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數(shù)字人C4D基礎(chǔ)知識之十三: 深度通道原理和應(yīng)用

 tlrxsw 2016-12-24
數(shù)字人C4D基礎(chǔ)知識之十三: 深度通道原理和應(yīng)用 - 數(shù)字人 - 數(shù)字人的學(xué)習(xí)空間
 

【引言】

      百度C4D吧友問我的問題:多通道-深度怎么回事?如何在AE中利用深度貼圖制作動態(tài)聚焦?
      這個深度貼圖與我前面講的凹凸貼圖、法線貼圖是兩碼事。前者屬于材質(zhì)方面的技術(shù),目的是增加模型表面細(xì)節(jié)。而下面所要研究的深度貼圖屬于合成方面的分層渲染方面的內(nèi)容。
        說道分層渲染,那就多說一些吧:三維軟件渲染有分段渲染分層渲染之說。
       分段渲染一般是指復(fù)雜動畫的分解。是以降低渲染難度和節(jié)約計算資源為目的,可以分為分鏡頭或分場景等而制作得一些動畫片段。最后,在視頻編輯軟件中進行合成和剪接。
        分層渲染一般是對靜幀或圖像序列渲染采取的一種“保險”的渲染方式。分層渲染的靜幀是一個由漫反射、高光、陰影、阿爾法等多層獨立的圖層合成圖像文件。它的好處就是通過獨立各層,能夠盡可能多地存儲一些場景信息,為以后修改調(diào)整,提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。比如,一張高分辨率的靜幀圖像,經(jīng)過4、5個小時的渲染,經(jīng)客戶看過以后,客戶對陰影不滿意或認(rèn)為物體反射太強了,再或者對某些顏色不滿意,你怎么辦?如果你沒有分層渲染,你只有兩個辦法:一是到三維場景調(diào)整材質(zhì)參數(shù),重新渲染,浪費時間??;二是調(diào)入PS中,使用各種技巧調(diào)整,如果沒有其他通道的輔助,效果不一定好,質(zhì)量差啊。但是如果你采用保險的分層渲染,那就非常輕松了。你可以找到獨立的陰影層和反射層,單獨去調(diào)節(jié)。當(dāng)客戶滿意后,合成輸出,非常高效。
        總之,分層渲染它為后期合成提供了必要的數(shù)據(jù)信息。所以,特編寫一個專題,研究一下C4D分層渲染技術(shù)。從哪里開始呢?  就從吧友問我的問題:多通道-深度開始吧!

【研究】

c4d中的深度通道,它和三維常說的“Z深度通道”所說的是不是一回事呢?

一、什么是Z深度通道:

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        什么是Z深度呢?其實它是一張用黑白灰,描述Z軸方向遠近的貼圖。

     在二維空間的里,X軸代表著橫向空間,而Y軸代表著縱向空間,沒有Z方向。例如:Photoshop等,這樣的軟件。但是在三維空間工作時,除了X軸和Y軸,你還要加上Z軸,它代表了深度的概念。

      一張z-map(Z通道貼圖)是一個灰度的圖像,與Alpha通道圖像類似,用來保存深度數(shù)據(jù)(它雖然看似一個灰色圖像,但它是提供渲染器的描述場景深度的數(shù)據(jù)文件)。比如一個Alpha通道圖像使用8位 256級灰度來決定遮罩,透明度等等;而在一個z-map(Z通道貼圖),場景里的每一個像素都基于他們和攝像機的距離被賦予了0-255的灰度值。一般情況向,距離攝像機最近的物體顯示白色,而距離攝像機最遠的物體顯示黑色。

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Z-MAP通道貼圖 (白色表示距離攝像機近,黑色距離攝像機遠)

在一個平面上,如果定義3個方向:X、Y、Z。這就能模擬假的三維空間。X、Y就是左右、上下,而Z就是縱深,在屏幕上表現(xiàn)為垂直于屏幕由前到后。所以,利用3D軟件的概念,在2D軟件里面增加了Z通道的信息,就可以“模擬”地表現(xiàn)出縱深方向。技術(shù)人員真是太聰明了!

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二、深度貼圖有什么用?

