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Maya教程：頂級燈光環(huán)境設(shè)置教程(一)(6)

來源：作者：拾光學(xué)習(xí)：12709人次

這教程全部使用Autodesk Maya8.5的MentalRay進(jìn)行渲染

“幸福就像陽光：有光線的環(huán)境才讓人感到舒適。”讓我們開始這次由Otto Ludwing（奧托.路德）提供的案例練習(xí).

歡迎共同討論關(guān)于挑戰(zhàn)制作寫實(shí)3D室內(nèi)環(huán)境的可行性。Maya Mental Ray的用戶在開始這次封閉式訓(xùn)練的時候，一定又是習(xí)慣性的害怕起來，甚至?xí)讣饷昂筤_^；因?yàn)檫@是一流的燈光環(huán)境制作訓(xùn)練。在這里沒有任何其他的理由，你只需要為這場“戰(zhàn)斗”準(zhǔn)備一個戰(zhàn)場指南（即本次教程），并且需要一點(diǎn)點(diǎn)的耐心和細(xì)心^_^。

好了，這一切為了什么？讓我們看看這次練習(xí)的示范場景（圖片1）

圖1

像你所看到的一樣，我們有一個封閉的房間；你能看到船的內(nèi)部有一個舷窗和一個非常有特色的門。讓我們想象一下那是一個沒有裝修的船的甲板艙，可供人們休息，那個樓梯可以讓人們爬到甲板的上面。

從燈光的角度看過去，我們可以大概的分析那個燈光除了是從敞開的天花板照射進(jìn)來的（就是樓梯伸到外面的窗口）還有從門和窗戶照射進(jìn)來的光。這些還不夠，如果你曾經(jīng)在這種條件下照過像你就會知道這些原理，即使有再好的設(shè)備，你也很難捕捉到燈光的瞬間來描繪這種特定的氛圍。（氣氛也是需要定義的，除了燈光自身的條件以外，像時間點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)、天氣、周圍生長的植物等，都會對氣氛形成影響）

所以，在我們第一部分的教學(xué)中，我們將選擇下面的特定的情節(jié)：我們的船，名叫“MS No－Frills”，停靠在地中海的突尼斯（北非國家）海濱；正值夏天，時間在午后，天氣晴朗干凈。這些都是我們在開始制作前需要知道的東西。

如果你打開這個場景，你會看到場景中還沒有定義一個正確的視角。你可以自由選擇一個你喜歡的透視視角或者使用我已經(jīng)定義好的透視圖攝像機(jī)視角。點(diǎn)擊其中一個標(biāo)簽，所有相關(guān)的攝像機(jī)屬性（位置、方向、焦距等等）默認(rèn)的參數(shù)都會改變，這會給我們提供很大的幫助，當(dāng)你改變了參數(shù)但是還沒有提交的時候，也可以避免跟多于的攝像機(jī)之間弄混。

圖2

在開始對場景設(shè)置燈光和渲染之前，我們應(yīng)該稍微介紹一下關(guān)于實(shí)際生活中場景的明暗關(guān)系和色彩空間范圍方面的技術(shù)性知識。如果你覺得這很煩，那你可以忽略接下來的兩節(jié)內(nèi)容，它不是必須掌握的，盡管如此，我們還是要講解一下關(guān)于如何達(dá)到本次教程的最終效果。

關(guān)于陰影明暗關(guān)系的要點(diǎn)

