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)的運用上，通過調(diào)節(jié)此參數(shù)（后文參數(shù)解析部分會系統(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、對整個場景進行均勻照明。一般情況下，環(huán)境光不會被考慮作為場景照明的主光源，環(huán)境光一般會和其他光源聯(lián)合作用（例如環(huán)境光有時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非常遠的點光源，例如從地球上看太陽，太陽就相當于一個點光源，所以方向光常用來模擬陽光的照明效果。在一個場景中，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位置，唯一要考慮的就是方向光的方向。由于方向光對局部區(qū)域的定位或限制沒有點光源或聚光燈那樣容易，因此它早室內(nèi)場景的燈光設置中經(jīng)常做為配合或輔助光源來使用，而不作為主要光源。在大的室外場景中，可以從若干個不同的角度發(fā)出多個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)合作用的時候可以模擬出大氣光的效果。代替空氣中的太陽光。

點光源 point light

點光源從光源位置處向各個方向平均招生，可以用來模擬燈泡和蠟燭。點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）。點光源在很多時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)，很多國外作者把點光源的陰影稱為“發(fā)散陰影”，這正是因為點光源有強烈的透視效果，個人人為，此特性可用于模擬室內(nèi)場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燈光，也是最常用的一個燈光，從很多國外的資料上我們可以知道，很多國外三維設計師喜歡用聚光燈作為照明場景的主光源，這是因為聚光燈可以很容易地被定位和控制（當然在我們的實際生產(chǎn)當中應該根據(jù)不同的場景、不同的實際情況、不同的要求來活用maya4.0的五種燈光，而不應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)境是一個三維世界，在我們生存的空間中，任何一個東西都有自己相對的三維值，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面光源，而實際上maya軟件定義的聚光燈是一個限定了照射范圍的點光源）。正因為面光源與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所有默認燈光中最好、最接近真實效果的，但是在做動畫項目的時候，面光源存在一個致命缺陷--耗費相對較長的渲染時間。正因為這樣，所以面光源一般在做靜禎的時候被廣泛采用，而做動畫片的時候則用聚光燈取代面光源。由于考慮到我們的生產(chǎn)進度，所以在生產(chǎn)過程中盡量不要使用面光源，爭取通過細調(diào)參數(shù)來實現(xiàn)其他燈光對面光源的模擬

spot light

type：

通過點擊type旁邊的三角形按鈕，maya會自動彈出一個下拉菜單，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，可以改變當前所選燈光的類型。

color：

maya中燈光的默認顏色都是白色，通過點擊顏色選項旁的白色方塊，系統(tǒng)會彈出一個選色器，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黑白的棋盤格按鈕，通過點擊這個按鈕可以為燈光的顏色加載一張?zhí)麍D，可以運用這種方式來模擬幻燈機的光線投影。一般情況下為場景打光有一個默認的規(guī)則，即不使用純白色的光，其實在現(xiàn)實的生活中，基本上也不會出現(xiàn)純白色的光線，所以，當我們每建立一盞新的燈光，最好先將燈光的顏色根據(jù)場景的需要設定一種顏色，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，在場景的整體照明中，調(diào)節(jié)燈光的顏色一般會改變燈光的強度，因為不同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強度也相對強一些。

iluminates by default：

默認情況下，此選項是被勾選的（一旁的小方塊中劃上了勾），這個選項其實是一個燈光照明開關的作用，當此選項劃上勾的時候，燈光對場景內(nèi)所有的物體都有照明作用，反之，燈光對場景內(nèi)所有物體都不起照明作用。在進行比較大的場景的燈光設置的時候，一般會經(jīng)常用到燈光鏈接，假如想讓新建立的一盞燈光只對場景中的某一物體或少部分物體起照明作用的時候，有些組員的習慣是打開燈光關聯(lián)編輯器，來將燈光和物體進行排除，對于大場景的燈光設置，這顯然是一個笨方法，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”選項關掉，然后再同時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，它由一個下拉菜單構(gòu)成，下拉菜單中有四個選項目：no decay（無衰減）、linear（線性衰減）、quadratic（平方衰減）和cubic（立方衰減），默認狀況下，燈光的衰減率一般是“no decay”。在現(xiàn)實生活中，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度曲線，通過編輯曲線來實現(xiàn)燈光強度的可控性（詳見燈光特效部分）。

cone angle：

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

penumbra angle：

國內(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，此時聚光燈照射區(qū)域的邊界是“黑白分明”（清晰）的，當penumbra angle的值趨向負無窮大時，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，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無窮大這個值域中任意取值，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dropoff的值為0時，聚光燈照射區(qū)域的光線分布是均勻的，當dropoff的值趨向于正無窮大時，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。