       最常用的是使用它來制作和控制一個模糊的操作,比如在二維的圖像上制作,3D環(huán)境霧,景深(模擬一個真正攝像機所看到的)等效果。

1、作用在景深上:

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2、作用在深度遮罩上,如果后面有一個圖片,就能制作出三個球依次從背景圖片后面沖出的特效。

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 3、作用在三維環(huán)境霧上。

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      總之,以上是在一個二維圖像基礎(chǔ)上,利用它的Z通道(模擬的深度),在合成軟件生成的特效。這比在三維軟件中制作要快速和控制靈活的特點。(如果在三維軟件,渲染會非常慢的)

三、如何創(chuàng)建: 

       Z通道貼圖就是一張灰度貼圖,原理是“白近黑遠”。應(yīng)該有兩種來創(chuàng)建z-map(Z通道貼圖)的方法:一是在三維軟件里,用三維軟件本身來制作z-map(Z通道貼圖),因為這是最正確的、最準(zhǔn)確的方法;二是在PS中使用漸變來繪制z-map(Z通道貼圖)。如果制作靜態(tài)畫面還好說,如果攝像機移動的圖像序列,利用PS繪制非常麻煩和不準(zhǔn)確。

      下面舉例子如何創(chuàng)建含有Z通道的文件。

1、打開C4D,在場景下建立三個球體。

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 2、打開渲染設(shè)置,勾選保存。填寫文件名稱,注意格式要選擇RLA或RPF(這是什么格式呢,詳見后面的補充說明),深度為16位。(也可以8位)

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3、點擊后邊的“選項”按鈕,勾選如下。那么在渲染的時候,這些信息也就保存到RLA圖像文件中。
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4、按SHIFT+R渲染。 生成DEMO.RLA圖像文件,其中Z通道信息也保存到該文件中。簡單吧?
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四、怎么應(yīng)用呢?

RLA或RPF文件,PS打不開,AE卻能。所以,這里就談?wù)勗贏E中的應(yīng)用吧。

1、打開AE ,建立一個合成。輸入上面生成的DEMO.RLA 。(我忘了生成ID和阿爾法通道了,在效果上有點小影響)
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2、利用Effect(效果) -> 3D Channel(3D 通道) -> 3D Channel Extract(3D 通道提取) 可以吧把Z通道從圖像中提取出來。
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3、Depth Matte(深度蒙板)
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4、Depth of Field(景深)
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5、Fog 3D(霧化 3D)
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五、C4D中的深度是什么意思?

研究了半天,那么C4D中的“深度”是怎么回事呢?

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舉例子回答吧友提出的問題:

1、還是場景中的三個小球。

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2、 建立攝像機,把最前端的藍色球拖到焦點對象欄中。攝像機的焦點就對準(zhǔn)它。 
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3、轉(zhuǎn)到攝像機細(xì)節(jié)面板,勾選景深映射-背景模糊。開始為0,終點為1000左右。
(焦點對準(zhǔn)的藍色球,從藍色球到攝像機為前景,從藍色球到遠處為背景)
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4、勾選多通道,添加深度。景深是自動添加的,不鉤選,這樣生成的圖像就不模糊,沒有景深。
勾選保存,BALL.JPG。勾選多通道圖像,名稱為BALL格式為JPG 。
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5、注意啟動激活攝像機,按SHIFT+R渲染。生成兩個圖像文件如下:
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6、如何使用呢?
打開AE 建立新的合成。把BALL圖片文件和它的深度貼圖拖入,把深度貼圖放在底下,并隱藏。
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7、點擊BALL 為其添加下面的濾鏡特效。
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8、點擊模糊圖--圖層,選擇深度貼圖。
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9、設(shè)置好模糊半徑,調(diào)整模糊焦距。 
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10、增大模糊焦距。
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11、再增大模糊焦距。
如果你對模糊焦距進行設(shè)置關(guān)鍵幀,渲染將生成從前到后焦點后移的視頻。這比在三維軟件里制作要快速、高效。
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12、下面是官方關(guān)于深度貼圖的截圖。注意看:在焦點上,深度貼圖為黑色,遠離焦點卻是白色。 
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【后記】
       通過本文,你是否意識到單單學(xué)習(xí)C4D知識是遠遠不夠的,作文的功夫在作文之外啊。還有好多三維和合成基礎(chǔ)理論去研究和學(xué)習(xí)。對于自學(xué)者,只能一邊學(xué)習(xí)實例,一邊從中悟出道理??!難啊!