你所看到的船上所有材質(zhì)都是用Maya8.5中的新增的“Mia Material”進(jìn)行創(chuàng)建的。這個材質(zhì)被認(rèn)為是Monolithic（取自希臘文字“Mono”，意思是單一的，并且“Lithos”，意思是象石頭一樣）接近建筑學(xué)上的用途，并且它能夠被用來模擬我們每天所看到的大量的普通材質(zhì)。與Maya默認(rèn)的材質(zhì)不同，大多數(shù)Mental Ray自帶的材質(zhì)，都能夠執(zhí)行精確的物理效果，優(yōu)化鏡面反射、透明和半透明效果，并能夠提高用Final Gather表現(xiàn)封閉環(huán)境的細(xì)節(jié)，自動陰影效果和光子明暗效果，極大地優(yōu)化和提高性能，而且最重要的是它使用起來真的非常簡單。所有歸結(jié)為一點(diǎn)----那就是“Monolithic”。因此我決定在我們的教程中使用它。

色彩空間范圍的要點(diǎn)

就象你所了解的那樣，通常你在計(jì)算機(jī)上看到的所有的照片和圖象都是在sRGB色彩空間范圍內(nèi)。這是因?yàn)椋e例來說，RGB值為200、200、200的顏色并不是像你預(yù)料的那樣，是RGB值為100、100、100的顏色亮度的兩倍。當(dāng)然，在數(shù)學(xué)上是它的雙倍值，但實(shí)際上不是。與簡單的數(shù)學(xué)上的概念不同（像2x100=200），我們的眼睛無法在這種線性的方式下工作。這里告訴了sRGB是從哪來的….這個色彩空間范圍示意圖的數(shù)值成線性顯示。這也是為什么許多圖片沒有正確的色彩空間范圍卻看起來很漂亮而且自然。然而，幾乎所有的渲染工作者，除非我們告訴他怎么做，否則都不能分辨出這些熟悉的和正確的線性圖象（因?yàn)檫@只不過是計(jì)算機(jī)的工作方式---線性數(shù)學(xué)）。許多人不知道這些，在渲染中用多余的燈光和周邊的元素替代正確的色彩空間范圍從而無意中導(dǎo)致這樣的錯誤。在圖片3和4里面，你能看到兩張示例圖片描繪了正確的線性（左邊的）和sRGB色彩空間范圍的之間的區(qū)別。在圖片5中，你能看到用CG渲染同樣的圖片；你能注意到那個真實(shí)的線性看起來更假而且不自然。在錯誤的色彩空間范圍內(nèi)，即使你提高它的亮度，增加和減少對比度，你仍然不能達(dá)到真實(shí)的效果，特別是如果你不小心使用了sRGB參考紋理（也就是你能找到的幾乎所有的數(shù)字圖像），只會更增加整體的混亂。這是一個創(chuàng)建視覺效果上真實(shí)而自然的計(jì)算機(jī)圖象的本質(zhì)與關(guān)鍵所在。如果你跟著我學(xué)習(xí)到了這兒，并且你已經(jīng)知道了使用正確的色彩空間，那讓我們休息一會兒，喝杯咖啡或者可口的綠茶，享受一下快樂的生活-----這是你應(yīng)得的！這些都是一些基本的知識和技巧。至于這些理論和觀點(diǎn)在Mental Ray中是如何實(shí)際運(yùn)用的，我們將在接下來的知識中進(jìn)行說明……

那讓我們開始給場景設(shè)置燈光……Maya8.5中提到，除了Mia 程序之外，還需要手動創(chuàng)建一個物理天光系統(tǒng)。這會讓你設(shè)置一個自然的視覺環(huán)境變得更簡單，并且我們可以將注意力更多地集中在燈光設(shè)置的審美上，而不必在意那些看起來很奇怪的顏色。天光系統(tǒng)從渲染全局面板上的Environment選項(xiàng)進(jìn)行創(chuàng)建。如圖6所示

圖6

通過點(diǎn)擊按扭，你可以創(chuàng)建以下內(nèi)容：

a) 一盞方向光用來模擬太陽的方向

b) 相應(yīng)的燈光材質(zhì)mia_physicalsun

c) Mia_physicalsky，一個環(huán)境材質(zhì)節(jié)點(diǎn)，與可被渲染的攝像機(jī)的Mental Ray環(huán)境相連接

d) 一個名叫mia_exposure_simple的調(diào)和圖像色調(diào)的鏡頭材質(zhì)

