Maya-2016动画制作案例教程第五章灯光、摄影机和渲染

Maya2016动画制作案例教程Maya2016AnimationCaseTutorial中文版第五章灯光、摄影机和渲染Maya中提供了不同类型的灯光来模拟真实世界中的不同光源。将灯光按照不同的布光方式进行布置，可以以多种形式照亮场景、烘托场景氛围。Maya中的摄影机用于调整场景的视角和视野，通过设置还可为场景制作景深效果。通过渲染可将创建好的场景处理成用户所需的图像或视频文件。本章将介绍Maya中灯光、摄影机和渲染的相关知识。Contents目录应用灯光应用摄影机渲染输出5.15.25.3学习目标掌握Maya常用灯光的创建和应用方法掌握Mentalray常用灯光的创建和应用方法掌握摄影机的创建和应用方法掌握对场景进行渲染的方法Contents目录应用灯光应用摄影机渲染输出5.15.25.3灯光在Maya动画的制作过程中具有举足轻重的地位，它起着营造环境氛围、控制画面效果和突出特定对象等作用。若想制作出精美、逼真的动画效果，就必须熟练掌握灯光的应用方法。如图所示为一些Maya动画场景中的灯光效果。5.1应用灯光5.1应用灯光Maya内置了平行光、聚光灯、点光源、区域光、体积光和环境光共6灯光类型。其中，平行光、聚光灯、点光源和区域光属于真实照射光源；体积光和环境光属于模拟照射光源。利用“创建”＞“灯光”菜单下的子菜单，可以创建所需灯光，如图所示。5.1.1

Maya灯光类型5.1应用灯光平行光：该灯光的光线沿指定方向进行均匀照射，光线之间是相互平行的。平行光的照明效果与其大小及位置无关，只与其方向有关，常用于模拟太阳光，如图所示。下面对这些灯光进行简单介绍。点光源：该灯光是由一个点向四周均匀地发射光线。点光源的照明效果与其位置有直接关系，与其大小和角度无关，常用于模拟灯泡、蜡烛或星星的发光效果，如图

所示。5.1应用灯光聚光灯：该灯光是由一个点沿指定方向呈圆锥形照射。聚光灯的照明效果与其大小无关，但与其位置和照射方向有直接关系，常用于模拟手电筒、舞台灯和台灯等灯光效果，如图所示。区域光：该灯光是由一个平面沿指定方向进行均匀照射。区域光的照明效果与其大小、位置和方向都有直接关系，常用于模拟日光灯的照射效果，如图

