撰文/北京億達(dá)四方信息技術(shù)有限公司 閆會(huì)嶺

淺談SOLIDWORKS PhotoView360渲染技術(shù)的應(yīng)用

撰文/北京億達(dá)四方信息技術(shù)有限公司 閆會(huì)嶺

如果可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段生成高質(zhì)量且具有真實(shí)感的示例圖像，就可以更早地給客戶提供直觀的產(chǎn)品印象，為產(chǎn)品宣傳提供很大的助力。SOLIDWORKS自帶的渲染插件PhotoView 360可以快速完成產(chǎn)品的渲染，生成逼真的圖像，這些圖像可以直接用于產(chǎn)品手冊、選型手冊封面等市場營銷相關(guān)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(tài)，還可使用RealView和環(huán)境封閉來增加模型的逼真效果，為了得到更加逼真的圖像光靠這幾種顯示狀態(tài)、RealView及環(huán)境封閉是不夠的，還需要對零件的外觀進(jìn)行設(shè)置，如顏色/圖像、照明度、表面粗糙度及映射，然后定義場景及布光，最后借助PhotoView 360進(jìn)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窗口，提供了非常直觀、實(shí)時(shí)的表面基本著色效果，根據(jù)硬件的能力，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，特別是在沒有硬件支持的情況下，它的顯示甚至是無理無序的。Render的效果就不同了，它是基于一套完整的程序計(jì)算出來的，硬件對它的影響只是一個(gè)速度問題，而不會(huì)改變渲染的結(jié)果，影響結(jié)果的因素在于基于什么樣的程序進(jìn)行渲染，比如是光影追蹤還是光能傳遞。

SOLIDWORKS提供了制作高質(zhì)量逼真圖像的渲染工具，使零件或裝配體的顯示逼近照片，借助PhotoView 360工具，可以直接創(chuàng)建SOLIDWORKS模型的逼真圖像。

二、PhotoView 360渲染流程

1.打開模型加載PhotoView 360（圖1）

圖1

2.應(yīng)用外觀、以及貼圖

SOLIDWORKS提供了豐富的顏色外觀，可直接應(yīng)用到零件上。還可以使用貼圖給模型應(yīng)用警告或指示標(biāo)簽及品牌LOGO等。也可以使用貼圖來有效展現(xiàn)模型細(xì)節(jié)而不是模型幾何體，貼圖是應(yīng)用到零件及裝配體模型的2D圖像。設(shè)置如圖2所示。

3.編輯布景

布景是為渲染提供一個(gè)渲染空間，為零部件模型提供逼真的場景效果。SOLIDWORKS 布景中的光源來自環(huán)境和線光源，它們在模型上形成反射效果并可在樓板上投射陰影。在插入了PhotoView 360插件時(shí)，布景提供逼真的光源，包括照明度和反射，從而要求更少的光源操縱。PhotoView 360中的光源來自PhotoView 360主光源（布景環(huán)境）。布景環(huán)境為HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）圖像，如圖3所示，呈球形包圍場景，生成現(xiàn)實(shí)光源和反射。在PhotoView 360中HDR為場景提供所需要光源，設(shè)置渲染布景時(shí)只需在庫中選擇相應(yīng)HDR文件即可，添加光源只作為無法在HDR環(huán)境獲取光源的一種手段。

圖2

圖3

4.設(shè)置光源

在現(xiàn)實(shí)世界中如果沒有光，將會(huì)是一片黑暗，在虛擬的三維環(huán)境中也是一樣。帶有真實(shí)材質(zhì)及外觀的模型如果沒有光照射，那么所有添加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。燈光在布景中要遵循基本布光原則，避免燈光過于混亂。對于靜幀場景可以采用傳統(tǒng)的三點(diǎn)照明法（Three-point lighting），即主光源（Key Light）+補(bǔ)充光源（Fill Light）+背光源（Back Light/Rim Light）,如圖4所示。