這兒還有一個值得注意的是Final Gathering的按鈕也要打開

圖7

現(xiàn)在我們有了一個默認(rèn)的天光系統(tǒng)設(shè)置，已經(jīng)為渲染做好了準(zhǔn)備。在我們第一次測試渲染之前，一定要注意確保在正確的色彩空間范圍內(nèi)，默認(rèn)情況下，我們在正確的線性空間內(nèi)進(jìn)行渲染（關(guān)于這個解釋，請參考前面有關(guān)色彩空間范圍的要點(diǎn)），但在現(xiàn)在的情況下，卻不正確。我們所創(chuàng)建的鏡頭材質(zhì)，無論如何也會把我們帶進(jìn)一個對整體渲染圖片應(yīng)用了2.2Gamma曲線值的接近于sRGB的色彩空間范圍，就像我們計(jì)算的一樣，通常情況下，這是一個好事情也是我們所期望的。但是如果我們用這種方法執(zhí)行了Gamma校正，那我們將不得不取消我們場景中每一個單獨(dú)紋理文件的Gamma值，這是由于事實(shí)上那些紋理已經(jīng)有了正確的Gamma值（對任何8位或16位圖像文件這通常都是正確的），并且在頂部增加一個Gamma校正，將使Gamma值倍增，而且可能消除紋理的顏色，這是多讓人失望的事！

所以，我們也不得不去除每一張紋理文件的Gamma值（枯燥又乏味），或者我們用Mental Ray的內(nèi)部Gamma校正替代鏡頭材質(zhì)的Gamma校正（仍然枯燥卻少了點(diǎn)乏味^_^）

如圖8所示，我們在渲染全局面板中所設(shè)置的Gamma值，代表了我們的初始期望值，非常簡單明了，因?yàn)檫@是Mental Ray的工作方式。1被數(shù)值劃分（2.2接近我們的實(shí)際情況），等于0.455.同時，我們也需要移除鏡頭材質(zhì)的Gamma校正，所以我們必須設(shè)置它的Gamma屬性為1.0（線性等于沒有校正；你可以從Hapershade的工具面板選擇這些材質(zhì)），因此，我們完全把Gamma校正移交給Mental Ray的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，自動應(yīng)用正確的“無Gamma值”給我們的每一張紋理，現(xiàn)在不必再擔(dān)心我們的紋理顏色了。如果我們使用“數(shù)值”紋理無論是什么方式（像凹凸貼圖，置換貼圖，或任何一個比實(shí)際顏色更需要紋理填充的地方），我們都不得不為了精確的“數(shù)值”，去改變前面的Gamma校正節(jié)點(diǎn)，從而關(guān)閉它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來彌補(bǔ)我們所期望得到的Gamma值，將其填充進(jìn)Gamma校正屬性里面（注意：這個屬性并不代表實(shí)際的顏色值^Gamma功能，它在一定程度上象征了我們所期望彌補(bǔ)的Gamma數(shù)值，也就是說，“反相”，或者讓Gamma值交互左作用，---沒有人總會告訴你這些知識，但是你可以現(xiàn)在把它學(xué)好）。這是一個長篇的理論，現(xiàn)在我們接著往下看

圖8

我打開Final Gathering設(shè)置面板（圖9所示）以使我們得到相對快速的聚焦，也就是說，快速的結(jié)果。同時將mia_physicalsun的Samples采樣值將到2

圖9

現(xiàn)在稍微有點(diǎn)暗并有一些錯誤（圖10所示），主要是由于ray tracing（光線跟蹤）設(shè)置不充足的原因。

圖10

讓我們提高普通的光線深度值（圖11所示）和Fina Gathering光線深度值（圖12所示）。我們也打開Secondary Diffuse Bounces（二次漫反射反彈）。然而，渲染全局中二次漫反射反彈按鈕只能設(shè)置它們的反彈深度為1；我們想反彈兩次所以我們選擇mental ray設(shè)置存儲中的實(shí)際的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，它名叫“miDefaultOptions”。