所示。区域光的渲染时间较长，适用于高质量的静止画面，不适用于动画的制作。5.1应用灯光环境光：该灯光有两种发光方式：未启用阴影时，相当于用一个无限大的球体包裹场景并均匀地照亮整个场景，此时照明效果与灯光的大小、位置、角度均无关系；启用阴影时，则由灯光所在位置向四周均匀照射，类似于点光源，此时的照明效果与其位置有直接关系。体积光：该灯光可发射具有一定体积的光线，类似于设置了照射范围的点光源，如图所示。灯光体积的类型有球体、四方体、圆柱体和圆锥体4种。体积光的照明效果与其大小、位置和方向都有直接关系。5.1应用灯光为场景创建灯光又称“布光”，最基本的布光方法是“三点布光法”，即创建3盏或3盏以上的灯光，分别作为场景的主光源、辅助光和背光。该布光方法可以照亮物体的几个重要角度，从而明确地表现出场景的主体和所要表达的氛围。5.1.2布光的方法和原则—三点布光法利用视图菜单可以设置视图的显示状态、照明选项和渲染器版本等，下面对各视图菜单进行简单介绍。5.1应用灯光01主光源是场景的主要照明灯光，光照强度最大，决定了场景的基本照明和整体氛围。一个场景中不一定只有一个主光源。02主光源的位置和照射方向由场景要表达的氛围决定，通常情况下，主光源的照射方向与摄影机的观察方向成35°～45°角，且主光源的位置比摄影机图标的位置稍高。03¾辅助光用于照明主光源的遗漏区域，使场景中的更多对象可见，还可以降低阴影的对比度，使照明效果变得柔和。04辅助光发光点的高度通常比主光源发光点稍低，且照射方向与主光源照射方向大约成90°角，辅助光与主光源的亮度比通常为1∶3左右。5.1应用灯光05背光的作用是通过照亮对象的边缘，将目标对象与背景分开，从而衬托出对象的轮廓形状和深度感。06创建灯光时要有一定的顺序，通常先创建主光源，再创建辅助光，最后创建背光和装饰灯光。07设置灯光强度时要有层次性，以体现出场景的明暗分布。通常情况下，主光源强度最大，辅助光次之，背光和装饰灯光强度较弱。08在能达到相似效果的情况下，场景中灯光的数量宜精不宜多。这是因为灯光越多，灯光管理越困难，同时场景的渲染速度也越慢。课堂案例1为石膏像添加灯光 —应用聚光灯和平行光课堂案例1为石膏像添加灯光—应用聚光灯和平行光下面通过为左图所示的石膏像场景添加灯光，介绍利用聚光灯和平行光对物体进行照明的方法，效果如右图所示。课堂案例1为石膏像添加灯光—应用聚光灯和平行光打开素材文件后，首先在场景中创建一个聚光灯作为主光源，并设置其颜色、强度和阴影等参数，以照亮石膏像并使其产生阴影，然后创建一个平行光作为辅助光源，并设置其参数，以照亮石膏像过暗的部分，再创建一个平行光作为背光，并设置其参数，以强调石膏像的轮廓，最后对摄影机视图进行渲染。制作思路课堂案例1为石膏像添加灯光—应用聚光灯和平行光制作步骤扫一扫添加灯光后，为了方便查看灯光的方向和位置，经常需要使用“缩放工具”将灯光图标放大。值得注意的是，缩放灯光图标后，光线的强度、颜色及投射夹角等参数均不变。提示课堂案例1为石膏像添加灯光—应用聚光灯和平行光平行光的光照效果只与其光线的投射方向有关。本例中调整平行光的大小和位置是为了便于读者操作及理解。提示课堂案例1为石膏像添加灯光—应用聚光灯和平行光课堂案例2为卫生间添加灯光 —应用点光源、区域光和体积光课堂案例2为卫生间添加灯光—应用点光源、区域光和体积光下面通过为卫生间场景添加灯光，介绍点光源、区域光和体积光的应用方法，效果如右图所示。课堂案例2为卫生间添加灯光—应用点光源、区域光和体积光打开素材文件后，首先在卫生间吊顶处创建一个区域光作为主光源，然后创建一个平行光和一个点光源作为辅助光源，再将区域光复制两份作为照亮窗外背景和洗手台底部的装饰光，最后创建并复制体积光，作为壁灯和台灯上的装饰光。制作思路课堂案例2为卫生间添加灯光—应用点光源、区域光和体积光制作步骤扫一扫为了使灯光的渲染效果更加逼真，可在渲染时可开启“间接漫反射（GI）模式”。但是，启用GI会大大延长渲染时间，因此在添加灯光并查看灯光效果的过程中，应先将其禁用，在添加全部灯光并调整好灯光效果后，再启用GI进行最终渲染。提示课堂案例2为卫生间添加灯光—应用点光源、区域光和体积光课堂案例3模拟太阳光 —应用灯光雾和灯光辉光课堂案例3模拟太阳光—应用灯光雾和灯光辉光下面通过模拟太阳光，介绍灯光雾和灯光辉光的应用方法，如图所示。课堂案例3模拟太阳光—应用灯光雾和灯光辉光打开素材文件后，首先在场景中创建一个聚光灯作为主光源，并设置其灯光雾和灯光辉光属性，然后创建一个平行光对街道一侧进行补光，再创建一个平行光对街道另一侧进行补光，最后对摄影机视图进行渲染。制作思路课堂案例3模拟太阳光—应用灯光雾和灯光辉光制作步骤扫一扫5.1应用灯光Mentalray渲染器中内置了对象灯光、物理区域灯光、物理太阳、环境天空和环境图像共5种类型的灯光。安装Mentalray渲染器后，利用“创建”＞“灯光”菜单下的子菜单，可以创建所需的Mentalray灯光，如图所示。下面对这些灯光进行简单介绍。5.1.3Mentalray灯光类型对象灯光选择场景中的对象后选择“创建”＞“灯光”＞“对象灯光”菜单，可将所选对象转化为Mentalray对象灯光。物理区域灯光该灯光与Maya自带的区域光作用基本一致，只是多了一些Mentalray灯光属性。5.1应用灯光物理太阳该灯光用于模拟真实的太阳照射效果，其作用和属性与Maya自带的平行光类似。环境天空该灯光可创建渐变颜色，模拟大气环境的圆形天空，并可生成地平线，通常与物理太阳配合使用，如图所示。5.1应用灯光环境图像该灯光可以模拟无限大的球体向内部发射的灯光，以创建基于图像的环境光，如图所示。值得注意的是，如果场景中使用了上述5种Mentalray灯光中的任一种，则在渲染时必须选择Mentalray渲染器，否则无法正常渲染灯光效果。提示5.1应用灯光课堂案例4海上日出 —应用环境天空和物理太阳课堂案例4海上日出—应用环境天空和物理太阳下面通过制作海上日出效果，介绍环境天空和物理太阳的应用方法，如图所示。课堂案例4海上日出—应用环境天空和物理太阳打开素材文件后，首先在场景中创建一个环境天空，作为天空背景和环境光，然后创建一个物理太阳，以模拟太阳光，再创建一个平行光，作为场景的补光，最后对摄影机视图进行渲染。