【補充一】
1、RPF 文件
RPF(Rich Pixel 格式)是一種支持包含任意圖像通道能力的格式。設(shè)置用于輸出的文件時,如果從列表中選擇“RPF 圖像文件”,那么會進入 RPF 設(shè)置對話框??梢栽谠搶υ捒蛑兄付▽懗龅轿募兴褂玫耐ǖ李愋?。
RPF 文件作為選中的格式替換 RLA 文件來渲染動畫時,需要進一步的后期制作或效果實現(xiàn)。
界面
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“標(biāo)準(zhǔn)通道”組
標(biāo)準(zhǔn)通道是 RGB 顏色通道和 alpha(透明度)通道。
每通道位數(shù)—選擇 8、16 或 32 位“浮點”作為每通道的位數(shù)。默認(rèn)設(shè)置為 8。
存儲 Alpha 通道—選擇是否保存 Alpha 通道。默認(rèn)設(shè)置為啟用。
預(yù)乘 Alpha—啟用該選項后,預(yù)乘 alpha 通道。默認(rèn)設(shè)置為啟用。
如果在后面的合成中需要使用該圖像,那么預(yù)乘會保存計算時間。詳細(xì)信息請參見預(yù)乘 Alpha。
“可選通道”組
對輸出 RPF 文件,可以生成額外的通道(并可以在渲染幀窗口中查看它們):
Z 深度—在重復(fù)的從白到黑的漸變過程中,保存“Z 緩沖區(qū)”的信息。漸變表明了對象在場景中的相對深度。
材質(zhì)效果—保存由指定給場景中對象的材質(zhì)所使用的“效果通道”?!靶Чǖ馈笔恰安馁|(zhì)編輯器”中的一種材質(zhì)屬性設(shè)置,在進行 Video Post 合成時需要使用。每個“效果通道 ID”都以不同的隨機顏色顯示。
對象—使用“對象屬性”對話框保存指定給對象的“G 緩沖區(qū)對象通道 ID”。該“G 緩沖區(qū) ID”在進行 Video Post 合成時使用。每個“G 緩沖區(qū) ID”都以不同的隨機顏色顯示。
UV 坐標(biāo)—以漸變的顏色保存 UV 貼圖坐標(biāo)的范圍。該通道顯示貼圖可能出現(xiàn)的地方。
注意:“UV 坐標(biāo)”不會在應(yīng)用了“UVW 貼圖修改器”的對象上顯示,除非使用該坐標(biāo)的貼圖被應(yīng)用。
法線—以灰度漸變保存法線向量的方向。淺灰色曲面有指向視圖的法線。深灰色曲面有指向遠離視圖的法線。
非鉗制顏色—保存圖像中顏色超過有效顏色范圍并被修正的區(qū)域。這些區(qū)域以明亮的飽和顏色顯示,并且通常以反射高光環(huán)繞。
覆蓋—保存曲面碎片的覆蓋,從曲面碎片中可以獲得其他“G 緩沖區(qū)”的值(“Z 深度”、“法線”等等)?!癦 覆蓋”值的范圍從 0 到 255 。要查看“Z 覆蓋”, 在“設(shè)置”子對話框中檢查了“Z 覆蓋”之后渲染為 RLA 文件,然后在渲染幀窗口的“查看通道”下拉列表中選擇“Z 覆蓋”。
“Z 覆蓋”的功能主要是提供給開發(fā)者使用的,而且它能夠幫助實現(xiàn)“Z 緩沖區(qū)”的抗鋸齒。
節(jié)點渲染 ID—根據(jù)每個對象的“G 緩沖區(qū)對象”通道(在“對象屬性”下可以找到),以實心顏色保存對象。
顏色—保存由碎片的材質(zhì)明暗器返回的顏色。該通道以實心顏色顯示任何透明碎片。
透明度—保存由碎片的材質(zhì)明暗器返回的透明度。具有任何透明度的碎片都作為實心灰色對象進行渲染。
速度—保存相對于場景坐標(biāo)中場景的碎片的速度矢量。
子像素權(quán)重—保存碎片的子像素權(quán)重。該通道含有由碎片提供的全部像素顏色的分?jǐn)?shù)。碎片的太陽提供了最終的像素顏色。給定碎片的權(quán)重考慮了碎片的覆蓋以及在給定碎片之前的的任何碎片的透明度。
子像素遮罩—保存子像素的 alpha 遮罩。該通道提供每像素 16 位(4 x 4)的遮罩,它用于抗鋸齒 alpha 合成。使用 combustion 合成產(chǎn)品時,該遮罩特別有用。

