qiáng)度參數(shù)的大小。一個真實的水晶模型就建立完畢了。

二、材 質(zhì)

打開Cinema 4D繪圖軟件，新建一個材質(zhì)球，勾選透明（Transparency），將折射率（Refraction）設(shè)置為2，這樣折射的光線會更加細(xì)膩好看。折射率是當(dāng)光由空氣中透入寶石晶體，并產(chǎn)生折射現(xiàn)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(dāng)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(qiáng)，這就是“菲涅爾效應(yīng)”。加入菲涅爾反射效應(yīng)，可以使玻璃、瓷器、水面等物體的反射顯得更真實。

至此，材質(zhì)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(fā)現(xiàn)又出現(xiàn)了一些問題，畫面上出現(xiàn)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(shè)置里添加全局光照（Global Illumination）和環(huán)境吸收（Ambient Occlusion）。全局光照是將物體作為自發(fā)光光源，自發(fā)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(fā)光對象。

在全局光照設(shè)置下有三個參數(shù)：

1.準(zhǔn)蒙特卡洛（Quasi-Monte Carlo）：蒙特卡洛在數(shù)學(xué)中是一種隨機(jī)算法的總稱，在渲染時，計算機(jī)會對區(qū)域中每個像素點(diǎn)進(jìn)行采樣（暴力算法）。

優(yōu)點(diǎn)：最精確

缺點(diǎn)：慢、容易出現(xiàn)噪點(diǎn)

2.輻照緩存（Irradiate cache）。

優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：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(chǎn)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(kuò)大數(shù)值可以產(chǎn)生通透感。

在這里選用渲染較快的輻照緩存（IR CACHE）。

環(huán)境吸收則是為了增強(qiáng)細(xì)節(jié)，增加三維渲染的真實感，并且還能增加全局光照的渲染質(zhì)量，兩者是相輔相成的。

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

四、小 結(jié)

Cinema 4D在創(chuàng)建透明材質(zhì)上，效率高而且簡單易上手，只要掌握好材質(zhì)的特性，多加運(yùn)用參數(shù)設(shè)置和貼圖，多觀察自然真實的物品，仔細(xì)思考在三維軟件中，利用什么樣的貼圖來表現(xiàn)這些細(xì)節(jié)，做到優(yōu)化，如何用材質(zhì)的屬性和參數(shù)去模擬表現(xiàn)它，就能創(chuàng)造出符合現(xiàn)實的材質(zhì)貼圖。日積月累，對于各種材質(zhì)的運(yùn)用才會更加爐火純青。

[責(zé)任編輯：艾涓]