朱峰社區(qū)淺談MAYA中所有燈光的性能

環(huán)境光 ambient light

環(huán)境光最大的特點(diǎn)是其具有“雙重性格”，具體體現(xiàn)在環(huán)境光的“ambient shade”參數(shù)的運(yùn)用上，通過調(diào)節(jié)此參數(shù)（后文參數(shù)解析部分會(huì)系統(tǒng)論述）可以使環(huán)境光表現(xiàn)出有向性和無向性。環(huán)境光在具體使用中最大的作用是模擬大氣中的漫反射、對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行均勻照明。一般情況下，環(huán)境光不會(huì)被考慮作為場(chǎng)景照明的主光源，環(huán)境光一般會(huì)和其他光源聯(lián)合作用（例如環(huán)境光有時(shí)候可以和平行光共同模擬陽光）。

方向光 directional light

方向光僅在一個(gè)方向平均地發(fā)射燈光，它的光線是互相平行的，使用方向光可以模仿一個(gè)非常遠(yuǎn)的點(diǎn)光源，例如從地球上看太陽，太陽就相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)光源，所以方向光常用來模擬陽光的照明效果。在一個(gè)場(chǎng)景中，同一盞方向光投射的所有陰影都在同一方向上，而且都是該物體的正交投影，所以我們不需要考慮directional light和被照射物體的相對(duì)位置，唯一要考慮的就是方向光的方向。由于方向光對(duì)局部區(qū)域的定位或限制沒有點(diǎn)光源或聚光燈那樣容易，因此它早室內(nèi)場(chǎng)景的燈光設(shè)置中經(jīng)常做為配合或輔助光源來使用，而不作為主要光源。在大的室外場(chǎng)景中，可以從若干個(gè)不同的角度發(fā)出多個(gè)方向光作為整體的輔助光源，雖然每盞方向光都可能非常微弱，但是他們用此種方法聯(lián)合作用的時(shí)候可以模擬出大氣光的效果。代替空氣中的太陽光。

點(diǎn)光源 point light

點(diǎn)光源從光源位置處向各個(gè)方向平均招生，可以用來模擬燈泡和蠟燭。點(diǎn)光源的投影有透視效果，與ambient light和directional light不同的是，point light有“decay rate”,即可以調(diào)節(jié)燈光的衰減率（spot light和area light也可以調(diào)節(jié)衰減）。點(diǎn)光源在很多時(shí)候適合用來作輔助光。在許多翻譯過來的maya資料中可以發(fā)現(xiàn)，很多國(guó)外作者把點(diǎn)光源的陰影稱為“發(fā)散陰影”，這正是因?yàn)辄c(diǎn)光源有強(qiáng)烈的透視效果，個(gè)人人為，此特性可用于模擬室內(nèi)場(chǎng)景中透過窗戶射向室內(nèi)的夕陽光

聚光燈 spot light

聚光燈在一個(gè)圓錐形的區(qū)域均勻地發(fā)射光線，可很好模仿類似手電筒和汽車前燈發(fā)出的燈光。聚光燈是屬性最多的一個(gè)燈光，也是最常用的一個(gè)燈光，從很多國(guó)外的資料上我們可以知道，很多國(guó)外三維設(shè)計(jì)師喜歡用聚光燈作為照明場(chǎng)景的主光源，這是因?yàn)榫酃鉄艨梢院苋菀椎乇欢ㄎ缓涂刂疲ó?dāng)然在我們的實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)該根據(jù)不同的場(chǎng)景、不同的實(shí)際情況、不同的要求來活用maya4.0的五種燈光，而不應(yīng)該迷信某一種燈光的搭配方式或使用方法）。

