【C4DtoA 05】Arnold渲染器：灯光详解（上）

Tips： 共计约3700字，预计阅读用时10min，实践用时40+min；

多图预警

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Arnold灯光种类

Arnold有多种灯光类型：

Cylinder_light（圆柱形区域光）
Disk_light（圆盘形区域光）
Distant_light（平行光）
Mesh_light（网格灯光）
Photometric_light（光度学灯光）
Point_light（点光）
Quad_light（方形区域光）
Skydome_light(天光)
Spot_light（聚光灯）

为了更方便使用，我们可以将界面设置为以下结构：

一、Quad_light（方形区域光）

不同灯光属性不同，但不会差很多，我们先来看一下方形区域光属性：

1、新建一个方形区域光：插件→C4DtoA→Arnold light→quad_light，并调整方形灯光位置，打开IPR Window，默认设置下可以看到：

2、选中灯光，可以调出灯光属性栏

【Main】：

Color（颜色） 控制灯光颜色，可以使用constant（纯色）或texture（贴图）以及shader network（着色器网络）来定义，后续再详细介绍；
可使用Exposure（曝光）进行场景亮度的大幅调整，使用Intensity（强度）进行微调；
灯光尺寸越大，阴影越虚，反之越实；
Resolution（分辨率）与灯光贴图有关，尽量将该值设为与图像分辨率一致，这样可以渲染的更快，噪点更少；
Cast volumrtric shadows（透射体积阴影）定义了是否在场景中显示体积散射的阴影；
Sample（采样）控制阴影和直接光照的渲染质量；
Normalizer（标准化）默认开启时，调整灯光尺寸不会影响场景亮度，仅影响阴影虚实；关闭时便会影响场景亮度，灯光尺寸越大场景越亮；
Volume samples（体积采样）与体积散射无关，是作用于体积对象的；如果要提高体积散射的质量，需要提高的是体积散射材质的采样；
Indirect（间接）控制着灯光对于光线反弹的作用

p.s.上述参数后续都会有详细讲解。

【Detail】：

Temperature（色温）6500k代表“正白色”，数值越高，颜色越冷，反之越暖；
可以使用Temperature来定义灯光颜色，这样比直接使用Color要更为真实；
注意：开启使用色温后，会将原来设置的灯光颜色（或贴图）覆盖；
Light filters（灯光滤镜） 可以使用各种滤镜来影响灯光

【Project】：

可以使灯光Include（包含）或者Exclude（排除）某些对象。

Cylinder_light（圆柱灯光）和Desk_light（圆盘灯光）参数设置与方形灯光类似，不多赘述。

二、Mesh_light（网格灯光）

网格灯光允许将任意对象作为光源。

1、新建网格灯光，新建一个圆环并缩小一些，然后将圆环拖拽到灯光主菜单属性栏中的Mesh：

2、勾选Light visible (灯光可见)后，可以在渲染图中显示灯光形状：（上图中未勾选，所以只能看见灯光反射，看不到灯光形状本身）

3、除了将对象拖拽带Mesh栏中外，还可以通过给对象加标签的方式建立网格灯光：（多用于不规则形状）选中对象→右键→C4DtoA标签→Arnold Mesh Light→勾选灯光可见：

亦可以使用色温控制灯光。如果在渲染中，灯光本身没有很明显的显示设置的颜色，是因为亮度或曝光度太高，降低亮度或曝光度值便可清晰看见（如图中橘黄色灯光本身色彩不明显，因为亮度和曝光度值很高；蓝色灯光本身颜色明显，因为亮度和曝光度值低）。

也可以使用Arnold标准材质将对象变成光源：

① 新建Arnold标准材质standard_surface→材质菜单栏中，设置Base权重为0，Specular权重为0，Emission权重为1（或更高）：

② 材质编辑器中Emission设置为4，然后将材质赋予灯管，并渲染，可以看到，即使在渲染设置中Diffuse采样为10的情况下，依然会有部分噪点，并且这种方式不会产生间接照明：

总结：请尽量使用网格标签的方式将对象转为光源，除非极其特殊情况下使用Emission（自发光）材质，自发光材质不仅噪点多，渲染慢，而且没有间接照明。或者使用Mesh_light，将对象拖到Mesh里面即可，但是还是使用标签更方便。

三、Spot_light（聚光灯）

通用功能同前面灯光，不多赘述。

1、新建一个Arnold spot_light→摄像机→设置活动对象为摄像机：（可以理解为：当前视角即为聚光灯所在位置。要在选中灯光的状态下设置摄像机。P.S.我觉得这个功能并没有什么卵用，完全可以自己调角度，但是还是要告诉你们是有这种操作的。）