制作思路课堂案例4海上日出—应用环境天空和物理太阳制作步骤扫一扫创建环境天空后再创建物理太阳，Maya会自动将环境天空和物理太阳连接起来，使环境天空作为物理太阳的一个节点显示在“属性编辑器”面板中。此外，将Mentalray设为当前渲染器后，通过在“渲染设置”对话框“Scene（场景）”选项卡的“环境”卷展栏中单击“物理太阳和天空”选项右侧的“创建”按钮，可在场景中同时创建环境天空和物理太阳。单击“基于图像的照明”选项右侧的“创建”按钮，可在场景中创建环境图像。提示5.1应用灯光课堂案例5炫酷跑车 —应用环境图像和Mentalray灯光雾课堂案例5炫酷跑车—应用环境图像和Mentalray灯光雾下面通过为跑车场景添加灯光，介绍环境图像和Mentalray灯光雾的应用方法，如图所示。课堂案例5炫酷跑车—应用环境图像和Mentalray灯光雾打开素材文件后，首先在场景中创建一个聚光灯，作为主光源，然后创建两个平行光，作为辅助光源和背光，照亮外侧车头并使跑车内侧轮廓更加清晰，再创建环境图像并添加贴图，作为环境光，接着在车灯处创建聚光灯并添加“mib_light_spot”灯光节点，制作灯光雾效果，最后对摄影机视图进行渲染。制作思路课堂案例5炫酷跑车—应用环境图像和Mentalray灯光雾制作步骤扫一扫虽然聚光灯的照射效果与其图标大小无关，但是灯光雾的效果却与聚光灯的照射范围有关。为了使聚光灯灯光雾的效果与现实中汽车大灯的照射效果更接近，此处将聚光灯图标缩放至-150左右。提示课堂案例5炫酷跑车—应用环境图像和Mentalray灯光雾举一反三1．为阁楼添加灯光利用本节所学知识，为如左图所示的阁楼场景添加灯光，效果如右图所示。举一反三举一反三提示（1）打开素材文件，创建一个聚光灯作为主光源，并为其设置灯光雾，然后创建两个平行光作为辅助光源，如图所示。举一反三提示（2）在场景中创建一个点光源，作为环境光照亮房顶。（3）在场景中创建一个区域光，照亮窗外的背景，如图所示，最后渲染视图。举一反三制作步骤扫一扫2．为老屋添加灯光利用本节所学知识，为如左图所示的老屋场景添加灯光，效果如右图所示。举一反三举一反三提示（1）打开素材文件，创建一个环境图像，并将其贴图指定为“sky.jpg”图像素材，然后适当旋转环境图像的球体，使烟雾位于老屋左后方。（2）在场景中创建一个平行光，使其由老屋右上方向左下方照射，并将该平行光作为主光源，然后在场景中创建两个平行光，作为辅助光源，如图所示，最后渲染并保存图像。辅助光源主光源辅助光源辅助光源辅助光源主光源举一反三制作步骤扫一扫Contents目录应用灯光应用摄影机渲染输出5.15.25.3Maya中的摄影机可以模拟现实中的摄影机对场景中的目标对象进行拍摄，并添加景深、环境等效果。通过为摄影机创建运动动画，还可模拟现实中的多种拍摄手法，以及制作漫游动画。5.2应用摄影机5.2应用摄影机要创建新的摄影机可选择“创建”＞“摄影机”菜单下的子菜单，如图所示。由图可以看出，Maya中的摄影机共有5种类型，下面分别对这5种摄影机进行简单介绍5.2.1Maya摄影机类型摄影机是Maya中最基本的摄影机，适用于静态场景和简单的动画场景。5.2应用摄影机摄影机和目标点包含摄影机和目标点，如图所示。目标点可以控制摄影机的拍摄方向，适用于对目标对象进行跟踪拍摄或制作环绕镜头动画等，如追踪拍摄飞行的小鸟。目标点摄影机5.2应用摄影机摄影机、目标点和上方向包含摄影机和两个目标点，如图所示。其中，一个目标点用于控制摄影机的拍摄方向，另一个目标点用于控制摄影机在y轴上的方向，适用于制作跟随对象运动并翻转的复杂动画效果，如跟踪拍摄翻滚的过山车，并使摄影机随过山车一起旋转。摄影机上方向目标点5.2应用摄影机立体摄影机包含3个立体摄影机，利用立体摄影机可以创建具有三维景深的渲染效果。与前面介绍的摄影机相比，立体摄影机具有更多属性。MultiStereoRig（多重摄影机装配）相当于两组相互关联的立体摄影机，可从多个角度拍摄场景中的对象。课堂案例6为酒桌场景添加摄影机 —应用摄影机课堂案例6为酒桌场景添加摄影机—应用摄影机下面通过为酒桌场景添加摄影机，介绍摄影机的应用方法，如图所示。课堂案例6为酒桌场景添加摄影机—应用摄影机打开素材文件后，首先在场景中创建一个摄影机，并显示最终的渲染区域及安全框等参数，然后调整摄影机的角度和位置，最后对摄影机视图进行渲染。制作思路课堂案例6为酒桌场景添加摄影机—应用摄影机制作步骤扫一扫启用“分辨率门”按钮后，可按设置的分辨率在视图中预览最终的渲染效果，而启用“分辨率门”按钮后再启用“门遮罩”按钮，则会在摄影机视图中实际渲染尺寸外的区域添加一个半透明遮罩，该半透明区域在渲染输出后的影片中不可见。提示课堂案例6为酒桌场景添加摄影机—应用摄影机单击“安全动作”按钮，可在视图中显示或隐藏安全框。渲染输出时，虽然安全框以外的内容输出后可以看到，但如果将该效果图用于广播电视时，多数电视机会切掉图像边缘的部分内容。因此，在输出时需要保证重要节目内容在安全框之内。课堂案例7为玫瑰花场景添加摄影机 —应用景深课堂案例7为玫瑰花场景添加摄影机—应用景深下面通过为玫瑰花场景添加摄影机，介绍摄影机景深的应用方法，如图所示。课堂案例7为玫瑰花场景添加摄影机—应用景深打开素材文件后，首先将透视图调整到所需视角，然后从该视图创建一个摄影机并显示最终的渲染区域，再根据重点要表达的对象与摄影机的距离设置摄影机的景深参数，最后对摄影机视图进行渲染。制作思路课堂案例7为玫瑰花场景添加摄影机—应用景深制作步骤扫一扫举一反三利用本节所学知识，为蝶恋花场景添加摄影机并应用景深效果，效果如右图所示。举一反三提示（1）打开素材文件，调整透视图的显示角度和范围，然后利用透视图的视图工具栏创建一个摄影机。（2）利用“对象详细信息”命令显示蝴蝶和摄影机之间的距离，然后在“属性编辑器”面板的“景深”卷展栏中进行设置。（3）对摄影机视图进行渲染，并根据渲染结果调整“景深”卷展栏中的“聚焦距离”选项，效果满意后对渲染图像进行保存。举一反三举一反三制作步骤扫一扫Contents目录应用灯光应用摄影机渲染输出5.15.25.3在Maya中创建的模型、材质、灯光、摄影机，以及制作的动画最终都要渲染输出为图像或视频文件。高水平的渲染可以细致地显示出材质的纹理和光影效果，使动画效果更加生动逼真。5.3