面光源 area light

我們生活的環(huán)境是一個(gè)三維世界，在我們生存的空間中，任何一個(gè)東西都有自己相對(duì)的三維值，也就是說，在我們已知空間中，大多數(shù)物質(zhì)都是三維的。毫無疑問，在現(xiàn)實(shí)生活中的光源都是三維的。然而在maya軟件包里，我們并找不到一個(gè)真正意義上的“體積光源”，最接近“三維光源”的就是我們現(xiàn)在要介紹的這個(gè)二維光源--面光源，也叫區(qū)域光（表面上好象聚光燈也是一個(gè)面光源，而實(shí)際上maya軟件定義的聚光燈是一個(gè)限定了照射范圍的點(diǎn)光源）。正因?yàn)槊婀庠磁c其他光源有著這種本質(zhì)上的區(qū)別，所以面光源的光線質(zhì)量也與其他光源的光線質(zhì)量有著本質(zhì)上的區(qū)別。面光源發(fā)出的光線質(zhì)量以及所投射的陰影質(zhì)量都是maya4.0所有默認(rèn)燈光中最好、最接近真實(shí)效果的，但是在做動(dòng)畫項(xiàng)目的時(shí)候，面光源存在一個(gè)致命缺陷--耗費(fèi)相對(duì)較長(zhǎng)的渲染時(shí)間。正因?yàn)檫@樣，所以面光源一般在做靜禎的時(shí)候被廣泛采用，而做動(dòng)畫片的時(shí)候則用聚光燈取代面光源。由于考慮到我們的生產(chǎn)進(jìn)度，所以在生產(chǎn)過程中盡量不要使用面光源，爭(zhēng)取通過細(xì)調(diào)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)其他燈光對(duì)面光源的模擬

spot light

type：

通過點(diǎn)擊type旁邊的三角形按鈕，maya會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)下拉菜單，下拉菜單里有各種可供選擇的燈光類型，通過選擇不同的燈光類型，可以改變當(dāng)前所選燈光的類型。

color：

maya中燈光的默認(rèn)顏色都是白色，通過點(diǎn)擊顏色選項(xiàng)旁的白色方塊，系統(tǒng)會(huì)彈出一個(gè)選色器，通過選色器可以改變燈光的顏色。在顏色按鈕的末端有一個(gè)黑白的棋盤格按鈕，通過點(diǎn)擊這個(gè)按鈕可以為燈光的顏色加載一張?zhí)麍D，可以運(yùn)用這種方式來模擬幻燈機(jī)的光線投影。一般情況下為場(chǎng)景打光有一個(gè)默認(rèn)的規(guī)則，即不使用純白色的光，其實(shí)在現(xiàn)實(shí)的生活中，基本上也不會(huì)出現(xiàn)純白色的光線，所以，當(dāng)我們每建立一盞新的燈光，最好先將燈光的顏色根據(jù)場(chǎng)景的需要設(shè)定一種顏色，盡量避免出現(xiàn)純白色的燈光。

intensity：

通過調(diào)節(jié)此參數(shù)的大小可以改變燈光的強(qiáng)度，一般情況下，intensity是和decay（衰減）參數(shù)結(jié)合使用的，值得注意的是，在場(chǎng)景的整體照明中，調(diào)節(jié)燈光的顏色一般會(huì)改變燈光的強(qiáng)度，因?yàn)椴煌�顏色有著不同的明度，自然地，在燈光照明中，明度大的顏色的照明�?qiáng)度也相對(duì)強(qiáng)一些。

iluminates by default：

默認(rèn)情況下，此選項(xiàng)是被勾選的（一旁的小方塊中劃上了勾），這個(gè)選項(xiàng)其實(shí)是一個(gè)燈光照明開關(guān)的作用，當(dāng)此選項(xiàng)劃上勾的時(shí)候，燈光對(duì)場(chǎng)景內(nèi)所有的物體都有照明作用，反之，燈光對(duì)場(chǎng)景內(nèi)所有物體都不起照明作用。在進(jìn)行比較大的場(chǎng)景的燈光設(shè)置的時(shí)候，一般會(huì)經(jīng)常用到燈光鏈接，假如想讓新建立的一盞燈光只對(duì)場(chǎng)景中的某一物體或少部分物體起照明作用的時(shí)候，有些組員的習(xí)慣是打開燈光關(guān)聯(lián)編輯器，來將燈光和物體進(jìn)行排除，對(duì)于大場(chǎng)景的燈光設(shè)置，這顯然是一個(gè)笨方法，在此種情況下最有效率的排除法是將新建立的那盞燈光的“illuminatess by default”選項(xiàng)關(guān)掉，然后再同時(shí)選擇燈光與需要被照明的物體，單擊rendering菜單下的lighting/shading子菜單中的make light links命令即可。

