摘 要：Maya作為優(yōu)秀的三維建模和動(dòng)畫(huà)軟件，無(wú)論是靜幀渲染還是動(dòng)畫(huà)輸出，都需要逼真的光線對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行照明，軟件中默認(rèn)的六種光線已經(jīng)完全能夠滿足實(shí)際操作的需要，同時(shí)我們還可以借助其他的技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的光線效果進(jìn)行模擬。

關(guān)鍵詞：Maya；三維軟件；光線；

中圖分類號(hào)：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-12-00-02

在現(xiàn)實(shí)生活中，光線是人們看到物體的決定性因素。人眼的視網(wǎng)膜感知物體發(fā)出的或者反射出的光線，就可以在大腦中處理出這個(gè)物體的形狀、大小、顏色甚至是質(zhì)感等等信息。有的時(shí)候光線會(huì)發(fā)生折射，所以我們看到的水中的魚(yú)比實(shí)際感覺(jué)要更靠近水面；有的時(shí)候光線會(huì)發(fā)生散射，所以晴朗的天空會(huì)呈現(xiàn)美麗的淺藍(lán)色；有的時(shí)候光線會(huì)被不透明的物體阻擋，所以就會(huì)產(chǎn)生陰影。這些光線變出的“魔術(shù)”我們?nèi)绾斡萌S軟件進(jìn)行模擬呢？Maya給我們提供了一個(gè)無(wú)限可能的平臺(tái)。

打開(kāi)Maya我們會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)，默認(rèn)的燈光系統(tǒng)中只有六種光線：點(diǎn)光（Point Light）、聚光燈（Spot Light）、平行光（Directional Light）、環(huán)境光（Ambient Light）、區(qū)域光（Area Light）和體積光（Volume Light）。我們?nèi)绾卫眠@僅有的六種燈光模擬現(xiàn)實(shí)生活中千變?nèi)f化的光線呢？還是先從這六種光線的特性看起吧。

一、點(diǎn)光（Point Light）

點(diǎn)光的概念很好理解，一個(gè)蠟燭的火苗，一個(gè)白熾燈，都是在從一點(diǎn)向外發(fā)射光線，這種光源我們都通俗的稱為點(diǎn)光。但是需要說(shuō)明的是，理想的點(diǎn)光源需要從一點(diǎn)均勻的向外發(fā)射光線，這“一點(diǎn)”應(yīng)該是理想化為質(zhì)點(diǎn)的光源，同時(shí)由于地球大氣、點(diǎn)光源性質(zhì)等因素的影響，嚴(yán)格的說(shuō)地球上根本就沒(méi)有點(diǎn)光源。我們用三維軟件（包括Maya）在使用點(diǎn)光源中要注意這一點(diǎn)。

二、聚光燈（Spot Light）

聚光燈的光線是從一點(diǎn)沿著一個(gè)錐體向某一個(gè)方向傳播?？梢杂脕?lái)模擬探照燈、舞臺(tái)追光燈效果。在Maya中這種光線可以調(diào)節(jié)椎體的角度大小和方向，是場(chǎng)景燈光中最常用的燈光。

三、平行光（Directional Light）

平行光是指從一個(gè)方向平均傳播出來(lái)的光線，光線的方向平行。平行光可以調(diào)整方向，但無(wú)法調(diào)整照射的范圍。雖然太陽(yáng)是一個(gè)球體，但是由于距離地球太遠(yuǎn)，并且體積巨大，因此在三維軟件里常常用平行光來(lái)模擬太陽(yáng)的光線。

四、環(huán)境光（Ambient Light）

從名字可以看出：環(huán)境光充斥在場(chǎng)景中，它能從所有角度、均勻的照射物體。這種說(shuō)法看似矛盾，其實(shí)卻隱藏深意。在Maya中，環(huán)境光的Ambient Shade屬性代表著這種光線的這一矛盾性。如果Ambient Shade的值大小為0時(shí)，光源就好像是一個(gè)巨大的球體，而光線就從球體的表面均勻向內(nèi)發(fā)射，從而照亮物體，這種我們可以模擬光線的漫反射。如果Ambient Shade的值大小為1時(shí)，它就變成了一個(gè)點(diǎn)光源，光線從一點(diǎn)向外發(fā)出。

