渲染的艺术——写实性建筑可视化策略

RONEN BEKERMAN是建筑可视化领域的领军人物，他在自己开办的博客上发表了许多深度教程。ARCHITIZER精选了其中一些由世界顶尖渲染艺术家撰写的指南。今天让赛诚云渲染给大家分享一篇这位大师的文章。

简而言之，我们可以将建筑可视化分成两种。纯3D写实以及非现实（NPR）的可视化，后者就其所展现的风格多样化而言是一个更加宽广的领域。

你可能会问，定义和讨论这些策略有什么重要的。有许多成功的和世界知名的艺术家采取不止一种建筑可视化策略，因此想要做好建筑可视化，并不局限于采用哪种策略。

即便如此，每一种策略都依赖于特定的技术或技能，并在工作过程中具有灵活性。考虑到这是一个有预算和时间限制的行业，你能看到对于策略的选择是多么重要。面对技术革新和不同消费者引领下的市场预期，情况更是如此。所以，就让我们通过柏林Xoio工作室的镜头来探索一种写实性的建筑可视化的策略。

Xoio由Peter Stulz 和 Lasse Rode于2006年创建。它致力于高品质，情感化的建筑和产品的可视化创作。Xoio团队由具有建筑和设计背景的人员组成。这使得团队对创造过程具有很强的理解力，并且有能力应对设计问题。

在这里，Lasse分享了他对于写实渲染的见解。这篇文章最早于2013年三月发表，因此探讨的是当时的技术和软件。然而其中的基本概念仍然具有指导意义。

介绍

我目前正在为一个商业项目做一组效果图，虽然从某种意义上来说带有些许的绘画效果，但是本文接下来所描述的规则仍然适用。我们选择成为（我们所至爱的）建筑可视化领域的艺术家，因此必须要把一切都尽可能合理地排布，这样就可以兼顾其他的方方面面，而不仅仅为了“写实”

这就是为什么这篇文章更倾向于整体上来考虑图像的设置，或我常使用的拇指法则。当然，它们并不完备，也许有更好的方法。其中的一些方法也可能曾被古典画家，平面设计师，摄影师等阐述过。所以这些法则可以被视作我日常工作中所采用的一些折衷的，基本纲要式的方法。

如果非要总结一个明确的规则，那十分重要的一点就是从动态的场景中截取一个静止的画面。这个静止的画面必须具有故事性，并在静态的一帧中进行描述，而动态场景拥有许许多多帧，还有很多运动场面来达到这种效果。因此，尤为重要的是，这张静态画面应通俗易懂，并十分精确地抓住重点。

构图

找到好构图是最难的部分，也是最重要的部分。对我来说帮助很大的是，一开始从经典构图着手，如中心一点透视等。

这里的关键是尽可能保持图面清晰易读。减少透视线的使用可以使你更快地认知图像。

当然，这一点对室内渲染和室外渲染来说是通用的，只是有的时候进行了转化。（见角点透视，也就是通常所说的两点透视）。

大多数时候我都是与摄影参考书合作，不过在一些我个人的项目中我尝试着在一定程度上重现照片。

当然，当重现一张照片时，我个人创意的投入是最小的（因为我要配合照片自身的场景），不过每次我都能从中学到一些东西，然后可以将其运用于实际项目中。

基本上，这就是做私人项目的全部意义所在——在一个不受时间、金钱和他人评论等普遍性生产制约因素影响的环境中检验与提高自己的技能。如果你学到的这些东西很有价值的话，你就可以把它们应用于其他项目之中。

选择了正确的构图之后，我还会注重“深度构图”的处理：一种将图像进行经典前景/中景/背景的分层处理。这是一种非常简单的处理，但是这真的有助于利用我们的景深知觉凸显画面重点。你应当尝试不同程度的景深处理，这是一种提升画面效果的最有效的工具之一（还有一些使用不同颜色和明度进行景深处理的方法）。

正如下面的原理图所示，这不难实现却十分有效。

在下面的图片中你可以看到这个效果是如何发挥作用的，这有助于你将注意力集中到作者设定的画面重点上。当然，这在近距离特写中更加显著，但如能巧妙地应用于大型场景，这也不失为一种强有力的方法。

