08.Maya三維動畫的燈光系統(tǒng)

Maya三維動畫制作案例教程8.1、燈光的類型

Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）（第3版）（慕課版）對于一件三維作品來說，即使模型和材質(zhì)調(diào)整地非常出眾，但如果沒有燈光的照明，整個場景依然是一團(tuán)漆黑。燈光對于三維作品來說，除了照亮場景之外，還有渲染氣氛、突出重點等一系列不容忽視的作用。甚至有人曾說過：“燈光是一件作品的靈魂”的說法。就請看看下面兩張圖，辨別一下這兩張相同模型、相同材質(zhì)、相同角度，但布光卻不同的兩張圖哪一個是正面角色，哪一個又是反面角色呢？左圖的布光是由下往上打燈光，而右圖則是由上往下打燈光。雖然這兩個場景中都只有一盞SpotLight和一盞AmbientLight，但是渲染出來的感覺卻是大不一樣。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威

Maya中燈光的創(chuàng)建可以執(zhí)行主菜單的創(chuàng)建→燈光命令來進(jìn)行選擇，一共有6種不同的燈光類型，它們分別是：環(huán)境光、平行光、點光源、聚光燈、區(qū)域光和體積光。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（1）環(huán)境光環(huán)境光是模擬大氣中漫反射的一種的光源，它比較特殊卻極其常用。由于它本身“漫反射”的屬性，使它能夠?qū)艄饩鶆虻卣丈湓趫鼍爸械拿恳粋€物體上。下圖可以看出環(huán)境光是均勻地對物體進(jìn)行照射，但由于物體受光過于均勻，立體感反而失去了很多。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威

這就是環(huán)境光的一個特性，這個特性使它在布光中占有自己獨特的地位。它一般都是配合其他燈光來完成對場景的照明，以便于照亮場景中的一些死角，它一般不會作為主光源出現(xiàn)在場景中。環(huán)境光還有一個很大的特性，那就是它同時具備環(huán)境光的兩種相反的屬性——有向性和無向性。這在“環(huán)境光明暗處理”屬性中可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。在默認(rèn)狀態(tài)下，環(huán)境光明暗處理的值是0.45，當(dāng)其趨向于0時，環(huán)境光的性質(zhì)就趨向于無向性，即照明絕對均勻。當(dāng)其趨向于1時，環(huán)境光的性質(zhì)就趨向于有向性，當(dāng)?shù)扔?時，則只會照亮受光面。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（3）點光源點光源是以一個點為發(fā)射光線的光源，它是由光線在某一點開始，向其他各個方向進(jìn)行等量的發(fā)射。因為這個特性使它很符合自然界中的一些光源的特性，例如蠟燭，燈泡，甚至太陽等。下圖中可以看出，點光源所投射出來的陰影是有著較強(qiáng)的透視感的，而不象先前介紹的平行光所投射的陰影都是平行的，這很符合自然界中真實的投影現(xiàn)象。因此，點光源所被用到的次數(shù)也是很多的。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（4）聚光燈聚光燈是一種將光線限制在一個如同圓錐的區(qū)域內(nèi)，并以此向外發(fā)射出光線。其原理很象手電筒向外發(fā)光的形式。它的使用頻率幾乎是所有的光源中最高的。由于它可以有效地將光線進(jìn)行調(diào)整，便于調(diào)整照亮場景中的某一個需要突出的區(qū)域，因此很多三維設(shè)計人員都喜歡將它作為場景中的主光源來使用。由于它的發(fā)射是從一個圓錐形的物體中向外發(fā)射，因此它的投射區(qū)域基本上是一個圓形，所以它的光線可以調(diào)節(jié)在一個有效的區(qū)域內(nèi)，照亮并突出需要的區(qū)域和物體，并適當(dāng)?shù)膶獾耐渡鋮^(qū)域的邊緣進(jìn)行羽化處理。正是由于這個原因，使它易于定位和控制，因此經(jīng)常被操作人員所鐘愛和使用。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威

