Cinema 4D打造逼真水晶材质

何流

摘 要：Cinema 4D是德国Maxon Computer研发的3D绘图软件，以极高的运算速度和强大的渲染插件著称，Cinema 4D在目前的三维制作中应用广泛，在广告、电影、工业设计等方面都有出色的表现。如今，Cinema 4D在国内已成为主流3D绘图软件，它在设置透明贴图和折射效果的过程中，比以往的三维软件要简洁许多，利用Cinema 4D打造逼真水晶的质感，工作效率能够得到有效提高。本文通过水晶制作这一案例，逐步讲解如何运用Cinema 4D塑造出真实的水晶模型和材质。

关键词：Cinema 4D;水晶制作;绘图软件;3D

中图分类号：F224-39  文献标识码：A     文章编号：1672-8122（2019）08-0103-02

在三维后期制作中，透明材质如何制作一直是一个很吸引人的话题，比如水、玻璃、钻石等。不同的透明物体对反射和折射率有着完全不一样的要求，物体的流动性也为材质的打造带来新的难度。而水晶的质感，不但要营造出表面不平的外表，还要重点营造嶙峋的外壳带来的复杂的反射和折射，将难度又提高了一层。

Cinema 4D 目前在广告、电影、工业设计等方面都有广泛的应用，例如影片《阿凡达》有花鸦三维影动研究室中国工作人员使用Cinema 4D制作了部分场景，在这样的大片中看到Cinema 4D的表现是很优秀的。它正成为许多一流艺术家和电影公司的首选，Cinema 4D已经走向成熟。下文笔者将通过一个水晶材质案例，逐步讲解如何塑造出真实的水晶模型和材质。

一、建 模

首先，打开Cinema 4D，在界面中选择立方体，长按后在跳出来的多个可选择形状里选择胶囊（capsule），在胶囊设置中，将旋转分段减少到6，封顶分段减少到1。因为水晶一般来说都是很有棱角的造型，不会出现特别圆润的情况。高度分段也需要减少到3，为下一步制作表面凹凸感做准备。

半径减少到30cm，水晶通常比较细长，建模的时候需要考虑到现实中的造型，才能让模型创作出来更加令人信服。

点击胶囊旁边的PHONG TAG，删掉，模型表面立刻从比较光滑的造型变成了棱角鲜明的造型，越来越接近想要的效果。

再需要制作水晶的凹凸表面了，这一步较为繁琐。需要先将之间的胶囊选择，按住“C”键转换成可编辑对象，再选择面模式（Polygon Mode），然后使用切刀工具（Knife），同时，在切刀工具的设置里，把限制到所选（Restrict to Selection）和仅可见（Visible Only）这两个选项关掉，这一步非常重要，只有关掉了它们，才能在切刀切割的过程中，六个面全都被照顾到。

把这两个选项去掉之后，就可以在画面上用切刀工具尽情地画出不同的线条，制造出表面破碎的效果，这一步可能画花许多根线条，还要换角度观看画的效果，如果有不满意的地方，需要及时补充线条，直到效果达到自己满意为止。

切割工作全部完成后，物体的表面看起来还是平的，并没有任何凹凸效果，此时需要为之前做出来的全部细碎的面添加上效果器来达到效果。

进入页面顶端的运动图形（Mograph），效果器（Effector），选择随机效果器（Random），并将随机效果器在图层栏中放入水晶模型下方。在随机效果器中的变形器（Deformer）里面选择多边形（Polygon），效果立刻非常明显，所有的面都扭曲得十分夸张。

图2 完成水晶模型的最终建模效果但是太夸张了也不是本身要追求的效果，这时需要把效果器（Effector）的强度（Strength）降低，降低后造型变成了非常好看的有一定棱角但是不夸张的水晶。

不过这时候在画面上可以发现，有一部分面由于太细，感觉被积压的太过，所以堆在了一起，像是皱褶一样，很影响感官，需要进行一些调整。

进入随机效果器变形器（Deformer）里面选择面模式（surface），全选之后点击右键，选择优化（Optimize），同时进入随机效果器里面的参数，把位置的XYZ从50CM调到一个非常小的数值，比如3CM左右。这时模型上的表面又有些平滑了，可适当提高强度参数的大小。一个真实的水晶模型就建立完毕了。

二、材 质

打开Cinema 4D绘图软件，新建一个材质球，勾选透明（Transparency），将折射率（Refraction）设置为2，这样折射的光线会更加细腻好看。折射率是当光由空气中透入宝石晶体，并产生折射现象，其入射角正弦与折射角正弦之比值。

再将反射勾选上，将纹理加载上菲涅尔（Fresnel），简单地讲，就是视线垂直于表面时，反射较弱，而当视线非垂直表面時，夹角越小，反射越明显。如果你看向一个圆球，那圆球中心的反射较弱，靠近边缘较强，这就是“菲涅尔效应”。加入菲涅尔反射效应，可以使玻璃、瓷器、水面等物体的反射显得更真实。

至此，材质就建立完毕了。

三、渲 染

首先为整个场景添加一个灰猩猩HDRI STUDIO插件，选择里面的地板，之后场景中会自动添加上过渡均匀的白色背景。渲染之后，发现又出现了一些问题，画面上出现了参差不齐的白色条纹，显得水晶很假，像是纸纹一样。

为了改变这种情况，需要在渲染设置里添加全局光照（Global Illumination）和环境吸收（Ambient Occlusion）。全局光照是将物体作为自发光光源，自发光对象效果相对逼真（比如阴影处），而且操作简单，但做实景融合的话不能用自发光对象。

在全局光照设置下有三个参数：

1.准蒙特卡洛（Quasi-Monte Carlo）：蒙特卡洛在数学中是一种随机算法的总称，在渲染时，计算机会对区域中每个像素点进行采样（暴力算法）。

优点：最精确

缺点：慢、容易出现噪点

2.辐照缓存（Irradiate cache）。

优点：缓存可以被渲染下一帧时利用，在做动画时加快渲染速度，QMC则相反，其需要重新渲染。

缺点：部分精确度可能会损失

3.辐射贴图：可以解决使用QMC过慢的情况，但会产生很大的缓存文件。

4.光线映射：加快速度，是解决光线过暗很有效的一种方案。

5.Gamma：扩大数值可以产生通透感。

在这里选用渲染较快的辐照缓存（IR CACHE）。

环境吸收则是为了增强细节，增加三维渲染的真实感，并且还能增加全局光照的渲染质量，两者是相辅相成的。

添加完毕之后，还可以复制出多个不同的水晶，在三维空间里进行不同的排列，然后再进行渲染。就得到了如图3所示的最终效果。

四、小 结

Cinema 4D在创建透明材质上，效率高而且简单易上手，只要掌握好材质的特性，多加运用参数设置和贴图，多观察自然真实的物品，仔细思考在三维软件中，利用什么样的贴图来表现这些细节，做到优化，如何用材质的属性和参数去模拟表现它，就能创造出符合现实的材质贴图。日积月累，对于各种材质的运用才会更加炉火纯青。

[责任编辑：艾涓]