decay rate：

這一參數(shù)是用來調(diào)節(jié)燈光的衰減率，它由一個(gè)下拉菜單構(gòu)成，下拉菜單中有四個(gè)選項(xiàng)目：no decay（無衰減）、linear（線性衰減）、quadratic（平方衰減）和cubic（立方衰減），默認(rèn)狀況下，燈光的衰減率一般是“no decay”。在現(xiàn)實(shí)生活中，光線的衰減一般呈平方衰減，而在maya中，用得比較多的衰減率是線性衰減。另外，要調(diào)節(jié)燈光的衰減方式還可以為燈光建立一條強(qiáng)度曲線，通過編輯曲線來實(shí)現(xiàn)燈光強(qiáng)度的可控性（詳見燈光特效部分）。

cone angle：

此參數(shù)為聚光燈所獨(dú)有，它用來調(diào)節(jié)聚光燈的照射角度，默認(rèn)角度是40度，可調(diào)控的范圍是：0.006～179.994（度）。

penumbra angle：

國(guó)內(nèi)很多作者將這一參數(shù)翻譯成“半影角”，這一參數(shù)控制的是聚光燈投射光線邊緣的虛化。在缺省狀態(tài)下，penumbra angle的值為0，此時(shí)聚光燈照射區(qū)域的邊界是“黑白分明”（清晰）的，當(dāng)penumbra angle的值趨向負(fù)無窮大時(shí)，聚光燈的照射邊緣向內(nèi)虛化，而penuumbra angle的值趨向正無窮大時(shí)，聚光燈的照射邊緣向外虛化。然而penumbra angle的值不能真正在正負(fù)無窮大這個(gè)值域中任意取值，它的值域范圍是-189.994到189.994之間。

dropoff：

dropoff的值域是0到正無窮大，當(dāng)dropoff的值為0時(shí)，聚光燈照射區(qū)域的光線分布是均勻的，當(dāng)dropoff的值趨向于正無窮大時(shí)，聚光燈照射區(qū)域的亮度由中心向四周遞減，其遞減的程度與dropoff的值成正比。

默認(rèn)情況下，penumbra angle和dropoff的值都為0，當(dāng)使用聚光燈模擬真實(shí)場(chǎng)景的時(shí)候，應(yīng)該給這兩項(xiàng)參數(shù)賦予非0的值。

shadow color：

可以通過調(diào)節(jié)此參數(shù)來控制燈光投影的顏色，和大部分參數(shù)一樣，在投影顏色參數(shù)欄后面也有一個(gè)棋盤格的貼圖按鈕，可以通過帖圖來讓陰影產(chǎn)生特殊效果。

use depth map shadows：

這項(xiàng)命令是與“use ray trace shadows”相對(duì)應(yīng)的，depth map shadows（深度帖圖陰影）和ray trace shadows（光影跟蹤陰影）是兩種不同的計(jì)算陰影的方式，如果要給燈光加上投射陰影功能，可以勾選其中一項(xiàng)，也只能勾選一項(xiàng)，兩者不能同時(shí)選擇。

dmap resolution：

調(diào)節(jié)這項(xiàng)參數(shù)可以理解為調(diào)節(jié)燈光陰影的渲染解析度，當(dāng)dmap resolution的值設(shè)得很低的時(shí)候，陰影的邊緣會(huì)呈現(xiàn)鋸齒，而當(dāng)此項(xiàng)數(shù)值設(shè)得過高的時(shí)候，則會(huì)增加渲染的時(shí)間。值得注意的是，ipr窗口的即時(shí)渲染功能不支持dmap resolution值的更新。很多時(shí)候我們需要柔和的陰影來體現(xiàn)燈光的柔和，這時(shí)可以適當(dāng)?shù)亟档蚫map resolution的值，這樣既達(dá)到了我們需要的效果，又可以降低渲染的速度，注意，dmap resolution的值最好是2的倍數(shù)，為避免陰影周圍出現(xiàn)鋸齒，dmap resolution的值不應(yīng)該調(diào)得過低。