渲染输出Maya内置了Maya软件、Maya硬件、Maya硬件2.0和Maya向量4种渲染器，安装了Mentalray渲染器后，还可以使用该渲染器进行渲染，如图

所示。5.3.1渲染器简介5.3

渲染输出Maya软件该渲染器是Maya的默认渲染器。它支持Maya中的几何体、曲线、粒子和流体效果等所有实体类型的渲染，且具有IPR功能（交互式照片真实渲染），可对渲染图像进行交互调整，大大提高渲染效率。Maya硬件/Maya硬件2.0硬件渲染使用计算机中的显卡和驱动器进行渲染，相对于Maya软件渲染器，Maya硬件渲染器的渲染速度更快，但渲染质量不如Maya软件渲染器精致。某些粒子类型只能用硬件渲染器渲染，且硬件渲染器渲染法线更快更精确。下面对这几种渲染器进行简单介绍。Maya向量该渲染器可以创建各种位图图像格式或其他2D矢量格式的渲染，还可创建swf格式动画文件的渲染，但无法渲染一些材质、纹理、除点光源外的其他灯光类型及粒子，常用于渲染输出卡通效果的图像或视频。MentalRay该渲染器是一款功能强大的高端渲染器，合理利用该渲染器可以生成电影级的优质画面，被广泛应用于影视、动画和广告等领域。应用了Mentalray材质和Mentalray灯光的场景只能用Mentalray渲染器进行渲染，否则材质和灯光会无法正常显示。5.3

