纯干货：种梦C4D宝典——高级材质渲染案例（三）
前两周我分享了两篇高级材质案例文章——《高级材质案例（一）》《高级材质案例（二）》，我认为，要想渲染出真实的效果，都需要从底层了解渲染原理、布光原理、物理规则、需要用心观察生活。
在种梦群的沟通中，我发现很多设计师总想着寻找捷径，寻找偷懒的办法，下载些预设、材质球用一下，盲目的跟风，其实这样根本走不远。想成为优秀的设计师、总监级别的设计师，我会给你以下建议——平面技术的深刻理解、三维技术的加入以及品牌思维的渗透，这是最重要的三个方面，同时，学会独立思考同样很重要，努力不是装出来的，因为结果不会跟你一起演戏。
好了，现在一起来了解关于“渲染”的原理。
一、渲染原理介绍
1、渲染原理分析
只要掌握物理规则，就会发现C4D默认的渲染器和渲染插件都是类似的。根据能量守恒定律，对于光线来说，它只对物体表面做三件事：吸收、反射、透射（折射：是指光线穿过物体内部的现象）。例如没有被反射的光通过折射进入玉石的子表面层，光进入这些层之后部分被吸收获得颜色和散射，再从玉石中入射点附近的出射点射出。而这个过程就会产生次表面散射的效果，俗称3S）。
微观结构是指用显微镜观察到的物体表面细节，所有的微观结构组成了物体的整体表面。渲染时计算机不会直接计算这些微观结构，而只会整体呈现出结构（即放大出细节，缩小不出细节），具体的做法是忽略细节，使用一个参数来定义整体的粗糙度，而用户就只需要使用粗糙度参数来定义微观结构。同理，因为所有物体的表面并非光滑，用户可以使用凹凸参数来模拟真实的物体表面。
真实的物体材质是具有多种属性的，它们是相互结合在一起的。例如塑胶，有些时候是具有透明属性，同时也会具有3S属性。而这些属性构成了真实世界、真实物体的基础部分，当然三维软件中都有与之对应的通道。就像煮菜一样，如果原料（通道）搭配得当，煮出来的菜就会很美味，同理材质就会很真实，要是盐放多了（搭配失调）材质就会不好看了。
漫反射（漫射）是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象。人眼之所以能看清物体的全貌，主要是靠漫反射光在眼内的成像。简单来说就是光子反弹进入了我们眼睛，因为我们的眼睛视锥细胞可以识别不同波长的光线。而不同的波长就代表着不同的颜色，就等同于在C4D的反射层设置漫射，而放弃传统材质中的颜色层。（延伸阅读：《纯干货：色彩入门宝典》）
在C4D R19新加入的PBR材质中，已经默认把颜色层取消勾选，而是把反射中加入一个漫射，这样的做法其实是更加符合真实的物理规则。而同理在C4D R18时，我们同样可以通过这样的做法优化我们的工作流程，做出更加符合物理规则的渲染作品。另外，渲染器在计算漫反射时，是计算光源发出的光线与面法线之间的夹角，这样做的好处是加快计算和渲染速度。当然这个只是针对漫反射计算，如果你开启了GI（全局光照），又或者你使用了反射，那计算机就需要计算进入眼睛的所有光子。
菲涅耳（Fresnel）是指反射强度会随着视线夹角而变化（即中间最弱，四周最强）。在使用时可使用物理，默认折射率为水。三维（软件）世界与真实世界的物体分两种——导体与绝缘体。菲涅耳一般使用预设即可，分为导体（导电，比如金属）和绝缘体（不导电，比如冰块）。绝缘体支持反射、吸收、透射（折射）而导体只支持反射和吸收（取消颜色层）。例如金属，它的反射很高，但是如果给金属表面上了一层颜色，例如是车漆，那它就属于绝缘体了，就需要添加漫反射（漫射）了。
真实世界中100%吸收是不存在的（所以纯黑色是不存在的），唯一能够吸收所有光线的物体只有黑洞。黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸（一个物理概念）速度大于光速。简单来说就是以光的速度前进，也出不来。从而就会得到纯黑色。输出能量不能大于输入能量，简单来说就是反射+吸收+折射的能量和不能超过100%（所以纯白色是不存在的），一般设置黑色和白色的亮度是80%左右，当然如果在做一些产品可视化设计时，为了视觉效果我们可以设置纯黑和纯白，这就是在你了解了物理规则之后，可以尝试去打破它。
2、灯光原理分析
首先我们需要知道，在三维软件中，光线是从摄像机发出而非灯光，为什么呢？我们知道在真实世界里，灯光由光源发射光子。而三维软件中是由摄像机发射光子然后搜索光源。在真实世界中，我们以太阳为例，它会将光子发射到世界各地。因此如果是由灯光发出光子的话，它将需要计算所有的光子，因为它并不知道哪些光子是重要的，对渲染结果是有作用的，哪些是不重要的。对于一个光源来说，实际上只有很少的光子进入了我们眼睛，因此渲染器实际上做了很多无用计算。于是有一些聪明的人用一种逆向思维，使光子从摄像机发出，然后去搜索光源，从而减少计算量，只让计算机计算进入眼睛的光子。