use mid dist dmap：

有時(shí)候被照亮物體的表面有不規(guī)則的污點(diǎn)和條紋，這時(shí)候?qū)�燈光的use mid dist dmap命令打開，將有效去除這種不正常的陰影。在默認(rèn)狀態(tài)下，此參數(shù)是打開的。

use dmap auto fous：

有時(shí)候場(chǎng)景中的物體投射的陰影邊緣會(huì)呈現(xiàn)出鋸齒狀，這時(shí)的一種解決方案是將產(chǎn)生投射陰影的燈光的use dmap auto fous參數(shù)打開，并將場(chǎng)景中不需要投射陰影的物體的casts shadows（在物體的shape屬性面板里的render stats命令欄下）參數(shù)關(guān)閉（這樣也可以加速渲染），默認(rèn)狀態(tài)下，此項(xiàng)命令是打開的。

dmap filter size：

此項(xiàng)參數(shù)的默認(rèn)設(shè)置是1，可以通過調(diào)節(jié)此參數(shù)來調(diào)節(jié)陰影邊緣的柔化程度，此項(xiàng)參數(shù)設(shè)置得越大，陰影的邊緣越柔和……

dmap bias：

dmap bias又叫深度貼圖偏心率，調(diào)節(jié)它可以使陰影和物體表面分離。調(diào)節(jié)此參數(shù)猶如給陰影一個(gè)遮擋蒙板，當(dāng)數(shù)值調(diào)大的時(shí)候，燈光給物體投射的陰影就只剩一下部分，當(dāng)此參數(shù)的數(shù)值調(diào)到1的時(shí)候，物體的陰影就完全消失了。

fog shadow intensity：

在打開燈光霧的時(shí)候，場(chǎng)景中物體的陰影顏色會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則顯示（顏色會(huì)變淺），會(huì)讓物體的重量感打折扣……這時(shí)可以調(diào)節(jié)fog shadow intensity參數(shù)來調(diào)節(jié)燈光霧中陰影的強(qiáng)度。

fog shadow samples：

霧陰影取樣參數(shù)，默認(rèn)值為20。當(dāng)加了燈光霧后，可以調(diào)節(jié)此參數(shù)來控制物體陰影的顆粒狀。

disk based dmaps：

當(dāng)多次渲染某一禎，而場(chǎng)景中的物體和燈光位置都沒有變化，只是對(duì)燈光或物體的屬性進(jìn)行了調(diào)節(jié)的時(shí)候，這時(shí)深度貼圖陰影并沒有改變，所以可以重復(fù)使用，這時(shí)就可以從disk based dmaps的下拉菜單中選擇reuse existing dmap（從新使用現(xiàn)有的深度貼圖陰影）。

當(dāng)不是渲染單禎而是渲染動(dòng)畫的時(shí)候，場(chǎng)景中物體和燈光的位置沒有變化，這時(shí)，深度貼圖也沒有改變，仍然可以重新被啟用。這時(shí)可以從disk based dmaps的下拉菜單中選擇reuse existing dmap，并且關(guān)閉dmap frame ext開關(guān)。

當(dāng)渲染的動(dòng)畫中，物體和燈光都發(fā)生了變化，但是要將此動(dòng)畫渲染若干遍，這時(shí)可以把深度貼圖存在硬盤里，待多次渲染動(dòng)畫的時(shí)候重復(fù)使用。此時(shí)可以從disk based dmaps的下拉菜單中選擇reuse existing dmap，并且打開dmap frame ext開關(guān)。

如果在以前的硬盤中有保存的深度貼圖，并且在渲染一禎或動(dòng)畫之前移動(dòng)了燈光或物體，這時(shí)深度貼圖發(fā)生了變化，我們不能再使用以前的深度貼圖，此時(shí)可以在disk based dmaps的下拉菜單中選擇overwrite existing dmap，這樣每一次渲染的深度貼圖都會(huì)覆蓋原來在硬盤中保存的深度貼圖。