它所投射出來的陰影也具有一定的透視性，透視感的強(qiáng)弱取決于聚光燈散發(fā)光線的區(qū)域的大小。下圖就是利用聚光燈進(jìn)行物體的照明，可以觀察一下光線所投放的區(qū)域及邊緣的羽化效果。它的應(yīng)用很廣泛，不僅能夠起到突出某一區(qū)域物體的作用，還由于它自身的特性，使得它可以模擬出類似手電筒、礦燈和汽車前燈發(fā)出的燈光。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（5）區(qū)域光區(qū)域光可以說是Maya的燈光系統(tǒng)中最接近于真實的燈光類型了。它是以一個矩形的區(qū)域為照明光線的發(fā)射體。由于在現(xiàn)實世界中，幾乎所有的發(fā)光體都是以三維的形式存在著的，而區(qū)域光是最具有體積的一種光源，因此它是比較符合自然界的照明形式的。下圖就是用區(qū)域光進(jìn)行照明的一個場景，注意觀察一下它的陰影，可以發(fā)現(xiàn)它的陰影不但透視感很強(qiáng)烈，而且具備了衰減的特性。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（6）體積光。體積光是一種比較特殊的燈光類型，它可以用于模擬照亮特定的體積范圍，而且它可以對燈光的衰減進(jìn)行較強(qiáng)的控制，這點對于使用燈光霧的特效是極為有用的。它很適合于和燈光霧相配合，模擬比較昏暗的光源所發(fā)散出來的光的效果。下圖是體積光和燈光霧相配合，模擬蠟燭所發(fā)出的比較昏暗的光的效果，可以注意一下光的衰減情況。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威Maya三維動畫制作案例教程8.2、燈光的基本屬性

Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）（第3版）（慕課版）在介紹完Maya中6種基本燈光類型以后，再來對它們的屬性進(jìn)行一些介紹。一般情況下，僅僅創(chuàng)建一個燈光對場景進(jìn)行照明是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因為每個場景都有特定的照明需要。一般都是先創(chuàng)建一個基本的燈光類型，然后再對它的燈光屬性進(jìn)行調(diào)整，以滿足場景的照明需要。由于6種基本燈光類型的屬性有著很多共同點，因此在這一節(jié)里著重闡述參數(shù)比較全面的聚光燈的常用屬性。首先創(chuàng)建一盞聚光燈，在視圖中選中它并按下鍵盤上的“Ctrl＋A”組合鍵，打開它的屬性設(shè)置面板，下面針對它的屬性來進(jìn)行闡述。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（1）類型單擊打開剛剛創(chuàng)建的聚光燈屬性設(shè)置面板最上面的聚光燈屬性卷軸欄，在這個卷軸欄的最上面可以看到有一個類型的下拉菜單。單擊這個下拉菜單右側(cè)的小三角符號，會發(fā)現(xiàn)里面列出了Maya中的6種基本燈光類型。在這里可以單擊選擇一種基本燈光類型作為聚光燈的替代品。也就是說，如果對場景中創(chuàng)建的燈光類型不滿意，而燈光已經(jīng)移動到了自己認(rèn)為適當(dāng)?shù)奈恢脮r，為了避免再次對燈光進(jìn)行移動，可以在這里重新選擇一種基本燈光類型替代原先創(chuàng)建的，這也是Maya提供的一個很方便的命令。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（2）顏色還是在這個聚光燈屬性卷軸欄中，類型屬性的下面有一個顏色的屬性，在這里可以對燈光所發(fā)散出來的基本顏色進(jìn)行調(diào)整和控制。下圖就是調(diào)整了聚光燈基本顏色前后的樣子。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威從上面兩張圖可以看出，它們所表現(xiàn)出的氛圍截然不同，然而變化僅僅是因為調(diào)整了燈光的基本顏色屬性。左圖的燈光顏色被調(diào)節(jié)為橘紅色，因此渲染出來的效果偏向于橘紅色調(diào)。

