VR物理相机

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3Ds max 2009-08-18 18:25 阅读367 评论0

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vray 物理相机(2009-07-25 07:29:39)

标签：杂谈

VRay物理相机基本原理详解

2009/03/15 18:41

1. 功能

VRayPhysicalCamera（VRay物理相机）可以模拟真实相机的结构原理，包括镜头、光圈、快门和景深等。因为相机的结构比较复杂，所以先要了解一下相机的基本原理，这样学习VRay物理相机就轻松多了，如图1所示。

1. 图1

从图1中可以看出相机的基本原理是很简单的，就是在一个封闭的区域内有一个小孔，光线通过小孔照射到内部的感光材料（胶片）中就可以形成图像，图像的效果和孔（后面所说的孔径就指的这个孔）的大小与孔所通过的光的多少有关，孔越大光线就越多，在感光材料（胶片）上所得到的潜影也就越暗，最终形成的图像就越亮。当然，图像的亮度也与感光材料（胶片）接收光的时间长短有关，接收光线的时间越长，在感光材料（胶片）上所得到的潜影也就越暗，最终形成的图像也越亮

要点提示：

需要注意的是，感光材料（胶片）不是最终的照片，它是照片的负片，如图2所示，所以负片越亮的部分，最后洗出来的照片对应的部分就越暗，如图3所示。

感光材料（胶片）的明暗与接受光的强弱成反比，也就是说感光材料（胶片）在光照强的地方所形成的影像就会越暗。这一点让人很难理解，想知道原因就必须要了解感光材料（胶片）的受光原理。

胶片是由一个单层或多层的感光乳剂以及附着感光乳剂的一个透明基片组成。感光乳剂一般是由卤化银晶体组成，在基片上均匀分布，当有光照到卤化银晶体时，其结构就会发生化学变化，卤化银晶体会相互聚结起来，形成黑色金属银颗粒的聚结体，光量少的地方卤化银晶体会相互聚结也少，这样就形成了影像（负像）。负像上黑暗（厚的）部分就是曝光较多部分；明亮（薄的）部分就是曝光较少的部分；全透明部分就是没有受到光照射的部分。

上面的理论有些复杂，其实这些理论的最终解释就是相机上的孔径大小以及光通过孔的时间与最后洗出来的照片的明暗区是成正比的。

2. 图2

3. 图3

真实相机的结构要比图1中复杂，如图4所示，最主要的就是增加了镜头、光圈、快门和焦距控制等装置。

4. 图4

镜头就是接收光线的最前端部分，主要是由一片曲面玻璃或塑料制成，以凸透镜的原理聚焦形成清晰可辨的影像，而更复杂些的镜头是由称作透镜单元的两片或更多光学玻璃组成，并将所有透镜单元组装

在一起成为一个整体，它主要的功能就是聚焦光线。

光圈是控制光通过镜头的孔径大小的装置（参数），孔径越大光线通过的光就越多，感光材料（胶片）所接收的光线也就越多，最后形成影像（最后渲染的效果图）也就越亮。

快门是控制光通过镜头的时间长短的装置，它的主要功能就是控制感光材料（胶片）接收光的时间。接收光线的时间越长感光材料（胶片）的感光就越多，最后形成影像（最后渲染的效果图）也就越亮。

焦距控制装置是控制画面透视及焦长大小的，焦距分为广角、标准和长焦（望远），镜头除了可以改变画面的透视以外，还有一个主要的功能就是可以影响到感光材料（胶片）接收光的强度。广角镜头最短，光从镜头到达感光材料（胶片）的时间也最短，这时感光材料（胶片）接收光也最强。反之，长焦镜头会使感光材料（胶片）所接收的光线减少。

不同的感光材料（胶片）也会影响到胶片的感光度（接收光的敏感度），一般分为快速胶片（接收光的敏感度高）、中速胶片和慢速胶片。快速胶片适合在亮度较低的场景中使用，慢速胶片适合在亮度较高的场景中使用。

除了镜头以外，其他4个相机的装置都能影响感光材料（胶片）感光的多少，特别是焦距控制装置对光的控制，所以新的相机就将焦距和光圈两个功能用一个参数（f值体系（光圈））来控制，应用这一体系后，就可以使用一个数字来实现焦距和光圈多个参数才能得到的效果。在考虑曝光时，不必计算焦距和光圈（孔径）的关系，f值已将这些变量结合为一个单一的数。例如f/8光圈就代表到达胶片的一个确定的光量，这一数字已经把镜头的焦距和光圈的大小两项因素考虑在内了，任何两只将光圈设置为f/8的镜头，它们让胶片所接纳的光量都是完全相等的。

f/n光圈这个参数可以控制孔径的大小，n值越小孔径就越大（f为分子，n为分母，f为一个定数，分母n越小，最后的f/n就是越大，孔径也会越大，所以最后我们发现，n值的大小与孔径成反比，也可以说n值越小，最后所得到的图像（渲染的图像）就会越亮。

2 参数

物理相机的参数设置面板如图5所示。

5. 图5

（1）Basic parameters（基本属性）

type（类型）：Still camera（静态相机）主要模拟常规的静态画面的相机，也是在效果图中所用的一种相机类型；Cinematic camera（电影相机）主要模拟电影相机效果；Video camera（视频相机）主要模拟录像机的镜头。

targeted（目标）：是否手动控制相机的目标点。

film gate（mm）（胶片（mm））：是指感光材料的对角尺寸，35mm的胶片是最流行的胶片画幅，也就是常说的照片底版（负片）大小，该数值越大画幅也就会越大，透视越强，所看到的画面也越多。

focal length（mm）（焦长（mm））：控制相机的焦长，同时也会影响到画面的感光强度。较大的数值效果类似于长焦效果，且感光材料（胶片）就会越暗，特别是胶片边缘的区域会更暗，较小数值的效果类似于广角效果，透视感强，胶片就会越亮。

图6是焦长为50时的效果（类似人眼所看到的效果），图7是焦长为10时的效果（广角效果）。

6. 图6

7. 图7

zoom factor（视图缩放）：控制相机的视角大小，与focal length（mm）（焦长（mm））功能相似，只是该功能只改变画面的透视效果，不会影响到画面的感光强度。

f-number（光圈数值）：光圈数值就是控制光通过镜头到达胶片所通过的孔的大小，数值越大胶片感光就越强，反之就越弱，图8左是f-number为2时的效果，图8右是f-number为4时的效果

要点提示：

f-number中的数值是指number中的数值，最后的光圈为f/number。