以上幾項(xiàng)可以有效節(jié)約渲染時(shí)間。

如果要渲染一禎或一個(gè)動(dòng)畫，但是硬盤里沒有以前的保存的深度貼圖，或者即使有也不想用，那么這時(shí)可以從disk based dmaps下拉菜單中選擇off。

在默認(rèn)狀態(tài)下，disk based dmaps指向0ff，這時(shí)maya沒有設(shè)置深度貼圖，也不會(huì)將深度貼圖保存在硬盤里。

use only single dmap：

為了節(jié)約渲染速度，有時(shí)候一個(gè)點(diǎn)光源在某個(gè)具體的軸上不需要產(chǎn)生深度貼圖，此時(shí)可關(guān)閉use only single dmap,同時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)軸的use dmap屬性（例如“use x+ dmap”）。

use ray trace shadows：

光影追蹤(又叫光線追蹤)陰影，光線追蹤陰影是在光線追蹤過程中產(chǎn)生的，在大部分情況下，光線追蹤陰影能夠提供非常好的效果，然而，用戶必須對(duì)整個(gè)場(chǎng)景來計(jì)算光線跟蹤陰影，這樣將非常耗費(fèi)時(shí)間。有些陰影效果（如透明物體所產(chǎn)生的陰影）深度貼圖陰影是模擬不出來的，這時(shí)建議使用光線跟蹤陰影。

light radius：

柔化陰影的邊緣，使陰影的邊緣不那么硬，但是會(huì)是陰影邊緣呈現(xiàn)粗糙的顆粒狀。

shadow rays：

使用light radius命令后，陰影邊緣會(huì)呈現(xiàn)顆粒狀，這時(shí)加大shadow rays的值，可以將陰影邊緣的顆粒模糊化，這將使物體陰影看上去更真實(shí)。

ray depth limit：

調(diào)節(jié)此參數(shù)可改變燈光光線被反射或折射的最大次數(shù)。此參數(shù)默認(rèn)值是1。為提高渲染光線跟蹤陰影的速度，當(dāng)light radius的值為非零的時(shí)候，盡量將shadow rays和ray depth limit的值設(shè)小，ray depth limit的值一般情況下設(shè)為1。

ambient light

ambient shade：

ambient shade是環(huán)境光獨(dú)有的參數(shù)，此參數(shù)的可控性也是環(huán)境光區(qū)別于其他燈光（如點(diǎn)光源）的根本所在。此參數(shù)可以體現(xiàn)ambient shade的方向性和無向性，在默認(rèn)狀態(tài)下，ambient shade的值是0.45，當(dāng)其趨向于0時(shí)，環(huán)境光的性質(zhì)就趨向于無向性，當(dāng)其趨向于1時(shí)，環(huán)境光的性質(zhì)就趨向于有向性，當(dāng)?shù)扔?時(shí)，環(huán)境光可看作是一個(gè)點(diǎn)光源。在maya中，無向性的環(huán)境光效果可以簡(jiǎn)單、抽象地概括為：整個(gè)場(chǎng)景被包圍在一個(gè)無限大的中空球體中間，燈光從這個(gè)球體的內(nèi)表面發(fā)散出來，從各個(gè)方向照射場(chǎng)景內(nèi)的物體。要很好的理解環(huán)境光的無向性，以便在實(shí)踐中很好地對(duì)環(huán)境光進(jìn)行調(diào)控，最好的捷徑就是通過調(diào)節(jié)ambient shade參數(shù)來對(duì)簡(jiǎn)單場(chǎng)景中的物體進(jìn)行各種取值的渲染測(cè)試，來對(duì)比渲染效果。

補(bǔ)充：

點(diǎn)光源、面光源和方向光在基本參數(shù)方面和聚光燈的參數(shù)屬性是一樣的，每種類型的燈光只是在投射方式上不一樣，關(guān)于這些類型的燈光的參數(shù)在這里就不重復(fù)說明了，在實(shí)踐中多摸索、根據(jù)不同的實(shí)際情況來運(yùn)用不同的燈光組合，這樣可以相對(duì)提高工作效率，并且能達(dá)到很好的效果。