你也会注意到，如果你尝试着将著名的“三分法则”应用于图像处理上，它们的构图就会变得均衡。试一试利用网格线来排列图像的主要部分，它会帮到你的。

不要认为这只是在场景中显而易见地加入一些“线”，它更是你加入到特定区域的一种关键的“故事”元素，依托这样的网格实现画面的平衡。这两张你刚刚看到的图片经过这种处理后变成了这样……

许多相机在遮光器中都拥有网格功能。当你使用Photoshop中的裁剪工具是也会显示这个网格。3dsmax在安全视图模式下也有这些网格选项……这绝对有用。

焦距

尽量避免使用小于30毫米的焦距。我经常将焦距调到35到55毫米之间。

广角被建筑可视化滥用了，因为我们总是要尽可能地在一个单一的图像中呈现更多的内容。我想提醒你我们在CG Matrix方面确实有超能力，我们可以通过剖切、隐藏或者使用相机剪辑平面，看到墙后的东西。这将有助于我们回到视图并缩减视图，从而避免广角焦距的扭曲。

不管怎样，我认为重要的是想想我们作为人类如何看待这个世界。我发现这对于塑造真实感十分重要。

每个人眼的视角都在120到180度之间。中和起来相当于130度，与鱼眼镜头的视角十分相似，可是我们实际上不能“看到”全部的视域。

我们的中心视野是40至60度，这相当于50毫米的“正常”的镜头，这与人眼所见具有最大的相似性。

你可以在Cambridge in Color网站（这是个囊括了所有与摄影相关探讨的绝佳资源）上的Cameras vs. the Human Eye这篇文章里了解更多相关知识。

建模和阴影

考虑到建模问题，这更像是个笼统的陈述，而不是一个技术手册。你真的应该使你的模型尽可能精确。采用常规的比例，使细节准确无误，这样就行了。

你真的应该强迫自己保证模型具备一定的细致程度，但要考虑这些细节在最终成果图中的可见性。如果时间允许的话，我建议细节做得越多越好，这样你之后就可以毫无限制地使用任何场景。

正如下面的截图所示，就取景距离和渲染分辨率而言，该窗口建模的精细程度已达到了合理的水平。

同样的逻辑也适用于阴影和材质。你可以通过纹理的正确使用显著提高图像质量。

现实世界是一个高反射的地方！纯漫射实际上是很难获得的，而在CG世界中，它容易使你的场景涣散。

大多数事物以某种方式反射光线，最大的区别与表面光泽度有关。想想这一点——所有的材质都应具有一定程度的反射，并且具有与其光泽度和反射槽相匹配的贴图。在这一点上不要偷懒。它对最终效果的影响很大。

我推荐阅读Bertrand Benoit博客上的“Materialism”和“Snow White’s Coffin”这两篇关于此话题的博文。那里有很实用的技巧。

自然采光

关于这个话题已经有了许多的探讨，但是我仍然推荐Peter Guthrie的有关HDRI的帖子以及Ronen Bekerman的HDR Image Based Lighting 3D Scene Setup（基于HDR图像的三维照明场景设置）这篇文章，这些都是这一领域的绝佳资源，重点讨论了作为自然化采光（结合或不结合其他光源）基础的HDR图像的使用问题。

但有一点很重要，那就是色彩控制和照明角度/漫射的问题。

例如在下面的图像中，使用三个稍微倾斜的平面可以创造最佳效果，采用噪波修改器以及发光材质来模拟我想要重建的原始照片中的光线。只有通过这种方式，才能够得到微妙的光影——墙上的阶梯状阴影和楼体后面的圆形部分。

色彩平衡

为实现场景中白色的平衡感，你应该注意，只有图像中最亮的点才能达到几乎纯白的颜色。渲染图中其他的白色应当在大概190 到 220之间。你也应该尝试让更深的色调在你的图像中发挥作用。永远记住，要让图面看起来平衡，不要存在过多曝光过度或曝光不足的区域。

在这里值得注意并理解的一个要点是，世界除了充满着反射，也是一个充满了灰色的地方。也许听起来有点沮丧，但是这不意味着它给人灰色的印象……只是说到处都是灰色的阴影（有人说色值50）

