MAYA完美表现自然光.pdf
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1、;.自然场景的布光和材质介绍 本教程像飞特的朋友们介绍自然场景的布光和材质设定。随让是一个比较古老的教程,但是知识点介绍和详细,对我们学习 MAYA 的布光和材质设定何有帮助。转发过来和飞特的朋友们一起学习,一起来看看具体的步骤吧:第一步 先来看一下我们今天的目标。这是没有用高级渲染器,只是用了 scanline 的效果。对于新手来说,即是用高级渲染器,也往往达不到这个效果。要实现这个效果,需要美术的功底,另外,就是对 max 灯光的比较深入的了解。前者我们今天先不涉及,后者则是我们要讨论的。(图 01);.图 01 FEVTE 编注:更多 MAYA 教程讨论交流和 MAYA 作业提交请进入飞
2、特论坛三维作业板块,地址:第二步 首先,按照一般人的想法,这个场景中只有一个光源,就是阳光。然我们来验证一下,如果简单的打上一个灯,把环境色改成浅蓝色后直接去点那个右上角的白痴茶壶,很好,这是每个人都熟悉的让人看了想吐的所谓默认效果。(图 02);.图 02 看了这个效果之后,绝大所数的人就开始鄙视 Default Scanline,然后就装了 Br、Fr、Vr 等等,开始研究高级光能渲染器。往往是高级渲染器说明书都背烂了,做出的效果一样的让人想吐(我就是这样的一个蠢人)。这个态度不是一个科学的态度,我们看到自己的效果不理想时,首先要分析一下为什么这样差。让我们仔细分析一下默认的效果为什么看起
3、来失真。(图03);.图 03 图 3 中标出的地方就是为什么这个图看起来失真的第一个原因:在现实生活中,物体的背面不可能是这样深的一致的黑色,一方面,来自周围物体的光线会反弹到这些暗的区域,另一方面,在户外场景中,真实的情况是,阳光进入大气层后,会出现散射的情况,这样,在所有的户外场景中,都有天空光的存在。天空光是一种方向随机的光线,在max 中提供了 Light Tracer 这样的插件进行模拟。而高级渲染器则几乎都提供了这样的天空光模拟。这个场景只是使得正对面的表面被照亮,更接近于在月球等没有大气散射的星球上的情况。关于光线行为的知识,建议新手们找本书研究一下,其实高级渲染器的说明文件也
4、是不错的。第三步 其次,我们看到,所有的物体的明暗分界线都特别锐利,阴影的分布也特别的尖锐。好,废话了这么多,我们如何来纠正这个情况:很简单,打灯。我知道这个词很让许多新手紧张,因为下意识中,我们总是觉得灯就是会让场景有人为照明痕迹的东西,应该越少越好。在高级渲染器中,往往也是很少的灯就可以了。但是请各位记住,max 的默认灯光和真实世界中的灯光是大不相同的,max 默认灯光不会衰减,即使到了很远的地方,单位面积上的光强还是不变;如果不打开投影,那么连阴影都不会有;光线也不会反弹;总之,他更像是一个光强指向器,而不是真实的光源。这么来说,似乎默认灯光太差了,但是这些特性,正为我们布光留下了很大
5、的自由操作空间。现在详细讲解一下这个场景中的灯光设置。阳光由 directional light 模拟,因为阳光正是平行光。光的颜色设为明亮的黄色,就是快到中午时太阳的颜色。关掉它的 specular,讲到材质时我会告诉你这样做的理由。现在需要关注的阳光的阴影,这些阴影在图上有大量的显示空间,必须注意。主要要调的选项是在 advanced effects 中的:Contrast 和 Soften Diffusion Edge 选项组。这两个参数对于灯光如何影响物体的表面至关重要。对于这个场景,两个值都在 30-40 左右是合适的。;.注意,如果是在不同的天气情况下,这个值需要不同。具体的含义请
6、参见 max 帮助。现在要关注的是 shadow map 的 size 值,默认值太低了,把它改成 3000 左右较为合适,这样细节才比较好。Bias 值为 0,sample range 设为 8.0 时阴影边缘更柔和。(图 04)第四步 物体边缘不再模糊了,光线的色彩也好多了,但是死黑的问题还是没解决。现在来用灯光模拟天空光的效果。最有效的方法是灯光阵列。;.在本场景中,我们用四盏 omni 来模拟天空光。这是要一点技巧的工作,但是,如果你很不愿意手调的话,用一个半球形的灯光阵列就可以了,灯越多,效果越均匀,但是计算时间越多(但比起变态的 GI 计算,这个几乎可以说是不花时间)。有四项需要注