在三维软件（以C4D为主进行讲述）中，灯光主要分为三种，即默认灯光（三种方式：传统灯光、发光材质、天空配合HDRI）、灯光预设、插件。现实中不存在GI（全局光照），GI是用来模拟真实的光子传递效果的。如果光源足够的情况下，GI是没有开启的必要的。而在真实世界中，这些都是自然发生的。
二、实际案例分析
要事先说明的是，我会告诉你创作的思路，但不会提供完整的参数说明敬请留意。
通过对渲染原理的分析，我们可以使用球体做一个简单的渲染测试。
1、案例分析（球体）
球体案例最终效果
灯光：天空HDRI+左主灯+右副灯（直接使用发光材质代替灯光）
材质分析：取消颜色层，使用反射层中的漫射代替颜色层
渲染：使用物理渲染器（参照《高级材质案例（一）》《高级材质案例（二）》）
加入后期——导出PSD后使用PS（CR）进行处理
接下来我们进行真实渲染测试，分析两个照片级高级渲染案例。
2、容器案例分析
容器案例最终效果（开启物理景深，感觉比较真实）
天空HDRI+左主灯+右副灯+顶灯（直接使用发光材质代替灯光）
重点材质分析：取消颜色层，使用反射层中的漫射代替颜色层
渲染：使用物理渲染器（参照《高级材质案例（一）》《高级材质案例（二）》）
加入后期——导出PSD后使用PS（CR）进行处理
3、自行车案例分析
自行车案例最终效果
灯光：天空HDRI
重点材质分析：取消颜色层，使用反射层中的漫射代替颜色层；地面使用法线层，添加法线生成，模拟真实的地面效果
渲染：使用物理渲染器（参照《高级材质案例（一）》《高级材质案例（二）》）
加入后期——导出PSD后使用PS（CR）进行处理
三、总结
通过了解渲染原理、灯光原理，会发现其与物理规则息息相关，在十几年前我跟部分投机取巧的人一样，觉得学习原理很无聊，就是找到材质球用用改改就行了，后来慢慢会发现这样会让人不知不觉产生起一种依赖心理，感觉没有了预设就做不出东西了，就好像现在部分设计每次遇到新的设计需求，第一时间想到的就找素材一样的道理，这样长期下去是不可能成为一名优秀的设计师的。
设计师虽然是从事设计工作，但绝对不是只会用PS、AI、C4D等设计软件做出个设计图就可以的，在很多情况下，设计师需要是一个“通才”的角色，对世间万物都需要有所了解，这样才能做出更优秀的设计作品。成为一个更优秀的人。
最后我再总结真实渲染、照片级高级渲染中的四个关键点：
· 灯光——必须熟悉布光原理，即三点布光法；
· 材质——制作材质时，必须基于物理规则、基于以上所说的渲染原理；
· 灯光与材质——两者是相互扶持，相互成就的。以《高级材质案例（一）》的“玉石”案例为例，我可以给玉石打上偏绿色的灯光，令玉石的透射更明显；做冰块的时候，我同样可以给冰块打上偏青色的灯光，再配合青色的高光，使冰块更有灵气。另外，建议在做产品可视化设计时，最好先观察一下实物的反射行为，即观察实物或搜索相关图片等。
· 后期的重要性——作为设计师加入合适的排版，整理成作品集，一切以作品（文章）为主，尽一切办法扩充你的设计影响力，获得比他人更多的机会。（延伸阅读：《趁着假期，整理作品拿高薪》）
后记
在社会上，投机取巧的人很多，专心把一件事情做好的人很少。因此，如果你以逆向思维来思考的话，你会发现，你的优势会越来越明显，因此你的成功概率也会比别人高。在最美好的时间，为了过上心目中最美好的生活，我们就应该拼尽全力。种梦人加油！！
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灯光：渲染流程与设置、灯光系统、Gi全局光照、渲染器（标准、物理、V-Ray、Arnold）
材质：材质系统、质感表达解析、UV编辑
建模：系统对象/参数建模、曲线建模、多边形建模（低多边形建模、细分曲面建模）
运动图形：基础案例、商业实战案例、破碎实战案例
动力学：毛发、布料、刚体、柔体
动画：动画原理、基础时间线、摄像机动画
预设：GSG、Vray Studio Tools 1.3 Pro、Arnold ShaderSuite C4D
插件&软件：渲染器（V-Ray、Arnold）、流体（RealFlow、TurbulenceFD）、材质纹理（EnhanceC4D）、植物地形（Forester、IvyGrower、 Laubwerk SurfaceSPREAD）、特殊效果（MeshBoolean、Proc3durale、Voxygen、DualGraph、Jsplacement、Instant Meshes）
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期待你的参与，我们都是种梦人，我们一起加油，一起进步吧(ง •̀_•́)ง