五、區(qū)域光（Area Light）

區(qū)域光是一個(gè)發(fā)光的二維矩形區(qū)域。默認(rèn)情況下的長(zhǎng)寬比是2：1，創(chuàng)建完成后可以借助縮放手柄對(duì)其進(jìn)行縮放。手柄的大小決定了區(qū)域光的照射范圍，這個(gè)特性是其特有的。由于這種燈光是區(qū)域發(fā)光，因此可以產(chǎn)生非常柔和的陰影。

六、體積光（Volume Light）

體積光的性質(zhì)比較特殊，它的照明范圍局限在一個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)物體處在這個(gè)區(qū)域中的時(shí)候可以被照亮，當(dāng)物體離開(kāi)這個(gè)區(qū)域時(shí)就不會(huì)被照射到。因此，體積光的體積大小也會(huì)決定光照的范圍和燈光的強(qiáng)度衰減。

當(dāng)我們創(chuàng)建了某個(gè)燈光后，就可以對(duì)其屬性進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)節(jié)，Maya對(duì)燈光都定義了非常詳細(xì)的屬性，在這里就不贅述了。那么除了屬性調(diào)整外，我們?cè)诮艄鈺r(shí)還需要注意什么細(xì)節(jié)呢？首先我們要談到的就是“三點(diǎn)照明”。

在現(xiàn)實(shí)生活中，從一個(gè)普通的生活寫真，到一部有巨額投資的電影，再到任何一臺(tái)晚會(huì)，都離不開(kāi)燈光師的身影。燈光師用銳利的雙眼，衡量著光和影，凸顯著美和優(yōu)。不過(guò)，再華麗的燈光效果都跳不出基本的燈光理論。在小場(chǎng)景的照明中，人們習(xí)慣利用主光源來(lái)照亮場(chǎng)景中的主要對(duì)象，并由其為物體投影從而決定明暗關(guān)系。人們還要利用輔助光來(lái)產(chǎn)生均勻柔和的光線，填充沒(méi)有被主光照射到的區(qū)域，并且調(diào)和陰影的濃淡，增加場(chǎng)景的層次感，定義場(chǎng)景的整體格調(diào)。同時(shí)還要建立背景光凸顯主題，將場(chǎng)景和背景分離。需要說(shuō)明的是：1、在Maya里“三點(diǎn)照明”并不是指只有三盞燈光，每一“點(diǎn)”上產(chǎn)生作用的燈光有可能是多個(gè)，或者是一個(gè)燈光矩陣；2、習(xí)慣上Maya中總是用聚光燈來(lái)建立“三點(diǎn)照明”，因?yàn)榫酃鉄舻墓饩€集中且易于調(diào)節(jié)。3、燈光要簡(jiǎn)練不易過(guò)多。過(guò)多的燈光使工作過(guò)程變得雜亂無(wú)章難以處理，顯示與渲染速度也會(huì)受到嚴(yán)重影響。有經(jīng)驗(yàn)的Maya燈光師會(huì)首先在場(chǎng)景中建立一個(gè)攝像機(jī)，選擇最優(yōu)角度后將攝像機(jī)的屬性鎖定，這樣可以保證渲染的角度統(tǒng)一。然后根據(jù)主體需要來(lái)建立主光源，接著觀察陰影的濃淡情況建立輔助光，最后分配背景光。有一點(diǎn)不能被忽略的是：在保證了光影主格調(diào)的前提下，適當(dāng)調(diào)節(jié)燈光的衰減可以進(jìn)一步增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感。在調(diào)節(jié)Maya燈光的過(guò)程，要反復(fù)借助定位的攝像機(jī)渲染出的結(jié)果進(jìn)行燈光的調(diào)節(jié)，選出最優(yōu)的方案。對(duì)于一個(gè)大的場(chǎng)景，Maya的燈光系統(tǒng)依然可以勝任，最簡(jiǎn)單的當(dāng)屬mental ray里“物理天光”的照明效果。在這款大名鼎鼎的渲染器里，我們只要輕點(diǎn)鼠標(biāo)就可以在Maya場(chǎng)景中建立一套燈光系統(tǒng)，借助燈光照射方向的調(diào)整，燈光的清晨、正午、黃昏等時(shí)段的光照效果盡在掌握。這個(gè)功能是Maya中最貼近用戶體驗(yàn)的設(shè)計(jì)之一。當(dāng)然，我們還可以借助MEL語(yǔ)言建立燈光陣列，也可以模擬全局光的效果，只不過(guò)操作更繁瑣一些而已。可以說(shuō)，一個(gè)完整的Maya場(chǎng)景是綜合了模型，貼圖，材質(zhì)和燈光的作品，而燈光在其中起到的作用不容小覷。