2、RLA 格式
它是一種流行的 SGI ? 格式,它具有支持包含任意圖像通道的能力。設(shè)置用于輸出的文件時,如果從列表中選擇“RLA 圖像文件”并單擊“設(shè)置”按鈕,那么會進入“RLA 設(shè)置”對話框??梢栽谠搶υ捒蛑兄付▽懗龅轿募兴褂玫耐ǖ李愋停ǜ袷筋愋停?。
界面
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“標(biāo)準(zhǔn)通道”組
標(biāo)準(zhǔn)通道是 RGB 顏色通道和 alpha(透明度)通道。
每通道位數(shù)
選擇 8、16 或 32 為浮點數(shù)作為每通道的位數(shù)。默認(rèn)設(shè)置為 8。
存儲 Alpha 通道
選擇是否保存 Alpha 通道。默認(rèn)設(shè)置為啟用。
預(yù)乘 Alpha
打開時,預(yù)乘 Alpha 通道。默認(rèn)設(shè)置為啟用。
如果在后面的合成中需要使用該圖像,那么預(yù)乘會保存計算時間。有關(guān)詳細(xì)信息,請參見。 。

“可選通道”組
對于輸出 RLA 文件,可以生成八個額外的通道(并可以在“渲染幀窗口”中查看它們):
Z 深度
在重復(fù)的從白到黑的漸變過程中,顯示“Z 緩沖區(qū)”的信息。漸變表明了對象在場景中的相對深度。
材質(zhì) ID
顯示指定到場景中對象的材質(zhì)所使用的效果通道。“效果通道”是“材質(zhì)編輯器”中的一種材質(zhì)屬性設(shè)置,在進行 Video Post 合成時需要使用。每個“效果通道 ID”都以不同的隨機顏色顯示。
對象 ID
使用“對象屬性”對話框顯示指定給對象的“G 緩沖區(qū)對象通道 ID”。該“G 緩沖區(qū) ID”在進行 Video Post 合成時使用。每個“G 緩沖區(qū) ID”都以不同的隨機顏色顯示。
UV 坐標(biāo)
以漸變的顏色顯示 UV 貼圖坐標(biāo)的范圍。該通道顯示貼圖可能出現(xiàn)的地方。
注意“UV 坐標(biāo)”不會在應(yīng)用了“UVW 貼圖修改器”的對象上顯示,除非使用該坐標(biāo)的貼圖被應(yīng)用。
法線
以灰度漸變顯示法線向量的方向。淺灰色曲面有指向視圖的法線。深灰色曲面有指向遠離視圖的法線。
非鉗制顏色
顯示圖像中顏色超過有效顏色范圍并被修正的區(qū)域。這些區(qū)域以明亮的飽和顏色顯示,并且通常以反射高光環(huán)繞。
覆蓋
這會保存曲面碎片的覆蓋,從曲面碎片中可以獲得其他“G 緩沖區(qū)”的值(“Z 深度”、“法線”等等)?!癦 覆蓋”值的范圍為 0 到 255 。要查看 Z 覆蓋,先在“設(shè)置”子對話框選中“Z 覆蓋”,再渲染至 RLA 文件,然后在“渲染幀窗口”的“查看通道”下拉列表中選擇“Z 覆蓋”。
“Z 覆蓋”的功能主要是提供給開發(fā)者使用的,而且它能夠幫助實現(xiàn)“Z 緩沖區(qū)”的抗鋸齒。

“描述信息”組
該信息與文件一起保存。
描述
可以在此輸入描述文本。
作者
可以在此輸入姓名。

【補充二】
一如何導(dǎo)出通道文件?
1、建立下面場景。
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2、建立攝像機,并為三個球體建立合成標(biāo)簽。分別設(shè)置對象緩存的ID號為1,2,3。
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3、打開渲染設(shè)置。勾選多通道,添加三個對象緩存,分別設(shè)置1,2,3,與上面相互對應(yīng)。再添加深度通道。
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4、在保存面板,勾選多通道圖像保存,并勾選下面幾項。文件名為AAAA.PSD
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5、SHIFT+R渲染。可以看到對象緩存和深度通道生成。
 
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6、找到這個文件。
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7、用PS打開,發(fā)現(xiàn)漆黑一片是吧?那幾個通道呢?
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8、其實,那幾個通道文件在通道面板下面。
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二、如何生成獨立的通道文件?
這是你問的第二個問題。
1、其實真的很簡單。起名字為BBBB.PSD。把下面幾項勾掉即可。
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2、 SHIFT+R渲染??梢钥吹綄ο缶彺婧蜕疃韧ǖ郎伞?/span>
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3、看看吧,四個通道每個都是以獨立的文件產(chǎn)生的。
 
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4、用PS分別打開看看。這是深度通道:黑色代表在攝像機焦點上,白色遠離攝像機焦點。

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5、以下是三個對象緩存通道。
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