圖11

圖12

你也可以在根據(jù)類型選擇輸入線上通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊輸入名稱“miDef*”進(jìn)行操作（上面的那個星號是專門為像我這樣的懶人設(shè)置的搞怪的縮寫^_^，如圖13所示）。

圖13

一旦我們選擇了miDefaultOptions，所有的或多或少的mental ray設(shè)置的相關(guān)屬性都會顯示出來。還有一些東西是在mental ray Globals（mental ray全局設(shè)置面板）節(jié)點(diǎn)中顯示，但是我們現(xiàn)在把焦點(diǎn)集中在miDefaultOptions的Final Gather 面板上。讓我們把Final Gathering Diffuse Bounces屬性設(shè)置為2（如圖14所示）。這些光線的深度設(shè)置對達(dá)到本次教程的最后效果已經(jīng)足夠了。

圖14

讓我們重新渲染一下。仍然非常暗，但是你能感覺到間接燈光的照明已經(jīng)足夠了（不用擔(dān)心陰影的細(xì)節(jié)，我們等會還會深入它），所以我們需要切實(shí)的以某種方式提高曝光的級別。

記住，我們?nèi)匀辉诤芑A(chǔ)的默認(rèn)設(shè)置下做所有的東西。過去常用的一種打開曝光度的方法是mia_exposure_simple里面的Gain屬性，作為一個鏡頭材質(zhì)與我們的攝像機(jī)進(jìn)行鏈接，我們把Gain值提到0.5（如圖16所示）

圖16

現(xiàn)在好多了，并且更增加了自然的感覺（如圖17所示）

圖17

現(xiàn)在我們可以真正最終設(shè)置燈光和強(qiáng)調(diào)畫面的美感了。在這一部分中，請不要對我選擇的顏色設(shè)置感到不舒服－跟著你自己的感覺走！我旋轉(zhuǎn)太陽方向到X -70,Y 175, Z 0以強(qiáng)調(diào)陽光照射方向的某些特定元素，另外我對mia_physicalsky材質(zhì)的屬性所設(shè)置的數(shù)值請參考圖18。我把Haze的數(shù)值增加到0.5（注意這個屬性值可以提到到15，所以0.5是很低的）。然后我設(shè)置 Red/Blue Shift到0.1，基本的作用是讓白色平衡稍微泛紅一點(diǎn)（要得到偏藍(lán)色的效果調(diào)節(jié)為負(fù)值，比如-0.1）。同時也提高Saturation的屬性值到2.0，這是它的最大值。接下來我稍微調(diào)整一下水平線，這樣對整體的效果影響不大但是經(jīng)過我的嘗試發(fā)現(xiàn)這樣的話我們的視線透過舷窗和窗戶。

圖18

最后我改變Ground的顏色。我給它一個偏綠的色調(diào)因?yàn)槲矣X得這樣看起來更有湖水的感覺，并且我覺得這樣更增添了整體的趣味性（如圖19所示）。從我的角度看，這為我們實(shí)現(xiàn)一個地中海午后的景象打下了良好的基礎(chǔ)。

圖19

如果我們滿足一般的視覺要求，我們可以開始為場景設(shè)置最后的渲染了。首先，讓我們增加Final Gathering的質(zhì)量，因?yàn)槲覀兊葧梢栽俅问褂肍inal Gathering解決。就像你從圖20中所看到的，我提到Accuracy值到64，但是更重要并且更特別的是陰影的細(xì)節(jié)，Point Density值現(xiàn)在是2.0。要得到一個密集的Final Gathering結(jié)果我們也可以提高Point Interpolation數(shù)值這樣也不會丟失陰影的對比細(xì)節(jié)。同時我關(guān)掉了Rebuild設(shè)置，因?yàn)閺拈_始到現(xiàn)在燈光的設(shè)置從沒更改過，并且我們能因此決定反復(fù)使用現(xiàn)有的Final Gathering數(shù)值。