顏色屬性的默認(rèn)設(shè)置是純白色，其實在現(xiàn)實生活中基本上沒有純白色的光，如果仔細(xì)觀察就會發(fā)現(xiàn)，在這個世界上的光一般都是有顏色的，比如燈泡發(fā)出來的是黃色的光，即便有白色的光也會因為色溫等一系列因素變得不再是純白色。因此，這個顏色屬性對于模擬真實感的效果有著普遍的意義。其實還可以單擊顏色屬性后的黑白格子貼圖鈕，創(chuàng)建一個基本貼圖紋理來模擬一些特別的光。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（3）強(qiáng)度這是一個用于控制燈光強(qiáng)度大小的屬性，所謂的燈光強(qiáng)度是指燈光發(fā)散出來的光線強(qiáng)弱。下圖就是將強(qiáng)度值分別調(diào)整為1和0.3之后的效果。強(qiáng)度的默認(rèn)值是1，這只不過是一個系統(tǒng)設(shè)定的默認(rèn)值，如果燈光還需要更強(qiáng)可以不斷地加大這個數(shù)字。方法是在前面的數(shù)字框中直接輸入，這不但能夠調(diào)節(jié)更大的值，還可以將強(qiáng)度值調(diào)整為負(fù)數(shù)。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（4）衰退速率衰退速率是用來選擇燈光的衰減類型的，它一共有4種不同的衰減類型供操作者選擇，這4個衰減類型都被放置在衰退速率后面的下拉菜單里，分別是：無衰退、線性、二次方和立方。它們是要配合著強(qiáng)度來使用的。在現(xiàn)實世界中，光一般都是被二次方衰退的規(guī)律所控制著，但由于Maya內(nèi)部的一些局限，在做圖中一般使用最多的是線性衰退。下圖是分別采用了無衰退和二次方之后的效果。值得注意的是，使用了二次方的圖，它的強(qiáng)度屬性中的數(shù)值是80！Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（5）圓錐體角度這個屬性是聚光燈所獨有的。圓錐體角度屬性實際上更像是控制燈光的照射范圍。在視圖中對已經(jīng)創(chuàng)建的聚光燈進(jìn)行觀察，調(diào)節(jié)圓錐體角度的數(shù)值，會發(fā)現(xiàn)聚光燈的照射范圍會不斷地發(fā)生改變。圓錐體角度的默認(rèn)設(shè)置是40，但它可以調(diào)節(jié)出的數(shù)值范圍是0.006～179.994。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（6）半影角度這也是一個聚光燈所獨有的一個屬性。半影角度屬性就是用來控制聚光燈的投射光線邊緣的羽化。由于這個屬性的存在，使得聚光燈在模擬現(xiàn)實世界的光影效果中有著極其重要的作用。當(dāng)半影角度值為0的時候，光線投射區(qū)域的邊緣就會極為銳利，下圖就是調(diào)節(jié)了半影角度值為20以后的效果。在調(diào)節(jié)半影角度值的時候要注意的是，它的值不僅可以調(diào)節(jié)為正數(shù)，還可以調(diào)節(jié)為負(fù)數(shù)。正數(shù)的時候它是由內(nèi)向外羽化，而負(fù)數(shù)的時候則是向內(nèi)進(jìn)行羽化，它可供調(diào)節(jié)的數(shù)值范圍是189.994～189.994。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（7）衰減這是控制著燈光區(qū)域向周圍擴(kuò)散衰減的屬性，這一點與剛剛介紹的半影角度有些相似，但所不同的是：半影角度是控制燈光區(qū)域的邊緣，而衰減是控制整個燈光。當(dāng)衰減為0的時候，聚光燈向場景內(nèi)所投射的燈光強(qiáng)弱是一致的。當(dāng)它的數(shù)值開始變大的時候，照射區(qū)域的亮度由中心向四面逐漸變?nèi)?，衰減的值越大，光線向四周變?nèi)醯某潭纫苍酱蟆?/p>

右圖分別是衰減值為0和20時的效果。從中可以仔細(xì)觀察一下燈光區(qū)域的衰減效果。衰減在Maya中的默認(rèn)值是0，但光在自然界中是存在衰減效果的，如果想要對真實光線進(jìn)行模擬，最好還是在衰減屬性中將其參數(shù)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，它的參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍是0～無窮大。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（8）陰影顏色打開聚光燈屬性設(shè)置面板的陰影卷軸欄，這是一個控制燈光打出來的陰影的屬性控制面板。在陰影卷軸欄的最上面，會看到有一個陰影顏色的屬性，這是用來調(diào)節(jié)燈光投影的顏色，可以單擊它的顏色框，在彈出來的顏色調(diào)節(jié)器中進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，也可以單擊它后面的黑白格子標(biāo)志的貼圖鈕，使用一張貼圖紋理來對其進(jìn)行特殊的操作，以顯示出不一樣的效果。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（9）深度帖圖陰影屬性在陰影卷軸欄里面，還有一個深度帖圖陰影屬性的卷軸欄，將其打開，在最上方會看到一個使用深度帖圖陰影的屬性，前面有一個可以打勾的小方框，決定是否使用這樣的貼圖陰影類型。其實Maya提供的基本陰影類型一共有兩種：深度貼圖陰影和光影跟蹤陰影。但兩者不兼容，選擇了一項就不能再選擇另外一項。下圖是深度貼圖陰影和光影跟蹤陰影兩種不同的陰影方式所渲染出來的效果。兩種陰影方式幾乎是差不多的，但如果進(jìn)行仔細(xì)的對比以后就會發(fā)現(xiàn)：使用了深度貼圖陰影的陰影邊緣似乎有些鋸齒感，反觀光影跟蹤陰影卻極其平整。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（1）分辨率。分辨率是調(diào)節(jié)燈光陰影渲染解析度的，也可以看做是調(diào)節(jié)陰影分辨率的大小。分辨率越大，陰影才會在畫面整體變大的時候不會出現(xiàn)馬賽克之類的鋸齒。它的默認(rèn)值是512，可以適當(dāng)將其調(diào)節(jié)高一些，數(shù)值依據(jù)要渲染的圖片尺寸而定。一般情況下，最好將值調(diào)節(jié)為偶數(shù)，以避免容易出現(xiàn)的一些問題。另外要注意的是，這里的參數(shù)調(diào)節(jié)在IPR渲染中不能夠被實時顯現(xiàn)出來。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（2）過濾器大小這個屬性用來控制深度貼圖陰影的邊緣虛化程度，值越大，邊緣就會越虛，反之則會越尖銳。下圖就是將過濾器大小值分別調(diào)節(jié)為5和20以后的效果。從圖中可以看到，過濾器大小值調(diào)節(jié)為20以后，陰影變得更加柔和了。在很多情況下深度貼圖陰影都存在著鋸齒，用這種方法去除鋸齒比較合適，數(shù)值不宜太高，個位數(shù)就可以了。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（3）偏移偏移在眾多的陰影屬性中是一個很特殊的屬性，調(diào)節(jié)它可以產(chǎn)生一種很特別的現(xiàn)象，即陰影似乎被什么東西遮擋住似的。下圖就是將偏移調(diào)節(jié)為0.07和0.1后的效果。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威（4）使用光線跟蹤陰影在陰影卷軸欄里，還有一個光線跟蹤陰影屬性的卷軸欄，將其打開，在最上方會看到一個前面帶有可以打勾的小方框的使用光線跟蹤陰影屬性，勾選后即可產(chǎn)生光線跟蹤陰影效果。這是Maya中陰影的另外一種類型。它的特點是可以根據(jù)周圍的環(huán)境來進(jìn)行一些符合現(xiàn)實世界的物理計算，從而渲染出陰影應(yīng)該有的顏色，這是一種比較高級的陰影類型。但是使用它的缺點是渲染會變得較慢。使用它進(jìn)行渲染的時候要在全局渲染面板中將光線跟蹤項勾選，這樣才能渲染出光線跟蹤陰影。否則，渲染出的效果中將沒有任何陰影存在。Maya三維動畫制作案例教程Maya三維動畫制作案例教程8.3、燈光的布置技巧

