淺談SOLIDWORKS PhotoView360渲染技術

如果可以在產品設計階段生成高質量且具有真實感的示例影象，就可以更早地給客戶提供直觀的產品印象，為產品宣傳提供很大的助力。SOLIDWORKS自帶的渲染外掛PhotoView360可以快速完成產品的渲染，生成逼真的影象，這些影象可以直接用於產品手冊、選型手冊封面等市場營銷相關材料。SOLIDWORKS中的零件和裝配體模型有帶邊線上色、上色、消除隱藏線、隱藏線可見及線架框幾種顯示狀態，還可使用RealView和環境封閉來增加模型的逼真效果，為了得到更加逼真的影象光靠這幾種顯示狀態、RealView及環境封閉是不夠的，還需要對零件的外觀進行設定，如顏色/影象、照明度、表面粗糙度及對映，然後定義場景及布光，最後藉助PhotoView360進行渲染。

一、渲染

渲染，英文為Render，也有的把它稱為著色，但一般把Shade稱為著色，把Render稱為渲染。Shade視窗，提供了非常直觀、實時的表面基本著色效果，根據硬體的能力，還能顯示出紋理貼圖、光源影響甚至陰影效果，但這一切都是粗糙的，特別是在沒有硬體支援的情況下，它的顯示甚至是無理無序的。Render的效果就不同了，它是基於一套完整的程式計算出來的，硬體對它的影響只是一個速度問題，而不會改變渲染的結果，影響結果的因素在於基於什麼樣的程式進行渲染，比如是光影追蹤還是光能傳遞。

SOLIDWORKS提供了製作高質量逼真影象的渲染工具，使零件或裝配體的顯示逼近照片，藉助PhotoView360工具，可以直接建立SOLIDWORKS模型的逼真影象。

二、PhotoView360渲染流程

1.開啟模型載入PhotoView360(圖1）

圖1

2.應用外觀、以及貼圖

SOLIDWORKS提供了豐富的顏色外觀，可直接應用到零件上。還可以使用貼圖給模型應用警告或指示標籤及品牌LOGO等。也可以使用貼圖來有效展現模型細節而不是模型幾何體，貼圖是應用到零件及裝配體模型的2D影象。設定如圖2所示。

圖2

3.編輯佈景

佈景是為渲染提供一個渲染空間，為零部件模型提供逼真的場景效果。SOLIDWORKS佈景中的光源來自環境和線光源，它們在模型上形成反射效果並可在樓板上投射陰影。在插人了PhotoView360外掛時，佈景提供逼真的光源，包括照明度和反射，從而要求更少的光源操縱。PhotoView360中的光源來自PhotoView360主光源（佈景環境）。佈景環境為HDR（高動態範圍）影象，如圖3所示，呈球形包圍場景，生成現實光源和反射。在PhotoView360中HDR為場景提供所需要光源，設定渲染布景時只需在庫中選擇相應HDR檔案即可，新增光源只作為無法在HDR環境獲取光源的一種手段。

圖3

4.設定光源

在現實世界中如果沒有光，將會是一片黑暗，在虛擬的三維環境中也是一樣。帶有真實材質及外觀的模型如果沒有光照射，那麼所有新增到模型上的外觀也是無法看見的。因此，燈光在渲染布景中扮演著重要角色。燈光在佈景中要遵循基本布光原則，避免燈光過於混亂。對於靜幀場景可以採用傳統的三點照明法（Three-point lighting），即主光源（Key Light）+補充光源（Fill Light）+背光源（Back Light/Rim Light），如圖4所示。

圖4

三點照明法（Three-pointlight），一般用於較小範圍的場景照明。對於大場景，可以經過場景拆分成若干較小的區域進行布光。主光源模仿場景中的主要照明來源提供主要照明及陰影效果，有明顯的光源方向，一般與照相機夾角為30°~45°，同時被拉高30°~45°（圖5）。主光源會使主體物件產生陰影，呈現主體形狀，主光源雖然照亮了主體物件，但場景依然很暗，主體的陰影對比十分明顯，為此需要增加燈光來達到更好的光照效果，這裡就需要補充光源（Fill Light），用來平衡主光源帶來的明暗對比，補充光源一般放置在主光源的另外一側，與照相機同高，補充光源可以減少主光源所帶來的陰影，並向不能被主光直接照射的角落補充一些光線，可以提供景深和逼真的感覺，補充光源的亮度不能超過主光源。三點照明的第三個光源，背光源（Back Light）。背光源通常放置在主體物件背後，要有足夠角度的高度，避免背光源光線照射到照相機，其高度可根據實際情況調節，光源強度通常很小，背光源透過照亮主體物件邊緣使其與背景分離，有助於為主體塑造輪廓。

圖5

為了在PhotoView360中更好地使用燈光，必須瞭解PhotoView360中燈光的工作原理。PhotoView360光源型別，如圖6所示。

圖6

環境光源—從所有方向均勻照亮模型。如白色牆壁房間內的環境光源很強，這是因為牆和環境中的物體會反射光線。

線光源—來自於距離模型無限遠的光源。它是一種聚焦光源，由來自同一方向的平行光組成，例如太陽。

點光源—來自位於模型空間特定座標處一個非常小的光源。此型別的光源向所有方向發射光線。其效果就像浮動在空間中的一個小燈泡。利用點光源可以模仿燈泡發出的光線。

聚光源—來自於一個限定的聚焦光源，具有錐形光束，其中心位置最為明亮。聚光源可以投射到模型的指定區域。可以使用聚光燈來模仿手電筒或汽車前燈發出的燈光。

陽光—新增到模型的日光需考慮位置、時間、日期和大氣條件。

5.渲染

以上在PhotoView360中完成外觀處理（定義材質，外觀及貼圖），定義佈景及燈光之後，即可進行渲染，渲染是個反覆的過程，要得到逼真的影象，需要反覆進行調整，PhotoView360自帶的佈景照明度校樣工具，如圖7所示，此工具能夠透過在一系列校樣中檢視一系列設定的效果來選擇照明設定。每個影象均表示一個不同的PhotoView360主照明設定。使用PhotoView360佈景照明度校樣中的複合渲染可快速更改渲染明暗度、背景明暗度和佈景反射的設定，並實時檢視這些更改的預覽。