圖20

讓我們看一下（如圖21）。就像你所看到的，陰影的區(qū)域仍然缺少一些細(xì)節(jié)，尤其是門所在區(qū)域。我們能很簡單的使用一個新的、具有特殊環(huán)境計(jì)算（Ambient Occlusion）模式的mia_material工具來解決這個問題。你只需要檢查材質(zhì)中的環(huán)境計(jì)算（Ambient Occlusion），其他所有的東西都用默認(rèn)的參數(shù)設(shè)置就非常好了。（我做的所有的事情就是設(shè)置那個距離到一個合理的數(shù)值以及稍微降低一點(diǎn)暗部色）。

圖21

Mia_material材質(zhì)的主要訣竅就是細(xì)節(jié)部分（讓環(huán)境保持全黑色）。通過打開細(xì)節(jié)模式，Ambient Occlusion 只會對有問題的區(qū)域進(jìn)行間接照明，避開傳統(tǒng)的全局照明和看起來不合要求的Ambient Occlusion。參考圖22提高細(xì)節(jié)以后的效果。

圖22

要點(diǎn)：同時調(diào)整所有材質(zhì)，從hypershade中選擇所有mia_material材質(zhì)，并且在Attribute Spread Sheet里面設(shè)置Ao_on屬性為1（如圖23所示）（Attribute Spread Sheet在這里打開Window >General Editors > Attribute Spread Sheet)。也要注意在Ambient Occlusion中開啟材質(zhì)的Final Gathering效果；它將在原來的基礎(chǔ)上重新進(jìn)行計(jì)算。如果你覺得Final Gathering計(jì)算時間太長，將Point Density從1降到0.5，這仍然會給你帶來良好的結(jié)果并且燈光的細(xì)節(jié)也足夠。

圖23

現(xiàn)在讓我們增加普通采樣的質(zhì)量Sampling quality（如圖24所示）。采樣級別現(xiàn)在是0（Min）到2（Max）之間，對比度是（contrast ）0.05，F(xiàn)ilter（過濾值）設(shè)置為Mitchell可以得到清晰的圖像。

圖24

最后但也同樣重要的是，如果你仍然覺得由于鏡面反射導(dǎo)致畫面看起來不夠真實(shí)，為了得到高級別的質(zhì)量，提高mia_material材質(zhì)的反射采樣值（Refl_gloss_samples)到8。同樣可以在attribute spread sheet里面去完成。

最后渲染的時候，我選擇渲染分辨率為1024像素的32位floating point framebuffer,（浮動點(diǎn)結(jié)構(gòu)緩沖），這可以在渲染全局(Render Globals)中進(jìn)行設(shè)置(如圖25所示)

圖25

如果我想從GUI中得到正確的32位結(jié)構(gòu)緩沖效果（批處理渲染除外），我需要在渲染全局（Render Globals）的Preview面板中打開Preview Convert Tiles選項(xiàng)，關(guān)閉Preview Tonemap Tiles選項(xiàng)

圖26

重點(diǎn)：我也要選擇一種恰當(dāng)?shù)膱D片格式，OpenEXR格式是一種非常好的浮動點(diǎn)格式，并且一直在到今天仍被廣泛使用，讓我們選擇這種格式（如圖27所示）

圖27

當(dāng)渲染32位圖像的時候，你將在渲染視圖中得到一些有意思的新奇的顏色，但是最終的圖像是沒有問題的---不必?fù)?dān)心，渲染完畢后，你可以在你的projects images\tmp folder中找到你的圖片。圖28展示我最終的效果，一張為后期合成準(zhǔn)備的非常棒的圖像。