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在這一節(jié)里將對布光的一些規(guī)律和使用技巧進(jìn)行一些闡述，在學(xué)習(xí)之前要知道：Maya即便再強(qiáng)大，充其量也只是你創(chuàng)作的工具而已，只有工具而沒有自己的思維和想法，是永遠(yuǎn)不可能出好作品的。這就像把達(dá)芬奇的作畫工具全部給一個不會畫畫的人，他照樣也畫不出“蒙娜麗莎”一樣。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威在布光方面，首先要求考慮的是照亮物體，只有照亮了物體，才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)，以便顯現(xiàn)出更為適合場景的氣氛。因此，照亮物體是布光的基礎(chǔ)。但這個照亮并不是將物體照得很亮，有時候為了突出撲朔迷離的效果往往將物體只顯現(xiàn)出大致的輪廓線，誰能說這不是一種照亮呢？Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威在突出氣氛方面，對布光也有著一定的要求。有時候布光甚至能夠突出人物的性格。其實如果多看一些電影并對其進(jìn)行仔細(xì)觀察后就會發(fā)現(xiàn)，在一些反面角色和正面角色的布光上是有著不同的講究的。在突出正面人物的布光上往往采用的是燈光從人物的上方打過來，而突出反面角色往往是光線從人物的下方打上來，這樣所突出的氣氛是完全不一樣的。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威在很多情況下，正面人物用正面的側(cè)上方的光會產(chǎn)生一種“光明感”，這也是做動畫甚至于靜幀中需要注意的地方。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威而對于反面角色，從下面打上來的光會給人一種“來路不正”的感覺，因為一般的光很少從下面打上來的。還記得小時候晚上拿手電筒在自己頭下方往上照裝鬼嚇人的情形吧？道理是一樣的。對于反面人物的照明效果和布光的數(shù)量及位置。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威有時候為了突出氣氛，會在被照明的物體兩邊各打上一個不同顏色的燈光，使得物體兩面顯示出不同色調(diào)的顏色。較早以前的好萊塢電影海報中經(jīng)常使用這樣的技法，左圖所示用這樣的技法進(jìn)行渲染的一張圖，它的兩邊分別打上了一盞紅色的燈和一盞藍(lán)色的燈，使得角色產(chǎn)生出不一樣的氣氛，右圖是這張圖的布光圖。Maya三維動畫制作案例教程（第3版）（慕課版）

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作者：王威Maya三維動畫制作案例教程8.4、示范實例

布光模擬全局渲染

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作者：王威本實例的制作過程請參考本書，最終結(jié)果如圖Maya三維動畫制作案例教程8.5、示范實例

室外回廊場景的布光

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