三點(diǎn)照明法（Three-point light），一般用于較小范圍的場景照明。對于大場景，可以經(jīng)過場景拆分成若干較小的區(qū)域進(jìn)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(jī)夾角為30°～45°，同時(shí)被拉高30°～45°（圖5）。主光源會(huì)使主體對象產(chǎn)生陰影，呈現(xiàn)主體形狀，主光源雖然照亮了主體對象，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(dá)到更好的光照效果，這里就需要補(bǔ)充光源（Fill Light）,用來平衡主光源帶來的明暗對比，補(bǔ)充光源一般放置在主光源的另外一側(cè)，與照相機(jī)同高，補(bǔ)充光源可以減少主光源所帶來的陰影，并向不能被主光直接照射的角落補(bǔ)充一些光線，可以提供景深和逼真的感覺，補(bǔ)充光源的亮度不能超過主光源。三點(diǎn)照明的第三個(gè)光源，背光源（Back Light）。背光源通常放置在主體對象背后，要有足夠角度的高度，避免背光源光線照射到照相機(jī)，其高度可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)，光源強(qiáng)度通常很小，背光源通過照亮主體對象邊緣使其與背景分離，有助于為主體塑造輪廓。

圖4

圖5

為了在PhotoView 360中更好地使用燈光，必須了解PhotoView 360中燈光的工作原理。PhotoView 360光源類型，如圖6所示。

環(huán)境光源——從所有方向均勻照亮模型。如白色墻壁房間內(nèi)的環(huán)境光源很強(qiáng)，這是因?yàn)閴铜h(huán)境中的物體會(huì)反射光線。

線光源——來自于距離模型無限遠(yuǎn)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(diǎn)光源——來自位于模型空間特定坐標(biāo)處一個(gè)非常小的光源。此類型的光源向所有方向發(fā)射光線。其效果就像浮動(dòng)在空間中的一個(gè)小燈泡。利用點(diǎn)光源可以模仿燈泡發(fā)出的光線。

聚光源——來自于一個(gè)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(qū)域?？梢允褂镁酃鉄魜砟７率蛛娡不蚱嚽盁舭l(fā)出的燈光。

陽光——添加到模型的日光需考慮位置、時(shí)間、日期和大氣條件。

5.渲染

以上在PhotoView 360中完成外觀處理（定義材質(zhì)，外觀及貼圖），定義布景及燈光之后，即可進(jìn)行渲染，渲染是個(gè)反復(fù)的過程，要得到逼真的圖像，需要反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，PhotoView 360自帶的布景照明度校樣工具，如圖7所示，此工具能夠通過在一系列校樣中查看一系列設(shè)置的效果來選擇照明設(shè)置。每個(gè)圖像均表示一個(gè)不同的 PhotoView 360主照明設(shè)置。使用 PhotoView 360布景照明度校樣中的復(fù)合渲染可快速更改渲染明暗度、背景明暗度和布景反射的設(shè)置，并實(shí)時(shí)查看這些更改的預(yù)覽。

在完成設(shè)置后，即可進(jìn)行最終渲染，通過PhotoView 360選項(xiàng)定義輸出圖像大小和渲染品質(zhì)等參數(shù)。

為加快渲染速度，SOLIDWORKS訂購服務(wù)客戶可以在多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間共享PhotoView 360中的渲染結(jié)果。

網(wǎng)絡(luò)渲染通常還指分布式渲染或使用渲染農(nóng)場。網(wǎng)絡(luò)渲染使用客戶端機(jī)器和協(xié)調(diào)員機(jī)器。

圖6

圖7

圖8

三、結(jié)語

以上介紹了SOLIDWORKS插件PhotoView 360的基本操作流程。作為內(nèi)嵌于SOLIDWORKS中的渲染模塊，PhotoView 360可以基于模型本身的一些特性進(jìn)行渲染，如與SOLIDWORKS MBD結(jié)合渲染出帶有工程信息的逼真圖像。

SOLIDWORKS的渲染功能非常的強(qiáng)大，除了PhotoView 360，SOLIDWORKS還提供了Visualize——更為專業(yè)的渲染模塊，可以幫助使用者創(chuàng)建出更為逼真、飽含情感的專業(yè)級(jí)圖像。

利用渲染創(chuàng)建圖像的同時(shí)，結(jié)合SOLIDWORKS Composer可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成時(shí)完成各種手冊、說明書等宣傳資料內(nèi)容的制作。

SOLIDWORKS推薦用戶采用并行的開發(fā)流程，多數(shù)工作可以以并行的方式展開。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段生成高質(zhì)量的逼真的圖像對于產(chǎn)品的宣傳至關(guān)重要。SOLIDWORKS中的渲染模塊作為一項(xiàng)虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，如果利用好，能夠幫助我們設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品并展現(xiàn)在我們的客戶面前，是設(shè)計(jì)過程中一個(gè)必不可少的工具。