正如上面这张图所示，场景中唯一纯白的地方是过度曝光的窗口。其他所有东西（一旁的棕色物体）都介于黑色和浅灰之间。甚至白色墙面也不是白的。当然，这个图像一开始就有点昏暗，但是你仍然把墙看作是白色的。

在你的图像中，暗区和光区的分布也是一个相对的事情。你应该记住这一点。下面这张图很好地显示了同样的灰色放到图像的不同区域中的效果。注意梯度内的区域…灰色正方形看起来本身有色彩梯度！但事实并非如此。每一处颜色的RGB 都是110。

要使你的图像在色彩上保持一致，就要有一个清晰的色彩概念。最简单的方法当然是拥有所有深浅不同的灰色和一个关键色，但是相关理论很多，由于篇幅限制我不能很深入地探讨。

我前段时间做了这个Casa Barragan系列。每一个都有自己的色彩，但它们都有出自同一个系列的感觉。考虑Barragan的建筑和色彩运用，将其应用于这些渲染图的配色中，这使我能够使它们都成为一个色系。

渲染

网上和其他地方都能找到很多关于这个主题的资源，而且我相信有很多人比我知道的更多，但是我想分享一些我个人对此的见解。如果你想做写实风的效果图，我发现有一个真的很重要的东西，那就是颗粒感。

别害怕！细小和微妙的颗粒会使你的图像看起来更具照片的真实感。过于干净光滑的外观有时会让人一眼就看出来是计算机做的图。具有讽刺意味的是，使用较低的渲染设置有助于获得这种颗粒感。我们来看看Sarah Dorweiler的一张图。你可能在Ronen Bekerman的论坛见过她的作品。她是一个3D可视化艺术家，在柏林工作。

她告诉我她的主要建模工具是SketchUp，渲染工具是Indigo Render 。它有一个无偏差的渲染引擎，这也值得注意。无偏差渲染的主要优点是细节清晰，而这些渲染引擎的工作方式会产生细微的颗粒感。一开始产生许多噪点，但在渲染过程中会得到清除。你很少会得到百分之百的融合效果——于是总是可以产生一些噪点。

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在这张图片中你可以感觉到这一点：它不仅是一张漂亮的图片，还拥有一种“砂砾”感，非常有质感。

我要用三张椅子这张图片来做一下测试。

我给场景中的所有东西都附了一个标准浅灰色着色器。这个场景实际上非常压抑，因为开窗很少，进入房间的光线很少……只有前面的小窗户和左侧的大门，所以光线在这些地方有很多反射。我在穹顶处采用了HDRI为场景照明。灯光细分设置为64。

我做这些测试时使用了800的分辨率，541像素，四核i7的计算机（我们的工作室最慢的机器）。首先，我试了一下标准光照图/光缓存技术。如左下图所示，用默认设置进行渲染会极大地降低品质。到处都是斑点，几何形和细节几乎全部丧失了。

切换到LC中的过滤和光照贴图中的细节增强选项时，图像（右下方）看起来好多了。尽管仍然有一些斑点的问题。它的渲染时间很长。

在一次尝试中，我调节了发光贴图的设置，使其更加精细，并且使用了更大的半球细分值。效果好了些，但是靠近窗户的地方处理得很难看。渲染时间竟然上升到4.5小时。一个解决方案是增加一些天窗，但这也不会提高渲染速度。

V-Ray也可以在一个无偏差的模式下运行。你必须同时设置GI引擎来进行灯光缓存，将细分设成最大值(65000)，并将样本大小调为0。将模式更改为渐进路径追踪（PPT）。渲染过程看起来像下面右边这张图像（类似于其他无偏差效果图）

运行之后会得到下面左侧这张图。所需的渲染时间很长——八个小时——但是最终，效果相当好，我觉得。它的颗粒感适中，渲出来的细节很好看！说到无偏差渲染，我们不应该忘记最新的GPU技术。你可能听说过辛烷值渲染，这在近年来有很大的发展。我也尝试过这个，看起来真的很有前景。

在下面右侧这个案例中我用V-Ray RT中的CUDA引擎测试了这个场景。在我目前配备的拥有1344 CUDA游戏处理器的工作站中我安装了GTX 660 Ti。正如你所看到的，一个小时的渲染成果跟八小时的PPT效果差不多；甚至比后者效果更好。