除此以外，Maya中的燈光甚至可以決定某些材質(zhì)的最終效果，比如最常見(jiàn)的玻璃效果。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們站在河邊觀察河面就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象：近處的河水一眼可以望到水底，而遠(yuǎn)處的河面反射強(qiáng)烈，看不到水底，這種現(xiàn)象被稱為“菲涅爾效應(yīng)”。除去金屬物質(zhì)，其他的物質(zhì)均有不同程度的菲涅爾效應(yīng)：當(dāng)我們的視線和物體表面的夾角越大，光的折射越明顯，反射越微弱，而當(dāng)我們的視線和物體表面的夾角越小，光的反射就越明顯，折射就越微弱。我們?cè)诶肕aya建立玻璃材質(zhì)的時(shí)候，就是要模擬出菲涅爾效應(yīng)。通常情況下在為場(chǎng)景中的物體布上燈光效果后，我們要建立材質(zhì)效果：首先建立一個(gè)材質(zhì)球，將材質(zhì)球的顏色屬性修改為最小值。接著需要調(diào)整材質(zhì)球的透明屬性，因?yàn)樵诜颇?yīng)中，光線反射強(qiáng)烈的區(qū)域是不透明的，而折射強(qiáng)力的區(qū)域是透明的，并且兩種區(qū)域間的過(guò)渡非常的柔和。所以我們需要先建立一個(gè)漸變節(jié)點(diǎn)，將漸變節(jié)點(diǎn)的顏色變化修改為從上到下、由黑變白的效果。因?yàn)樵贛aya中，黑色表示“0”，而白色表示“1”，這樣就可以將物體表面的反射強(qiáng)度借助顏色過(guò)渡達(dá)到柔和變化的效果。那如何才能按照菲涅爾效應(yīng)將“視線角度”這一條件引入到Maya中呢？在Maya的節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)采樣信息節(jié)點(diǎn)，它可以拾取人眼（攝像機(jī)）和物體表面的夾角，然后由FacingRatio（面比率）屬性進(jìn)行輸出。我們只要將采樣信息節(jié)點(diǎn)里的FacingRatio屬性和漸變節(jié)點(diǎn)的vCoord屬性進(jìn)行連接，再由漸變節(jié)點(diǎn)控制玻璃材質(zhì)的反射率，這樣就可以模擬簡(jiǎn)單的菲涅爾效應(yīng)了。借助渲染編輯器，我們可以看到材質(zhì)球的邊緣反射變的強(qiáng)烈，而中心區(qū)域，反射變的微弱。同樣的方法，我們可以控制材質(zhì)球的透明屬性，要注意的是：控制透明屬性的漸變節(jié)點(diǎn)顏色變化和控制反射率屬性的漸變節(jié)點(diǎn)顏色變化剛好相反，只有這樣才能遵循菲涅爾效應(yīng)建立起比較真實(shí)的玻璃材質(zhì)。

回顧上述例子，雖然都是在進(jìn)行Maya材質(zhì)的調(diào)整，但是實(shí)際上我們都是在考慮光線對(duì)材質(zhì)的影響，也就是說(shuō)Maya的燈光是在六盞基礎(chǔ)燈光的基礎(chǔ)上加上材質(zhì)屬性才能得出最終效果的，兩者密不可分！

在實(shí)際的操作過(guò)程中，燈光的效果不僅僅局限在照明上，比如我們可以將樹(shù)影的貼圖放在燈光陰影里，直接投射在地面上，還可以將特殊的貼圖放在燈光的燈光霧屬性里，做出光線穿透水面，照射進(jìn)水底的斑斕效果，甚至可以將鏡頭的光斑特效無(wú)需借助后期軟件直接渲染出來(lái)，這些都是Maya的燈光系統(tǒng)提供給我們的便利之處。Maya已經(jīng)退出了2016版，其中包含了很多的新命令新技術(shù)，而燈光系統(tǒng)并沒(méi)有發(fā)生大的變化，因?yàn)閷?duì)于用戶來(lái)說(shuō)這六盞基礎(chǔ)燈光已經(jīng)完全能夠滿足需要，我們首先要追求的其實(shí)并不是軟件技術(shù)的先進(jìn)，而是使用軟件時(shí)的精妙創(chuàng)意，只有這樣才能在技術(shù)的高度上跳的更高，否則只能淪為技術(shù)的傀儡。

參考文獻(xiàn)：

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