三维渲染技术

《三维渲染技术》教学大纲

课程名称：三维渲染技术

课程类型：专业方向课

课程编号：134073

学时数及学分：总32学时，2学分，其中讲课8学时，上机24学时。

教材名称及作者、出版社、出版时间：《数字绘图的光照与渲染技术（第2版）

》，[美]波恩著，杜静芬译，清华大学出版社，2008年版。

本大纲主笔人：刘云安

本大纲审定人：数字媒体学院学术委员会

一、课程的目的、要求和任务

《三维渲染技术》是高等院校数字媒体技术本科专业开设的一门重要专业方向课。通过本课程的教学，应达到以下目的和要求：

掌握灯光、材质的基本理论知识；学会使用vray渲染器的安装、参数设置等，并完成照片级渲染；了解反真实渲染和程序纹理贴图；学会简单的shader编写。

本课程属于3d图形设计制作的后期阶段，内容涉及材质、灯光、摄像机以及整个渲染模块，不仅知识庞杂，而且交叉点很多，在整个图形设计制作中具有非常重要的地位。作为一门技术性很强的课程，本课的学习需要大量的实践练习，这样才能更为熟练的掌握这门技术。

为达到上述目的和要求，在教学内容和课程设置上，应注意以下有关问题：

1、该课程按照从简到繁、循序渐进、整体系统的原则进行教学，将课堂讲授、案例分析和实践作业三者相结合，既注重理论基础又注重技术操作。

2、堂上授课、集中讨论、分组实践的方式进行教学。

3、知识量共计8个大知识点，平时作业不少于4次，期末作品1部。

二、课程主要内容及学时分配

第一讲光照设计基础与最佳实践（4课时）

一、光源类型。了解点光源、聚光灯、平行光、区域光、模型光、环境球、环境光等

光源类型及其特点。

二、灯光的控制与选项。了解灯光的衰减、漫反射与镜面反射、灯光链接、Cookie等

选项。

三、灯光制作规范。学会开始进行灯光设计的时机的把握，以及灯光的命名与版本管

理的工作。

四、光照设计基础实验

第二讲阴影和遮挡基础知识（4课时）

一、阴影的视觉功能：定义空间关系、展现不同的角度、增强构图、增加对比度、暗示

屏外空间、整合元素。

二、何种光线需要阴影。掌握二级阴影、阴影大小与透视、阴影算法、深度贴图阴影、

光线追踪阴影、硬阴影与软阴影、硬光线与软光线等知识。

三、遮挡。掌握环境光遮挡、伪阴影等知识。

四、光照控制与选项实验

第三讲环境与建筑的光照（4课时）

一、学习日光、天光、间接光、夜景、实际光源等灯光类型的照明特点。

二、模拟间接光。学习光能传递算法。掌握光子贴图、最终采集与焦散的知识。

三、全局光照

四、环境光遮挡

五、阴影的视觉功能与算法实验

第四讲生物、角色与动画光照（4课时）

一、光影造型：方向性、清晰度、三点照明。

二、光的功能：主光、补光、反射光、轮廓光、Kicker照明、镜面反射光。

三、给动画中的角色照明的若干问题解析。

四、光照中的遮挡实验

第五讲纹理贴图（6课时）

一、材质与贴图的关系，程序纹理贴图的优势

二、使用程序贴图模拟地形环境

三、使用程序贴图模拟光线的焦散

四、使用程序贴图实现反真实渲染

五、metalRay shader material

六、全局光照与焦散实验

第六讲shader简介（2课时）

一、实时渲染管线

二、顶点着色与像素着色

三、着色器语法简介

四、着色器的编写与测试

第七讲vray渲染器基础知识（6课时）

一、主流渲染器介绍

二、vray的安装与基本参数面板介绍

三、vray的全局光照、软阴影、动态模糊、天空光学习

四、vray灯光与材质

五、vray半封闭室内空间渲染

六、vray产品渲染

七、光影造型实验

第八讲渲染与合成（2课时）

一、渲染输出批处理渲染

二、元素渲染

三、渲染时间与质量的平衡、分布式渲染

四、校色

五、合成

三、与其他课程的关系

本课程与《虚拟现实技术概论》、《人机交互技术》、《数字特效》等课程具有密切的学术关联。这些课程之间既有理论上的相互联系，也在实际操作上具有千丝万缕的关系。学生可以在这些课程之间进行知识与技术的相互迁移与会通，将有助于学生图形渲染能力的提升。

四、考核方式

1、期末交渲染作品考查，占总成绩的60%；

2、平时成绩（出勤、课堂作业等）占总成绩的40%。

五、参考书目

[1]《数字绘图的光照与渲染技术（第2版）》，[美]波恩著，杜静芬译，清华大学出版社，2008年版。

[2]《水晶石影视动画精粹:Maya & mentalray影视动画渲染》，水晶石教育、飞思数字创意出版中心，电子工业出版社，2012-02出版。

六、课程所需设备

Pc计算机，多媒体教学系统