7、意:1.灯光阵列的颜色。在有些灯光阵列比较主要的场景中,整个氛围的运造需要一些色彩,但要具体情况具体分析,本场景中,阳光是主要色彩制造者,所以我们的灯光阵列可以不设颜色。另外就是人的视觉心理感受,以此例来说,阳光的色彩是亮黄色,是暖色,因此即使不在天空光中加入色彩,有阳光投下的阴影会有一种心理上的冷色调,接近于浅蓝的感觉。基本的原则是主光源冷色调,阴影就会有暖色调的感觉。2.灯光的放置,如前所述,如果你利用了很多的灯,这个就不重要了,但是如果像这里只用很少的灯,注意他们的摆放位置。方法很简单,关掉主光源,移动各个灯,直到整个场景中的物体边缘看起来都被均匀照明就可以了。3.灯光强度,这个对于不同
8、的场景有不同的要求。自己调吧。4.阴影:注意,在灯管阵列中,阴影是应该被打开的,这样可以模拟天空光在物体互相相对的位置最暗的特点。如果灯比较少,阴影的 Sample Range 要设的高一些,这样才可以模拟天光阴影特别柔和的特点。如果你打了一大堆灯,这个设置就次要一些,因为灯互相之间会冲掉对方的阴影。可以看到效果是不错的,比用高级的渲染器的天光差不了多少,可是后者的那个快啊。(图 05、06);.图 05;.图 06 第五步;.现在整体的布光差不多结束了。还有最后的一点,就是我们所说的 Light bouncing,即周围的物体向向光物体的背面投射光线的现象。这和 color bleeding
9、 联系比较紧密。在这个场景中,由于物体的尺度相对较大,color bleeding 并不明显,因此我们只用模拟一次光线反射就可以了。设置的方法也很简单,以模拟阳光的 directional light 轴线为轴,反反向再加一个平行光就可以了。最后的布光图如下。(图 07)图 07 最终布光效果。(图 08);.图 08 第六步 接下来,来讲解材质的设置。;.在这个场景中,我们使用了大量的程序贴图。很多的爱好者都没有意识到程序贴图的强大之处:不需要物体自身的 uvw 坐标,因此可以避免贴图拉伸的情况;另外,程序贴图有很多的参数可调,要重新设置效果也特别方便,不用在 photoshop 里呼天抢地
10、。可是这也是他的缺点。你没有办法去仔细控制它的每一个细节,具体的效果只有渲染了才知道。让我们开始吧!首先是创建一个 RayTrace 材质,之所以用 RayTrace,因为他比默认的 phong,blin 等等要先进,计算方法要精确,可以在图上见到巨大的差别。我们要对付的是三个通道 Diffuse,Specular,再就是 Bump。好,先把 bump 解决了吧!把除了地面以外的所有东西先隐藏起来。想一下地面有什么特征才有趣?一个纯色的,没有任何起伏的地面时没有什么意思的,那就像是水泥一样。一个充满了起伏和裂缝的地表才有意思。具体怎么做呢?方法就是把多层的程序贴图混合起来。首先在 bump 通
11、道建一个 Noise map,钩选 Fractal 选项,把 Size 值设小一些以获得更多的细节。把 Noise Treshold 的最大值和最小值设的比较靠近以增加对比度。现在还不用担心更小的细节,因为我们会在这个 Noise 下面再嵌套一个 noise map。现在点我们的 noise map 的黑色方块,再给他一个 noise map。这个贴图的 size 值应该更小以便于创造更多的细节,把这个贴图的类型改成 Turbulence,这样最终的结果会更有趣。把这个贴图的颜色设成暗灰色。现在退回到我们的最初的 noise 下面,点白色的按钮,给他一个 Cellular map,把 size
12、 值改小并且把类型改成 Chips。然后把 bump 通道的输出值改成 100。说了这么多头都晕了,给一个设置图和效果大家看下。(图 09、10);.;.图 09 图 10 第七步 然后就是更深入的设置了。由于在地面上我们不希望是这样的一个单调的颜色,因此我们接下来要设置 diffuse channel&specular channel.我们所有的贴图都使用程序贴图,因此有个复杂的材质树。(图 11);.;.图 11 设置完成之后,渲染看下效果。(图 12)图 12 第八步 很好,接下来要设置的是石头的材质。仍然是以 RayTrace 材质为主,用于保证贴图的高光的正确性。好了,下面是石头的材
13、质设置和效果。(图 13、14);.;.图 13 图 14 第九步 现在接近完成了,这一步要加入一些渲染后效果,如体积光,lens effects,Film Grain 等效果。注意 Film Grain 的值设成 0.2,Lens effects 中加入 Glow 特效,体积光设置如下图。(图 15);.;.图 15 最终效果。(图 16)图 16 最后,给大家一点关于材质设置的建议。我知道有相当多的人对于材质的高光并不在意,但非常遗憾的是,高光是影响一种材质的最敏感部分。我们区分一个物体的表面光泽与质感时,高光有巨大的影响,如下图所示。(图 17);.图 17 人眼对于高光相当的敏感,因此