默認情況下，penumbra angle和dropoff的值都為0，當使用聚光燈模擬真實場景的時候，應該給這兩項參數(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：

這項命令是與“use ray trace shadows”相對應的，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，也只能勾選一項，兩者不能同時選擇。

dmap resolution：

調(diào)節(jié)這項參數(shù)可以理解為調(diào)節(jié)燈光陰影的渲染解析度，當dmap resolution的值設得很低的時候，陰影的邊緣會呈現(xiàn)鋸齒，而當此項數(shù)值設得過高的時候，則會增加渲染的時間。值得注意的是，ipr窗口的即時渲染功能不支持dmap resolution值的更新。很多時候我們需要柔和的陰影來體現(xiàn)燈光的柔和，這時可以適當?shù)亟档蚫map resolution的值，這樣既達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的值不應該調(diào)得過低。

use mid dist dmap：

有時候被照亮物體的表面有不規(guī)則的污點和條紋，這時候?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。在默認狀態(tài)下，此參數(shù)是打開的。

use dmap auto fous：

有時候場景中的物體投射的陰影邊緣會呈現(xiàn)出鋸齒狀，這時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)關閉（這樣也可以加速渲染），默認狀態(tài)下，此項命令是打開的。

dmap filter size：

此項參數(shù)的默認設置是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，此項參數(shù)設置得越大，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)猶如給陰影一個遮擋蒙板，當數(shù)值調(diào)大的時候，燈光給物體投射的陰影就只剩一下部分，當此參數(shù)的數(shù)值調(diào)到1的時候，物體的陰影就完全消失了。

fog shadow intensity：

在打開燈光霧的時候，場景中物體的陰影顏色會呈現(xiàn)不規(guī)則顯示（顏色會變淺），會讓物體的重量感打折扣……這時可以調(diào)節(jié)fog shadow intensity參數(shù)來調(diào)節(jié)燈光霧中陰影的強度。

fog shadow samples：

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

disk based dmaps：

當多次渲染某一禎，而場景中的物體和燈光位置都沒有變化，只是對燈光或物體的屬性進行了調(diào)節(jié)的時候，這時深度貼圖陰影并沒有改變，所以可以重復使用，這時就可以從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）。

當不是渲染單禎而是渲染動畫的時候，場景中物體和燈光的位置沒有變化，這時，深度貼圖也沒有改變，仍然可以重新被啟用。這時可以從disk based dmaps的下拉菜單中選擇reuse existing dmap，并且關閉dmap frame ext開關。

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

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畫之前移動了燈光或物體，這時深度貼圖發(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覆蓋原來在硬盤中保存的深度貼圖。

以上幾項可以有效節(jié)約渲染時間。

如果要渲染一禎或一個動畫，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，那么這時可以從disk based dmaps下拉菜單中選擇off。

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

use only single dmap：

為了節(jié)約渲染速度，有時候一個點光源在某個具體的軸上不需要產(chǎn)生深度貼圖，此時可關閉use only single dmap,同時關閉對應軸的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，用戶必須對整個場景來計算光線跟蹤陰影，這樣將非常耗費時間。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，陰影邊緣會呈現(xiàn)顆粒狀，這時加大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。

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)默認值是1。為提高渲染光線跟蹤陰影的速度，當light radius的值為非零的時候，盡量將shadow rays和ray depth limit的值設小，ray depth limit的值一般情況下設為1。

ambient light

ambient shade：

ambient shade是環(huán)境光獨有的參數(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，在默認狀態(tài)下，ambient shade的值是0.45，當其趨向于0時，環(huán)境光的性質(zhì)就趨向于無向性，當其趨向于1時，環(huán)境光的性質(zhì)就趨向于有向性，當?shù)扔?時，環(huán)境光可看作是一個點光源。在maya中，無向性的環(huán)境光效果可以簡單、抽象地概括為：整個場景被包圍在一個無限大的中空球體中間，燈光從這個球體的內(nèi)表面發(fā)散出來，從各個方向照射場景內(nèi)的物體。要很好的理解環(huán)境光的無向性，以便在實踐中很好地對環(huán)境光進行調(diào)控，最好的捷徑就是通過調(diào)節(jié)ambient shade參數(shù)來對簡單場景中的物體進行各種取值的渲染測試，來對比渲染效果。

補充：

點光源、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，關于這些類型的燈光的參數(shù)在這里就不重復說明了，在實踐中多摸索、根據(jù)不同的實際情況來運用不同的燈光組合，這樣可以相對提高工作效率，并且能達到很好的效果。