渲染输出5.3

渲染输出“层编辑器”面板中包含3种类型的层，分别是显示层、渲染层和动画层。下面，对这3种层分别进行简单介绍。5.3.2层编辑器简介用于管理层中的对象是否在场景中及渲染时显示，还可以对层中的对象进行选择和模板化等操作，如图所示。显示层显示或隐藏播放期间显示或隐藏层层名称线框实体实体模板单击该按钮，可打开“编辑层”对话框5.3

渲染输出为了实现更好的渲染效果或提高渲染速度，可以为指定对象创建漫反射、镜面反射或阴影等不同属性的渲染层，并对其进行渲染。Maya默认会生成一个主渲染层，其中包含场景中对象的主要渲染属性，如图所示，当新建渲染层后，主渲染层会自动禁用。渲染层每个动画层均包含一个指定属性的动画曲线，并根据相关设置混合在一起，如图

所示。利用动画层可在不破坏原有动画数据的前提下，随意提取和分离所需要修改的属性，然后通过动画层的混合方式将修改效果添加到原有动画中，适合用来修改动画或添加细节动作。动画层课堂案例8渲染小木屋 —应用Maya软件渲染器课堂案例8渲染小木屋—应用Maya软件渲染器下面通过对小木屋场景进行渲染，介绍使用Maya软件渲染器进行渲染输出的方法，如图所示。课堂案例8渲染小木屋—应用Maya软件渲染器打开素材文件后，首先打开“渲染设置”对话框，在“公用”选项卡中设置渲染哪个视图，以及输出图像的格式和大小，然后在“Maya软件”选项卡中设置渲染质量和光线跟踪参数，最后进行渲染并保存渲染图像。制作思路课堂案例9渲染游戏骰子 —应用Mentalray渲染器课堂案例9渲染游戏骰子—应用Mentalray渲染器下面通过对游戏骰子进行渲染，介绍应用Mentalray渲染器进行渲染输出的方法，如图所示。课堂案例9渲染游戏骰子—应用Mentalray渲染器打开素材文件后，首先打开“渲染设置”对话框设置渲染器类型，然后设置要渲染哪个视图，以及输出图像的格式和大小，再在“质量”选项卡中设置全局照明和焦散参数，接着设置聚光灯的发射光子参数，并进行渲染测试，效果满意后设置渲染图像的总体质量和间接漫反射采样模式，最后进行渲染并保存渲染图像。制作思路课堂案例10渲染荷花 —分层渲染课堂案例10渲染荷花—分层渲染下面通过对荷花进行渲染，介绍利用显示层进行分层渲染的方法，如图所示。课堂案例10渲染荷花—分层渲染打开素材文件后，首先将荷花和荷叶模型分别放置在3个不同的显示层上，然后打开“渲染设置”对话框设置渲染参数，最后分别渲染输出3个显示层中的对象。制作思路课堂案例10渲染荷花—分层渲染制作步骤扫一扫举一反三举一反三1．渲染牢房角落利用本节所学知识，渲染牢房角落场景，如图所示。举一反三提示在“渲染设置”对话框中将渲染器设为“Maya软件”，然后在“公用”选项卡中设置要渲染的视图，以及输出图像的格式和大小，再在“Maya软件”选项卡中设置渲染质量和光线跟踪参数，最后在“渲染视图”对话框中将视图的变换类型设为“Rec709gamma”，并调整渲染图像的曝光值和Gamma值。制作步骤扫一扫举一反三举一反三2．渲染骷髅头场景利用本节所学知识，渲染骷髅头场景，如图所示。提示（1）在“渲染设置”对话框中将渲染器设为“mentalray”，然后设置要渲染的视图，以及输出图像的格式和大小。（2）在“质量”选项卡中设置全局照明和焦散。（3）设置聚光灯的发射光子参数，并进行渲染测试。举一反三（4）设置总体质量和GI选项，