14、每当你需要材质高光极为精细时,请使用 RayTrace 的方法生成真实的高光。最重要的,请大家不要忽视基本功的训练,你会发现,同样的工具,在有的人手中是利器,在有的人手中就无法发挥作用。即使是 Defalt Scanline,MAX material,一样可以创造迷人的效果。FEVTE 编注:更多 MAYA 教程讨论交流和 MAYA 作业提交请进入飞特论坛三维作业板块,地址:.com/forum-54-1.html MAYA 完美表现自然光【1】;.介绍:光的各种呈现状态的知识,是我们经常要涉及的。在我看来,这对于所有美术家都非常重要,可是在这方面,似乎仅能找到极少的详细资料。我读过数不清的数
15、码艺术和传统艺术方面的书,在关于光的问题上,似乎都只是浅浅的触及。任何希望创造出实感表现的人都需要对光在物理世界中的行为方式有个好的理解。我觉得罪首是那些三维方面的教科书,全部都是在重复让人厌倦的相同的老公式,并让初级艺术家们停留在对场景光创建的浅表认识上。结果就是数码艺术家总体上对光的错误认识和糟糕的使用。摄影师和画家非常需要对光的更好理解,因为光是所有美术的关键元素。没有对它的理解就很难达到真实感,就没有氛围。因为在互联网上从来没有找到过任何关于光的详细文章,我就决定写这样一篇。绝大部分我所讲的都是从我自己的探究中得来的,所以可能有各种不正确的地方。也许内容很浅显得根本不需要解释,但至少对
16、我来说确实不是这样的。因为这需要对周围世界的仔细观察,来领会究竟光在不同情况下的呈现方式是怎样的。部分 1:基本原理;.全文中我都会使用到这个白球在白板上的图示来说明光在不同日常情况中的行为。这里表现的是一个阳光明媚的午后。主要的光源是太阳,同时蓝天提供了具有另一种特性的第二光源。一些在球与白板间反弹的光提供了第三光源。最明亮的光从太阳而来,这是从范围小的光源发射出来的白色光,它产生了边界清晰的阴影。第二光源是蓝天,它是一个范围非常大的光源,带来的结果是非常柔软的阴影(译:就是边界非常模糊)(一些情况下基本上全被太阳发出的直射光效果所掩盖了)。以后我会讲到关于光源和影子尺寸的更细致的内容,但是
17、现在就请记住光源越狭小,阴影越坚硬(译:就是边界清晰)。在这个场景里,来自蓝天的光给每个物体都投射上了很强的颜色。球投下的影子是蓝色的因为它被蓝天照射了,而因为球背向太阳的一面被球自身遮掉了来自太阳的白光,球上没有被阳光直射的部分也显示出了蓝色调,这同样因为是被蓝天所照射。最后,在板与球之间反射的光是明显偏蓝的(尽管板和球都是白色的),因为是蓝色的天空光被白色物体反射。相距较近的表面比相距较远的表面更能接收到这种被反射过来的光,所以球的底部要比球的侧部显得更亮,因为离白板更近。;.图片中最暗的区域是投射阴影的深处和球上阴阳分界的地方:这个地方叫做明暗交界线。投射阴影的深处非常暗因为它不能接受到
18、阳光,并且球还把它从天空光与反射光中掩盖了起来。投影的另一端显得较亮,因为它能接受到更多天光和球的反射光。为什么明暗交界线是球上最暗的区域?部分地是因为对比鲜明造成的,距离球上朝阳很亮的一端太近让它看上去更加的暗,但是也因为它接受到白板的反射光更少。不同于球上的其余的接受到全阳光照或白板反光的部分,它的主要光源是蓝天。它是介于主光源(太阳)和漫反射光(白板的反光)之间的部分。为什么天空的光是蓝色的?可见光是由叫做光子的微小粒子构成的,这些粒子依光色有不同的波长:蓝光包含较短波长的光子,反过来红光是由较长波长的光子构成的。太阳的白光是由连续频谱的色光组成的,一般地,分为彩虹中的几种颜色(由逐渐加
19、长的波长构成:紫,青,蓝,绿,黄,橙,红)。这些颜色混合而成白色。然而当阳光穿过地球大气时,较短波长的光被散射。我们的大气是由很多气体和原子、分子构成的,悬浮于其中。光子穿越大气时与这些微小粒子相撞,会将光子偏转到其它方向。较短波长的更容易被偏转,所以这些光子被碰撞散射到所有的方向,即明显地呈现出蓝色。;.在一个没有云的白天,蓝色光被地球大气散射,照射到我们周围所有的物体上。较长波长的光,比如红色,能够在大气中穿越更远而不被散射。这就是为什么日落是红色的:因为当太阳在天空的高度低时,阳光穿越更厚的大气层才到我们这里,很多蓝色光在散射中消耗了,剩下的光明显地呈现红色。;.太阳光在夕日落时发红是因
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