2、下面看一下聚光灯的特殊参数设置：

Cone angle（锥角）定义聚光灯的光线发射范围，锥角越大，范围越广；
Penumbra angle（暗角）定义聚灯光的暗角范围，灯光强度从中间到四周逐渐衰弱，提高该值可以得到更加柔和的衰减边缘；
Aspect radio（纵横比）可以利用该值得到椭圆形聚光灯；
Drop off（衰减）定义灯光从中间到四周的强度变化（类似于暗角）；
Radio（半径）等同于区域光的尺寸，该值越大阴影越虚；如果取消Normalize（标准化），该值还会影响场景亮度，值越大，场景越亮；
Lens radius（镜头半径）聚光灯默认是从一个点射出的光线，提高镜头半径的值，相当于在灯光前放置了一个镜片，光线会透过镜片射出：

为了更好的看到镜头半径的效果，可以创建一个体积散射材质： 创建→Arnold→Volume→Atmosphere→Atmophere_volume，然后将创建的体积材质拖拽到渲染设置中的Envirnoment→Atmophere栏，如下图：

通过上图，我们可以清楚的看到镜头半径的作用效果。提高镜头半径的值还会使光线更加平行。

Roundness（圆度）类似于PS中的圆角，该值为1时，聚光灯为圆形；该值越小，聚光灯越“方”：

四、Distant_light（平行光）

指来自远处光源的平行光束，常用来模拟太阳光。平行光的位置无所谓，关键是它的朝向，平行光中有一个角度参数Angle，可以理解为灯光的尺寸，只不过单位是角度而已，提高该值会使阴影变虚，如果要模拟太阳光，建议值为0.5，这样可以得到真实柔和的阴影。

下面我们来具体看一下效果：在准备好的场景中新建Arnold sky，然后新建Arnold Distant_light,旋转调整灯光角度：

在调整的过程中可尝试移动平行光的位置，对灯光没有任何影响。旋转调整平行光的角度时，可以清楚看见窗户透射过来的光线会随着角度的变化而变化。
调整灯光属性中的Angle值，可以看到阴影的不同变化。值越大，阴影边缘越柔和：

五、Point_light（点光）

等同于C4D中的泛光灯，可将其变为球形灯光（调节Radius），物理规则相同，光源尺寸越大，阴影越散。

六、Photometric_light（光度学灯光）

非常特殊但却很实用的灯光；
允许使用现实中的IES灯光配置文件改变灯光的分布及传播方式；
借助IES文件，可以模拟现实中各类灯具的复杂照明效果；
可以尝试用不同的IES文件来改变灯光外形，IES灯光大概长这样↓：

新建一个Photometric_light（光度学灯光）→载入IES文件：

渲染场景，打开图片查看器，我们可以看到，图片中有很多“亮斑”，我们称之为“萤火虫”：

可以通过Clamp（限制）来消除，具体操作后续再说；或者提高采样；但是更好的方法是关闭IES灯光的间接照明：Light→Main→Indirect：0

七、Light_filters（灯光滤镜）

滤光镜是指可以改变灯光某些属性的着色器
Arnold提供了四种灯光滤镜：barndoor 、gobo 、light_blocker、light_decay
提供的滤镜中，只有部分比较有用，有些滤镜用处并不是很大
这些滤镜并非适用于所有灯光类型（e.g.barndoor对于平行光就是不起作用的）
要使用滤镜，直接将其拖拽到灯光细节栏→light_filters中即可

1、barndoor

创建barndoor，并将其拖拽到聚光灯细节栏。
barndoor可以定义灯光的形状，有上下左右四个控制点，每个控制点有三个参数，前两项控制位置，后一项控制边缘柔和度：

调整各项参数可以在IPR 窗口中清晰的看见其作用，大家可以自己试一下，这里就不再赘述。

2、gobo

gobo的作用与barndoor类似；gobo只能作用于聚光灯，对其他灯光无效。
gobo在现实中指放置在灯光前面用于改变灯光形状的物理传感器，产生的效果类似于“幻灯片”。

新建gobo滤镜并将其拖拽到聚光灯细节栏。为了更为直观的看到其作用，我们首先来定义一个Slide map（投射图片）:双击材质打开材质编辑器 → 打开节点编辑器 open network editor → 新建image节点 → 加载事先准备好的图片fpattern.png → 将其连接到silde map：（关于节点编辑器后续会有详细讲解，这里简单理解就好）

在IPR窗口中可以看到，实际上上述步骤就是把图片透过聚光灯投射下来，类似于现实中的“投射影片/幻灯片”。

gobo有5种混合模式：blend、repalce、add、sub、mix ：

blend为默认的gobo效果； replace将幻灯片映射正片叠底于光源（幻灯片在上，光源在下）； add将光源正片叠底于映射（光源在上，幻灯片在下）； sub反转幻灯片映射的RGB值； mix将结果平均在聚光灯和幻灯片映射之间。

关于gobo中的其他参数： Density（密度） 提高密度值，透过来的光会更少，场景会变暗；还可以对Slide map进行旋转、缩放等操作；如果scale时调整数值无法正常显示，是因为在warp中选择了clamp模式，变换一下模式即可；其他参数其实用处不大，效果也很明显，这里就不多赘述，大家可以多试一下。